电机种类及其在自动控制系统中的应用ppt课件
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《电机控制》PPT课件(2024版)
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18
4.实验参考程序
/**************************************************************************
* 控制步进电机快速前进200步，降低速度再前进50步，再次降低速度前进5步，然后停止。
* 停止一段时间后，控制步进电机以相反的步调退回原地。
int
main (void)
{
uint32 i;
uint8 Direction=0,Speed=3;
PINSEL1 = PINSEL1 & 0x0FFFFFFF;
// 设置P0.30为GPIO功能，输入
IO0DIR = IO0DIR & 0xBFFFFFFF;
// 设置P0.21为PWM功能，通过控制PWM的占空比从而控制直流电机的速度
U
U
效t
t
8
1．PWM（Pulse Width Modulation）脉冲调宽式
一个PWM周期
20％占空比 一个PWM周期
50％占空比
2．PFM（Pulse Frequency Modulation）脉冲调频式
1个脉冲
25％占空比 2个脉冲
50％占空比
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9
1.2 控制电路--驱动部分
PINSEL1 = PINSEL1 | 0x00000400;
//设置P1.21为GPIO，输出。通过控制P1.21的电平从而控制直流电机的方向
IO1DIR = IO1DIR | (1<<21);
ZLDJ_SET(Direction,Speed);
//电机以最快速度正转
while(1)
电机种类及其在自动控制系统中的应用 ppt课件
度可达角秒级的元件， 在高精度解算装置和多通道系统中用作解算、 检测元件
或实现数模传递。
• 2. 作为功率元件用的控制电机
• (1) 交流和直流伺服电动机。
•
交、 直流伺服电动机在系统中作执行元件， 其转速和转向取
决于控制电压的大小和极性（或相位）， 机械特性近于线性， 即转
速随转矩的增加近似线性下降， 比普通电动机的控制精度高。 使用
行比较， 用一系列综合运算结果实时地通过伺服驱动器去推动
伺服电动机旋转， 实现工作台的精确移动。
•
控制电机的种类很多， 若按电流分类， 可分为直流和交流
两种； 按用途分类， 直流控制电机又可分为直流伺服电动机、
直流测速发电机和直流力矩电动机等； 交流控制电机可分为交流
伺服电动机、 交流测速发电机、 步进电动机、 微型同步电动机
可作为自动调节（A-G-M）系统中的调节元件。
• (3) 步进电动机。
•
步进电动机是一种将脉冲信号转为相应的角位移或线位移的机电元件。 它由
• 1. 作为信号元件用的控制电机
• (1) 交、 直流测速发电机。
•
测速发电机的输出电压与转速精确地保持正比关系，
在系统中主要用于转速检测或速度反馈， 也可以作为微分、
积分的计算元件。
旋转变压器
•
旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用
的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组
等。
•
各种控制电机的用途和功能尽管不同， 但它们基本上可分
为信号元件和功率元件两大类。
指 令脉 冲
驱 动电 路
步 进电 动机
(a)
电机及驱动系统 ppt课件
3)控制电路。由分立元件、模拟电路；过渡到集成电路、数字和 模拟混合电路；向高集成电路、全数字电路发展。
4)电力电子器件。向全控型电力电子控制器件发展。
5)控制策略。由低效有级控制；过渡到低效无级控制；向着高效 无级控制及智能控制的高性能系统发展。而控制方法有最优控制、 滑模控制、鲁棒控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制等。
限制，通常在低于基速前采用降压恒转矩调速，高于基速后采用弱磁 恒功率调速来增大nmax，而弱磁调速与电机类型相关:永磁电机因弱磁 较难使转速因子x=2、而交流异步电机x=4、开关磁阻电机x=6。
PPT课件
7
第一节 概 述
3）静差率。电动机从理想空载(T=0)加到额定负载(T=Te)时， 由理想空载转速n0降为额定转速ne的转速降Δ ne与n0之比，即表示为：
24
8、可兼作发电机使用
