运动控制系统第五周重点归纳
运动控制系统 复习知识点总结
1 运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。
（运动控制系统框图）2. 运动控制系统的控制对象为电动机，运动控制的目的是控制电动机的转速和转角，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。
因此，转矩控制是运动控制的根本问题。
第1章可控直流电源-电动机系统内容提要相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标1相控整流器-电动机调速系统原理2.晶闸管可控整流器的特点（1）晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。
（2）晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。
晶闸管可控整流器的不足之处晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。
晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。
在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变。
需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。
3.V-M系统机械特4.最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。
5.（1）直流脉宽变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类（2）简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统（3）有制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统（4）桥式可逆PWM变换器（5）双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点双极式控制方式的不足之处（6）直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题”。
（7）直流PWM调速系统的机械特性6..生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D来表示（D的表达式）当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时电动机转速的变化率，称为静差率s。
电力拖动与运动控制 第五章 小结
此外，由于需要励磁，电机的功率因数小于1。
2 机械特性 n fn,T (Te ) Te f (s)
Te 3n p 2 f1 (r r2' 1 U s
' 2 2 1
曲线 1： n1 0 ， 曲线 2： n1 0 曲线 3： I1 ( s )
r
s
Te , st
' 2 )2 ( x 1 x ) 2
有关功率、转矩和外特性： 5.3.2 异步电动机的功率与转矩 5.3.3 异步电动机的机械特性 r
I1
1
x1
pCu 2
PM
x2 '
I0
r2 '
pCu 2
I2 '
1 s r' s 2
1 功率,转矩
P 1
pCu1
rm
P m
xm
输出功率和转矩公式。两者皆不同于它激直流电机。但是，功率平衡 和转矩平衡式是一样的。
3 时空矢量图
确定电流相量与磁动势矢量、感应 电势相量与磁通矢量的图形上的关系
（5.2-72）
有关变压器原理 （1) 参考正方向; （2) 电压平衡方程，磁势平衡方程; （3) 基于磁动势平衡的绕组折算； （4) 相量图和T型等效电路（相关的量的物理意义）.
U1 jx1I1
r1 I1
I 1
r1
rm
r2'
' I2
x 2
1 s ' r2 s
'
I1Z1I10
xm
E E 1
' 2
(a)三相异步电动机T型等效电路
1 s ' I r2 s
' 2
运动控制系统 复习知识点总结讲课稿
1 运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。
（运动控制系统框图）2. 运动控制系统的控制对象为电动机，运动控制的目的是控制电动机的转速和转角，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。
因此，转矩控制是运动控制的根本问题。
第1章可控直流电源-电动机系统内容提要相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标1相控整流器-电动机调速系统原理2.晶闸管可控整流器的特点（1）晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。
（2）晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。
晶闸管可控整流器的不足之处晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。
晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。
在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变。
需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。
3.V-M系统机械特4.最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。
5.（1）直流脉宽变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类（2）简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统（3）有制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统（4）桥式可逆PWM变换器（5）双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点双极式控制方式的不足之处（6）直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题”。
（7）直流PWM调速系统的机械特性6..生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D来表示（D的表达式）当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时电动机转速的变化率，称为静差率s。
运动控制复习资料整理
运动控制复习资料整理运动控制是机械工程领域中一个重要的研究方向，它涉及到控制系统和机械系统的结合，用于实现精确的运动控制。
具体而言，运动控制涵盖了运动控制算法、控制器设计、运动控制系统模型、传感器和执行器选择以及运动规划等方面的内容。