由于HEV结构的不同，有的HEV既有电动机，又有发电机，如97年款的Prius。 由于采用了混联式结构，电动机和发电机二者兼有，并且通过行星齿轮机构耦合在 一起。
为减少汽车的自重和节省空间，绝大部分HEV的电动机均可兼作发电机使用， 以回收汽车制动和减速时的能量。
PPT课件
PPT课件
15
3、转矩密度和功率密度大、质量轻、体积小
转矩密度、功率密度分别是指最大转矩体积比和最大功率体积比
采用铝合金外壳等降低电动机的质量；各种控制装置和冷却系统的材料等也应 尽可能选用轻质材料。
TOYOTA HEV的电动机功率密度的变化
电动机的转矩重量比的比较
可以看出，SUV的转矩重量比与Prius相比增加了9%。
PPT课件
28
五、电动机类型的选择
项目 过载能力
效率 寿命 转速范围 功率范围 可靠性 转矩/电流比 结构坚固性 电动机外形尺寸 电动机质量 电动机成本 驱动控制成本 转矩/惯量比
4)电力电子器件。向全控型电力电子控制器件发展。
5)控制策略。由低效有级控制；过渡到低效无级控制；向着高效 无级控制及智能控制的高性能系统发展。而控制方法有最优控制、 滑模控制、鲁棒控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制等。
限制，通常在低于基速前采用降压恒转矩调速，高于基速后采用弱磁 恒功率调速来增大nmax，而弱磁调速与电机类型相关:永磁电机因弱磁 较难使转速因子x=2、而交流异步电机x=4、开关磁阻电机x=6。
PPT课件
7
第一节 概 述
3）静差率。电动机从理想空载(T=0)加到额定负载(T=Te)时， 由理想空载转速n0降为额定转速ne的转速降Δ ne与n0之比，即表示为：
24
8、可兼作发电机使用
由于HEV结构的不同，有的HEV既有电动机，又有发电机，如97年款的Prius。 由于采用了混联式结构，电动机和发电机二者兼有，并且通过行星齿轮机构耦合在 一起。
为减少汽车的自重和节省空间，绝大部分HEV的电动机均可兼作发电机使用， 以回收汽车制动和减速时的能量。
PPT课件
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15
3、转矩密度和功率密度大、质量轻、体积小
转矩密度、功率密度分别是指最大转矩体积比和最大功率体积比
采用铝合金外壳等降低电动机的质量；各种控制装置和冷却系统的材料等也应 尽可能选用轻质材料。
TOYOTA HEV的电动机功率密度的变化
电动机的转矩重量比的比较
可以看出，SUV的转矩重量比与Prius相比增加了9%。
PPT课件
28
五、电动机类型的选择
项目 过载能力
效率 寿命 转速范围 功率范围 可靠性 转矩/电流比 结构坚固性 电动机外形尺寸 电动机质量 电动机成本 驱动控制成本 转矩/惯量比
《常用电机分类》课件
家用电器领域
家用电器中的电机主要用 于实现各种功能，如风扇 、空调、冰箱等。
电机的分类标准
根据工作原理
电机可以分为直流电机和交流电 机两大类，其中直流电机又可以 分为有刷直流电机和无刷直流电
机。
根据用途
电机可以分为驱动电机和控制电机 两类，驱动电机主要用于传递动力 ，控制电机则主要用于控制电路和 信号处理。
根据磁场类型
电机可以分为永磁电机和电磁电机 两类，永磁电机的磁场由永久磁铁 产生，电磁电机的磁场由电流产生 。
02
直流电机
直流电机简介
直流电机是一种将直流电能转换为机械能的设备，其工作原理基于安培定律和法拉 第电磁感应定律。
直流电机由定子（静止部分）和转子（旋转部分）组成，通过电刷和换向器实现电 流的供给和换向。
行车等。
工业自动化
在工业自动化领域，直流电机 可用于各种机械设备的驱动和 控制，如传送带、泵、阀门等 。
家用电器
在家用电器领域，直流电机可 用于各种小型电器的驱动，如 电动剃须刀、电动牙刷等。
机器人技术
在机器人技术领域，直流电机 可用于机器人的关节驱动和控 制，如机械臂、行走机器人等
。
03
交流电机
电机等。
电机在工业自动化、交通运输、 家用电器等领域有着广泛的应用 ，是现代工业和生活中不可或缺
的重要设备。
电机的应用领域
01
02
03
工业自动化领域
电机是自动化生产线和各 种机械设备的重要驱动部 件，用于实现各种自动化 操作和生产流程。
交通运输领域
电机在电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ汽车、地铁、 轻轨等交通工具中发挥着 重要作用，提供动力并实 现节能减排。
电机与电气控制PPT课件
短路环
由于交流电磁铁的磁通是交变的，线圈磁场对衔铁的吸引力也是交变的。当交流电流过零时， 线圈磁通为零，对衔铁的吸引力也为零，衔铁在复位弹簧作用下将产生释放趋势，这就使动、静 铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变化，从而产生振动和噪音，加速动、静铁心接触面积的 磨损，引起结合不良，严重时还会使触点烧蚀。为了消除这一弊端，在铁心柱面的一部分，嵌入 一只铜环，名为短路环 。
保护。
结构
工作原理
主双金属片与加热元件串接在接触器负载端，（电动机电源端）的 主回路中。当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯 曲，但还不足以使继电器动作。当电动机过载时，流过热元件的电流增 大，热元件产生的热量增加，使双金属片产生的弯曲位移增大，主双金 属片推动导板，并通过补偿双金属片与推杆将触点（即串接在接触器线 圈回路的热继电器常闭触点）分开，以切断电路保护电动机。
流脱扣器 7—杠杆 8、10—衔铁 11—欠电压脱扣器 12—双金属片 13—电阻丝
主开关
测试回路
U
电源变压器
V
漏电保护器
用途
主要用于当发生人身触电或漏电时，能迅速切断电源，保障人身安全，防止触电 事故。有的漏电保护器还兼有过载、短路保护，用于不频繁起、停的电动机。
原理图
工作原理
当正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流 相量之和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作于闭合状 态。如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而等于某一电流值 I生 主s。开与I关Is会s对的通应锁过的扣人感，体应分、电断大动主地势电、，路变加。压到器脱中扣性器点上形，成当回Is路达到，一这定样值零时序电，流脱扣互感器动器二作次，侧推产动
由于交流电磁铁的磁通是交变的，线圈磁场对衔铁的吸引力也是交变的。当交流电流过零时， 线圈磁通为零，对衔铁的吸引力也为零，衔铁在复位弹簧作用下将产生释放趋势，这就使动、静 铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变化，从而产生振动和噪音，加速动、静铁心接触面积的 磨损，引起结合不良，严重时还会使触点烧蚀。为了消除这一弊端，在铁心柱面的一部分，嵌入 一只铜环，名为短路环 。
保护。
结构
工作原理
主双金属片与加热元件串接在接触器负载端，（电动机电源端）的 主回路中。当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯 曲，但还不足以使继电器动作。当电动机过载时，流过热元件的电流增 大，热元件产生的热量增加，使双金属片产生的弯曲位移增大，主双金 属片推动导板，并通过补偿双金属片与推杆将触点（即串接在接触器线 圈回路的热继电器常闭触点）分开，以切断电路保护电动机。
流脱扣器 7—杠杆 8、10—衔铁 11—欠电压脱扣器 12—双金属片 13—电阻丝
主开关
测试回路
U
电源变压器
V
漏电保护器
用途
主要用于当发生人身触电或漏电时，能迅速切断电源，保障人身安全，防止触电 事故。有的漏电保护器还兼有过载、短路保护，用于不频繁起、停的电动机。
原理图
工作原理
当正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流 相量之和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作于闭合状 态。如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而等于某一电流值 I生 主s。开与I关Is会s对的通应锁过的扣人感，体应分、电断大动主地势电、，路变加。压到器脱中扣性器点上形，成当回Is路达到，一这定样值零时序电，流脱扣互感器动器二作次，侧推产动
控制电机PPT电子课件教案-第1章绪论
–
1.1 控制电机在自动控制系统中的作用
在各类自动控制系统、 遥控和解算装置中， 需要 用到大量的各种各样的元件。 控制电机就是其中的重 要元件之一。 它属于机电元件， 在系统中具有执行、 检测和解算的功能。 虽然从基本原理来说， 控制电机 与普通旋转电机没有本质上的差别， 但后者着重于对 电机的力能指标方面的要求， 而前者则着重于对特性、 高精度和快速响应方面的要求， 满足系统对它提出的 要求。
为了改善自动控制系统的品质， 在系统中还采用 了校正元件——直流测速发电机。 测速发电机的输出
电压U4 与它的转速 n 成正比， 并把它反馈到直流放大
器中。整个控制系统的工作原理可以用图 1 - 2 这样的 方框图来表示。 图上各个元件和实际线路对应如下：