本文将从这些方面对运动控制的基础知识进行复习资料的整理，帮助读者回顾和加深对运动控制的理解。
一、运动控制算法1. PID控制算法：PID控制算法是最常用的一种运动控制算法，它通过比较设定值和实际值的误差，计算出一个控制量来调节系统的输出。
PID控制算法包括比例项、积分项和微分项，它们分别用来调节系统的静态响应、消除误差累积和改善动态响应。
2. 模糊控制算法：模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，它能够处理系统模型不确定或复杂的情况。
模糊控制算法通过定义模糊集合和相应的规则，实现对系统状态的模糊描述和控制决策。
3. 最优控制算法：最优控制算法是一种通过优化目标函数，寻找系统最优控制策略的算法。
最优控制算法包括动态规划、最优化和线性二次型控制等方法，它们能够在满足系统限制条件的前提下，最大化或最小化目标函数。
二、控制器设计1. 传统控制器设计：传统控制器设计通常基于数学模型和系统理论，通过建立数学模型和分析系统特性，设计出合适的控制器参数。
传统控制器设计方法包括根轨迹法、频域法和状态空间法等。
2. 自适应控制器设计：自适应控制器设计是一种根据系统的变化自动调整控制器参数的方法，它能够应对系统参数变化、外界干扰和建模误差等情况。
自适应控制器设计方法包括模型参考自适应控制和模型无关自适应控制等。
三、运动控制系统模型1. 开环模型：开环模型是指没有反馈控制的运动控制系统模型，它只根据输入信号直接控制输出信号，缺乏对系统误差的修正。
2. 闭环模型：闭环模型是指具有反馈控制的运动控制系统模型，它通过对输出信号进行反馈比较，根据误差信号调节控制量，使得输出信号稳定在设定值附近。
运控课程设计个人总结
运控课程设计个人总结一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握运动控制系统的基础知识，包括运动控制系统的组成、原理及分类。
2. 使学生了解运动控制算法，如PID控制、模糊控制等，并理解其在实际应用中的优缺点。
3. 培养学生运用所学知识分析运动控制系统中存在的问题，并提出合理解决方案的能力。
技能目标：1. 培养学生运用编程软件（如Arduino、Scratch等）进行运动控制程序编写的能力。
2. 提高学生动手实践能力，能够独立搭建简单的运动控制系统并进行调试。
3. 培养学生团队协作能力，学会与他人共同分析问题、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对运动控制系统及其应用的兴趣，激发学生探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，养成良好的实验习惯。
3. 增强学生的环保意识，关注运动控制技术在实际应用中对环境的影响。
本课程旨在帮助学生掌握运动控制系统的基础知识和技能，培养学生分析问题、解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够将理论知识与实际应用相结合，提高学生的实践操作能力和团队协作能力。
同时，注重培养学生的情感态度价值观，激发学生的探索精神和创新意识，为我国运动控制领域的发展输送高素质的人才。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 运动控制系统概述：介绍运动控制系统的定义、分类、应用领域和发展趋势，使学生对该领域有一个整体的认识。
2. 运动控制系统组成及原理：详细讲解运动控制系统的各个组成部分，包括执行器、传感器、控制器等，并分析其工作原理。
3. 常见运动控制算法：介绍PID控制、模糊控制、神经网络控制等常见的运动控制算法，分析其优缺点及适用场景。
4. 运动控制编程实践：结合教材内容，运用Arduino、Scratch等编程软件，让学生动手编写简单的运动控制程序。
5. 运动控制系统设计与搭建：指导学生利用所学知识，搭建简单的运动控制系统，并进行调试。
6. 运动控制案例分析：分析实际应用中的运动控制案例，使学生了解运动控制技术在实际工程中的应用。
运控复习课重点部分摘录(可能会有简答和名词解释答案)
直流拖动控制系统直流电动机转速和其他参量之间的稳态关系可表示为n= (U-IR)/Keφn是转速 U一一电枢电压V;I一一电枢电流AR一一电枢回路总电阻Ω;φ一一励磁磁通Wb);Ke--由电机结构决定的电动势常数。
调节电动机转速方法1)调节U；2)减弱励磁磁通φ；3)改变电枢回路电阻R。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，调节电枢供电电压的方式为最好。
改变电阻只能实现有级调速:减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不太，往往只是配合调压方案，在基速（颇定转速)以上作小范围的弱磁升速.因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。
第1章闭环控制的直流调速系统1. 1 直流调速系统用的可控直流电源变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源。
1．旋转交流机组，用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直流电压。
2．静止式可控整流器，用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。
3．直流斩波器或脉宽调制变换器。
用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。
1.1.1旋转变流机组由交流电动机（异步机或同步机)拖动直流发电机G实现变流，由 G 给需要调速的直流电动机 M 供电，调节G的励磁电流If即可改变其输出电压U，从而调节电动机的转速n 。
这样的调速系统简称G-M 系统，国际上通称 Ward- Leonard 系统。
为了给 G 和 M 提供励磁电源，通常专设一台直流励磁发电机GE可装在变流机组同轴上，也可另外单用一台交流电动机拖动。
G-M 系统是可以在允许转矩范围之内四象限运行的系统。
1.1.2静止式可控整流器晶闸管-电动机调速系统（简称V-M 系统）。
图中VT是晶闹管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud，从而实现平滑调速。
和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高。
运动控制系统复习要点
三复习纲要直流拖动系统（掌握）控制系统课程贯穿着一个基本方法：理论联系实际来分析问题解决问题。
具体来说就是系统思想和模型化、工程化方法。
本书的基本结构是以学科历史发展过程或者说实际问题为逻辑起点，而一般的理论课程如物理、数学实际上是与科研实际过程相反的，以学习者的知识结构为逻辑起点，从定义、概念、定律再到定理。
这是因为理论的发展意味着概念的创新。
而控制系统是一门技术理论课程，它是从技术角度来总结的。
正因为是技术角度出发的，具有综合性和实践性的特点。
所以对学习者来说，必须具备一定的实践基础和专业理论基础。