敏感元件——自整角发送机和接收机。 转换元件——放大器和解调器。
7， 使自整角发送机1的转子旋转， 通过自动控制系统
的作用， 就可使雷达天线 3 跟着自整角发送机的转角 α自动地旋转。 发送机转几度， 天线也转几度； 发送
机正转， 天线也正转； 发送机反转， 天线也反转。
自整角接收机 2 的转轴是和天线的转轴联结在一 起的。 自整角发送机和自整角接收机一般不单独使用 而是成对地使用。 当发送机的转角α和接收机的转角β 相等， 也就是转角差γ=α-β 等于零时， 接收机的输出 电压U1也等于零。 当转角α和β不等时， 接收机就有和 转角差γ成正比的交流电压U1 输出。 这样， 自整角接 收机就好像自动控制系统的眼睛一样， 可以很灵敏地 感觉出天线的转角是否跟上自整角发送机的转角。 当 跟上时， 转角α等于转角β， 没有电压输出； 当没有 跟上， 即转角α和转角β不等时， 通过自整角接收机输 出电压U1, 就可把转角差γ测量出来， 因此自动控制系 统中的自整角机被称为敏感元件。
电机各种控制原理图讲解ppt课件
10
简单的接触器控制 A B C
刀闸起隔离作用
停止 按钮
起动 按钮
M
特点：小电流控
3~
制大电流。
11
自保持
11.1.6 继电器
继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，触发器 的主触头可以通过大电流，而继电器的 触头只能通过小电流。 所以，继电器只能用于控制电路中。
中间继电器 电压继电器 电流继电器 继电器类型： 时间继电器（具有延时功能） 热继电器（做过载保护） …...
控制 关系
FU
SB1
SB3：点动
SB2：连续运行
KM SB2
FR
KM
FR
KM SB3
控制电路
M 3~
主电路
该电路缺点：动作不够可靠。
21
方法二：加中间继电器（KA）。
A BC
FU
KM
FR
M 3~
SB1 SB2
KA KA
KA FR
KM
控制 关系
SB SB：点动 SB2：连续运行
22
思考
以下控制电路能否实现即能点动、
＃1 电机 M1
36
顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，
没有延时要求。
A BC
A BC
FU
FU
FR1
SB1
SB2
KM1
KM1
KM2
FR1
FR2
M
M
3~
3~
主电路
KM1
KM1
FR2
SB3
SB4
KM2
KM2
控制电路
37
顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。
SB1 SB2
简单的接触器控制 A B C
刀闸起隔离作用
停止 按钮
起动 按钮
M
特点：小电流控
3~
制大电流。
11
自保持
11.1.6 继电器
继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，触发器 的主触头可以通过大电流，而继电器的 触头只能通过小电流。 所以，继电器只能用于控制电路中。
中间继电器 电压继电器 电流继电器 继电器类型： 时间继电器（具有延时功能） 热继电器（做过载保护） …...
控制 关系
FU
SB1
SB3：点动
SB2：连续运行
KM SB2
FR
KM
FR
KM SB3
控制电路
M 3~
主电路
该电路缺点：动作不够可靠。
21
方法二：加中间继电器（KA）。
A BC
FU
KM
FR
M 3~
SB1 SB2
KA KA
KA FR
KM
控制 关系
SB SB：点动 SB2：连续运行
22
思考
以下控制电路能否实现即能点动、
＃1 电机 M1
36
顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，
没有延时要求。
A BC
A BC
FU
FU
FR1
SB1
SB2
KM1
KM1
KM2
FR1
FR2
M
M
3~
3~
主电路
KM1
KM1
FR2
SB3
SB4
KM2
KM2
控制电路
37
顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。
SB1 SB2
电机种类及其在自动控制系统中的应用共25页文档
电机种类及其在自动控制系统中的应 用
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•Hale Waihona Puke 10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
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.