而对初学者来说，表现出有一定的难度是不奇怪的，而且，每一部分内容都仅是打下基础，深入的细节方面的知识，需要更进一步地查阅其它书籍和资料，从另一方面来看，这也给大家留下了自学和实践的空间。
从电压平衡方程式，导出调速方法，从反馈控制原理和静态参数的要求导出闭环控制系统；从静态与动态性能的矛盾分析了P调节器和I调节器，发展到PI调节器；从单闭环的调速系统无法控制起、制动动态电流，导出了带饱和非线性的PI调节器构成双闭环的系统结构，而双闭环的结构可以说交直流电动机控制的基本结构；从单向开关的晶闸管不能实现反转和回馈制动导出了可逆系统结构，又从可逆系统引起的环流问题导出有环流和无环流控制策略；再从调压调速的限制和宽调速范围的要求引出带弱磁控制的非独立弱磁控制系统。
问题一步一步深化。
但思考问题的出发点是电压平衡方程式，磁链平衡方程式，转矩平衡方程式，再加半导体开关的特性导致的电力电子电路中的特殊问题（也就是电力电子技术），同时分析时用到了电路和电机中的基本概念如输入功率、输出功率、转差功率、功率因数、效率、损耗等等。
1闭环控制静差率与调速范围重点掌握可控直流电源VM系统的主要问题直流脉宽调速系统的主要问题单闭环稳态分析PI调节器2 双闭环稳态数学模型及动态性能分析非典型系统的典型化弱磁控制实验电路模拟式PI调节器，过电流保护电路3 数字控制（了解）数字测速数字PI调节器及其设计方法4 可逆系统（掌握）5 变压调速及其软起动器（了解）6.1 VVVF 控制方式（掌握）机械特性比较三段式控制6.2 PWM 模式spwm chbpwm svpwm （了解）6.3 变频器的主要类型（了解）6.4 标量控制系统转速开环转速闭环转差频率控制（一般掌握）6.5 矢量控制原理坐标变换转子磁链定向（一般掌握）6.6 矢量控制系统直接矢量控制间接矢量控制转子磁链估计和观测（理解）6.7 直接转矩控制定子磁链的估计和观测（理解）7 串级调速系统（高效率低功率因数）（掌握）双馈调速的5种工况串级调速的工作原理起动停车顺序转子整流电路的特点及对机械特性的影响串级调速系统的功率因数及其改进方案双馈调速系统（了解）8 同步电动机变频调速（了解）特点及其类型他控变频（转速开环，交交变频，气隙磁场定向）自控变频（无刷直流，永磁同步电动机）四复习要点1直流电动机调压可获得恒转矩调速。
最新运动控制系统-复习知识点总结
1运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。
（运动控制系统框图）2.运动控制系统的控制对象为电动机，运动控制的目的是控制电动机的转速和转角，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。
因此，转矩控制是运动控制的根本问题。
第1章可控直流电源-电动机系统内容提要相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标1相控整流器-电动机调速系统原理2•晶闸管可控整流器的特点（1 ）晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。
（2 ）晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。
晶闸管可控整流器的不足之处晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。
晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。
在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变。
需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。
3.V-M系统机械特4•最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。
5.（1）直流脉宽变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类（2）简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统（3 ）有制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统（4 ）桥式可逆PWM变换器（5）双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点双极式控制方式的不足之处（6）直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题”。
（7）直流PWM调速系统的机械特性6..生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D来表示（D的表达式）当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时电动机转速的变化率，称为静差率SoD与s的相互约束关系对系统的调速精度要求越高，即要求s越小，则可达到的D必定越小。
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3.19直播课，3.16请提前自主学习以下重点（看慕课和教材）
1、双闭环的参数计算，典型题教材P100习题4-1 4-2 4-3（下周习题课会讲解下）
会解释：
（1）双闭环中，ACR和ASR分别起什么作用？
（2）启动过程电流波形和转速波形有何特点？
2、双闭环直流调速系统的动态结构框图（教材上找一找）传递函数形式
了解双闭环和单闭环动态抗扰性能有何不同？
3、双闭环工程设计方法的基本思路（两步走：先选结构再定参数、先内环再外环）（1）选结构，保证动态稳定性和稳态精度，抓主要矛盾；
（2）再定参数（查表）进一步考虑其他动态性能指标
PS：其中涉及到大量的自控理论内容（如典型I型典型II型稳定性判定方法和各类动态特性指标），工程设计方法实际上是寻求一个折中的方案，依据与典型系统的关系(查公式、图表)来解决。
4、转速检测的数字化手段（运用光电码盘、霍尔传感器等）
实际应用中，单片机或者PLC根据脉冲计数来测量转速的方法有以下三种：
（1）在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度，称为M法测速；
（2）测量相邻两个脉冲的时间来测量速度，称为T法测速；
（3）同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度，称为M/T 法测速。
其中，M法适合于测量较高的速度，能获得较高分辨率；T法适合于测量较低的速度，这时能获得较高的分辨率。
重点掌握M法测速
要求会解释：为什么M法适合测量高速？（可看课件上的公式）
M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差（客观存在）。
速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M法宜测量高速。
掌握分辨率、测速最大误差率以及M法测速公式（自行整理），会做教材P111习题5-1。