• 这些系统能处理包括直线位移、 角位移、 速度、 加速度、 温度、 湿度、 流量、 压力、 液面高低、 比重、 浓度、 硬度等多种物理量。
• 现以自动控制系统的一个重要分支——按预定要求控制物体位置的 伺服系统为例来说明一下控制电机的种类和用途。 图1为两种伺服系统 的示意方框图。 其中图1（a）为经济型数控机床常用的步进电动机开环 伺服系统， 计算机数控装置给出位移指令脉冲， 驱动电路将脉冲放大， 去驱动步进电动机按命令脉冲转动， 并带动工作台按要求进行位移。
等。
•
各种控制电机的用途和功能尽管不同， 但它们基本上可分
为信号元件和功率元件两大类。
.
指 令脉 冲
驱 动电 路
步 进电 动机
(a)
指 令 值＋ 位 置 比 较 速 度 控 制 伺 服
电路
电路
驱 动器
伺服 电 动机
－ 位 置 反 馈－ 速 度 反 馈 速 度 检 测
工件台 直 线位 置检 测
(b)
.
2、按结构和工作原理划分
电动机
直流电动机 异步电动机 同步电动机
感应电动机
交流换向器电动机 永磁同步电动机 磁阻同步电动机
单相异步电动机 三相异步电动机 罩极异步电动机 单相串励电动机 交直流两用电动机
推斥电动机
磁滞同步电动机
.
3.起动与运行方式划分 电容起动式单相异步电动机
4、按转子的结构划分 鼠笼型异步电动机
电动机
电容运转式单相异步电动机
电动机
电容起动运转式单相异步电动机
分相式单相异步电动机
绕线型异步电动机
5.按用途划分
电动机
驱动用电动机
控制用电动机
电动工具用电动机
家电用电动机
通用小型机械设备用电动机 步进电动机
伺服电动机
.
6、按运转速度划分 电动机
低速电动机 高速电动机 恒速电动机
调速电动机
齿轮减速电动机 电磁减速电动机
电机种类及其在自动控制系统 中的应用
.
.
电动机种类
1、按工作电源种类划分
直流电动机
无刷直流电动机
机 电 动
有刷直流电动机
永磁直流电动机
稀土永磁直流电 动机 铁氧体永磁直流 电动机
铝镍钴永磁直流 电动机
串励直流电动机
交流电动机
单相电动机
三相电动机
电磁直流电动机
并励直流电动机 他励直流电动机 复励直流电动机
行比较， 用一系列综合运算结果实时地通过伺服驱动器去推动
伺服电动机旋转， 实现工作台的精确移动。
.
•
控制电机的种类很多， 若按电流分类， 可分为直流和交流
两种； 按用途分类， 直流控制电机又可分为直流伺服； 交流控制电机可分为交流
伺服电动机、 交流测速发电机、 步进电动机、 微型同步电动机
图1 (a) 步进电动机开环伺服系统； (b) 全闭环位置伺服控制系统
.
• 1. 作为信号元件用的控制电机
• (1) 交、 直流测速发电机。
•
测速发电机的输出电压与转速精确地保持正比关系，
在系统中主要用于转速检测或速度反馈， 也可以作为微分、
积分的计算元件。
.
旋转变压器
•
旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用
转矩的增加近似线性下降， 比普通电动机的控制精度高。 使用时，
电动机通常经齿轮减速后带动负载， 所以又称为执行电动机。
• • (2) 电机扩大机。
•
电机扩大机可以利用较小的功率输入来控制较大的功率输出，
在系统中作为功率放大元件。 电机扩大机的控制绕组上所加的电压
一般不高， 励磁电流不大， 而输出电动势较高， 电流较大， 这
.
控制电机概述
控制电机是构成开环控制、 闭环控制、 同步联结和机 电模拟解算装置等系统的基础元件， 广泛应用于各个部 门， 如化工、 炼油、 钢铁、 造船、 原子能反应堆、 数 控机床、 自动化仪表和仪器、 电影、 电视、 电子计算机 外设等民用设备， 或雷达天线自动定位、 飞机自动驾驶 仪、 导航仪、 激光和红外线技术、 导弹和火箭的制导、 自动火炮射击控制、 舰艇驾驶盘和方向盘的控制等军事 设备。
力矩电动机 爪极同步电动机
有级恒速电动机 无级恒速电动机 有级变速电动机 无级变速电动机 电磁调速电动机 直流调速电动机 PWM变频调速电动机 开关磁阻调速. 电动机
鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机
.
电机在自动控制系统的应 用
电机在控制系统中主要做执行元件用。
电机在自动控制系统中的应用非常广泛， 绝大多数的自动控制系统中都用到了电机。
图1(a)
.
•
图为高档数控机床使用的全闭环位置伺服控制系统，
该系统由数控装置给出加工所要求的位移指令值， 在机床工作
台上装有直线位置传感器进行实际位置检测， 在伺服电动机轴
上还装有速度传感器完成实际速度检测。 该系统的位置比较电
路要进行位置指令值和实际位置反馈值之间的偏差运算， 根据
偏差情况计算出所需速度， 所需速度还要和实际速度检测值进
就是功率放大。 电机扩大机的放大倍数可达1000～10000倍， 也
可作为自动调节（A-G-M）系统中的调节元件。
.
• (3) 步进电动机。
•
步进电动机是一种将脉冲信号转为相应的角位移或线位移的机电元件。 它由
的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组
成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000
及5000HZ等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。
•
普通旋转变压器都做成一对磁极， 其输出电压是转子转角的正弦、
余弦或其他函数， 主要用于坐标变换、 三角运算， 也可以作为角度数据传输和
速随转矩的增加近似线性下降， 比普通电动机的控制精度高。 使用
时， 电动机通常经齿轮减速后带动负载， 所以又称为执行电动机。
•
.
• 2. 作为功率元件用的控制电机 • (1) 交流和直流伺服电动机。
•
交、 直流伺服电动机在系统中作执行元件， 其转速和转向取决
于控制电压的大小和极性（或相位）， 机械特性近于线性， 即转速随
移相元件使用。 多极旋转变压器是在普通旋转变压器的基础上发展起来的一种精
度可达角秒级的元件， 在高精度解算装置和多通道系统中用作解算、 检测元件
或实现数模传递。
.
• 2. 作为功率元件用的控制电机 • (1) 交流和直流伺服电动机。
•
交、 直流伺服电动机在系统中作执行元件， 其转速和转向取
决于控制电压的大小和极性（或相位）， 机械特性近于线性， 即转
• 这些系统能处理包括直线位移、 角位移、 速度、 加速度、 温度、 湿度、 流量、 压力、 液面高低、 比重、 浓度、 硬度等多种物理量。
• 现以自动控制系统的一个重要分支——按预定要求控制物体位置的 伺服系统为例来说明一下控制电机的种类和用途。 图1为两种伺服系统 的示意方框图。 其中图1（a）为经济型数控机床常用的步进电动机开环 伺服系统， 计算机数控装置给出位移指令脉冲， 驱动电路将脉冲放大， 去驱动步进电动机按命令脉冲转动， 并带动工作台按要求进行位移。
等。
•
各种控制电机的用途和功能尽管不同， 但它们基本上可分
为信号元件和功率元件两大类。
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指 令脉 冲
驱 动电 路
步 进电 动机
(a)
指 令 值＋ 位 置 比 较 速 度 控 制 伺 服
电路
电路
驱 动器
伺服 电 动机
－ 位 置 反 馈－ 速 度 反 馈 速 度 检 测
工件台 直 线位 置检 测
(b)
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2、按结构和工作原理划分
电动机
直流电动机 异步电动机 同步电动机
感应电动机
交流换向器电动机 永磁同步电动机 磁阻同步电动机
单相异步电动机 三相异步电动机 罩极异步电动机 单相串励电动机 交直流两用电动机
推斥电动机
磁滞同步电动机
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3.起动与运行方式划分 电容起动式单相异步电动机
4、按转子的结构划分 鼠笼型异步电动机
电动机
电容运转式单相异步电动机
电动机
电容起动运转式单相异步电动机
分相式单相异步电动机
绕线型异步电动机
5.按用途划分
电动机
驱动用电动机
控制用电动机
电动工具用电动机
家电用电动机
通用小型机械设备用电动机 步进电动机
伺服电动机
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6、按运转速度划分 电动机
低速电动机 高速电动机 恒速电动机
调速电动机
齿轮减速电动机 电磁减速电动机
电机种类及其在自动控制系统 中的应用
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电动机种类
1、按工作电源种类划分
直流电动机
无刷直流电动机
机 电 动
有刷直流电动机
永磁直流电动机
稀土永磁直流电 动机 铁氧体永磁直流 电动机
铝镍钴永磁直流 电动机
串励直流电动机
交流电动机
单相电动机
三相电动机
电磁直流电动机
并励直流电动机 他励直流电动机 复励直流电动机
行比较， 用一系列综合运算结果实时地通过伺服驱动器去推动
伺服电动机旋转， 实现工作台的精确移动。
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•
控制电机的种类很多， 若按电流分类， 可分为直流和交流
两种； 按用途分类， 直流控制电机又可分为直流伺服； 交流控制电机可分为交流
伺服电动机、 交流测速发电机、 步进电动机、 微型同步电动机
图1 (a) 步进电动机开环伺服系统； (b) 全闭环位置伺服控制系统
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• 1. 作为信号元件用的控制电机
• (1) 交、 直流测速发电机。
•
测速发电机的输出电压与转速精确地保持正比关系，
在系统中主要用于转速检测或速度反馈， 也可以作为微分、
积分的计算元件。
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旋转变压器
•
旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用
转矩的增加近似线性下降， 比普通电动机的控制精度高。 使用时，
电动机通常经齿轮减速后带动负载， 所以又称为执行电动机。
• • (2) 电机扩大机。
•
电机扩大机可以利用较小的功率输入来控制较大的功率输出，
在系统中作为功率放大元件。 电机扩大机的控制绕组上所加的电压
一般不高， 励磁电流不大， 而输出电动势较高， 电流较大， 这
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控制电机概述
控制电机是构成开环控制、 闭环控制、 同步联结和机 电模拟解算装置等系统的基础元件， 广泛应用于各个部 门， 如化工、 炼油、 钢铁、 造船、 原子能反应堆、 数 控机床、 自动化仪表和仪器、 电影、 电视、 电子计算机 外设等民用设备， 或雷达天线自动定位、 飞机自动驾驶 仪、 导航仪、 激光和红外线技术、 导弹和火箭的制导、 自动火炮射击控制、 舰艇驾驶盘和方向盘的控制等军事 设备。
力矩电动机 爪极同步电动机
有级恒速电动机 无级恒速电动机 有级变速电动机 无级变速电动机 电磁调速电动机 直流调速电动机 PWM变频调速电动机 开关磁阻调速. 电动机
鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机
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电机在自动控制系统的应 用
电机在控制系统中主要做执行元件用。
电机在自动控制系统中的应用非常广泛， 绝大多数的自动控制系统中都用到了电机。
图1(a)
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•
图为高档数控机床使用的全闭环位置伺服控制系统，
该系统由数控装置给出加工所要求的位移指令值， 在机床工作
台上装有直线位置传感器进行实际位置检测， 在伺服电动机轴
上还装有速度传感器完成实际速度检测。 该系统的位置比较电
路要进行位置指令值和实际位置反馈值之间的偏差运算， 根据
偏差情况计算出所需速度， 所需速度还要和实际速度检测值进
就是功率放大。 电机扩大机的放大倍数可达1000～10000倍， 也
可作为自动调节（A-G-M）系统中的调节元件。
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• (3) 步进电动机。
•
步进电动机是一种将脉冲信号转为相应的角位移或线位移的机电元件。 它由
的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组
成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000
及5000HZ等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。
•
普通旋转变压器都做成一对磁极， 其输出电压是转子转角的正弦、
余弦或其他函数， 主要用于坐标变换、 三角运算， 也可以作为角度数据传输和
速随转矩的增加近似线性下降， 比普通电动机的控制精度高。 使用
时， 电动机通常经齿轮减速后带动负载， 所以又称为执行电动机。
•
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• 2. 作为功率元件用的控制电机 • (1) 交流和直流伺服电动机。
•
交、 直流伺服电动机在系统中作执行元件， 其转速和转向取决
于控制电压的大小和极性（或相位）， 机械特性近于线性， 即转速随
移相元件使用。 多极旋转变压器是在普通旋转变压器的基础上发展起来的一种精
度可达角秒级的元件， 在高精度解算装置和多通道系统中用作解算、 检测元件
或实现数模传递。
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• 2. 作为功率元件用的控制电机 • (1) 交流和直流伺服电动机。
•
交、 直流伺服电动机在系统中作执行元件， 其转速和转向取
决于控制电压的大小和极性（或相位）， 机械特性近于线性， 即转