运动控制系统总结
运动控制实训总结
运动控制实训总结标题:运动控制实训总结正文:运动控制是机器人控制技术中的重要组成部分,是机器人实现自主运动的关键。
本次实训旨在让学生掌握运动控制的基本理论和应用技能,为后续的机器人实践应用打下坚实的基础。
在实训过程中,我们按照以下步骤进行:一、学习运动控制基础知识在实训开始前,我们首先学习了运动控制基础知识,包括运动控制算法、传感器和执行器的应用、运动控制系统的建模等内容。
通过学习这些内容,学生了解了运动控制的基本思想和实现方法,为后续的实训操作打下了坚实的基础。
二、进行实验操作在实训过程中,我们按照课程要求进行了多个实验操作,包括使用PID控制算法实现机器人的平滑运动、使用模糊控制算法实现机器人的避障运动、使用神经网络实现机器人的运动预测和控制等。
通过实验操作,学生掌握了不同的运动控制算法和传感器/执行器的应用技巧,并且对运动控制系统的建模和调试有了更深入的理解。
三、进行仿真实验在实验操作的基础上,我们进行了仿真实验,通过搭建运动控制系统并进行仿真测试,验证运动控制算法的性能和效果。
通过仿真实验,学生可以更加直观地了解运动控制系统的运行状况,并对运动控制算法的参数进行调整和优化,以提高系统的性能和可靠性。
四、总结与反思在实训结束后,我们对所有实验操作进行了总结和反思。
通过总结,我们了解到学生在运动控制实训中取得了哪些成果和进步,同时也发现了哪些不足之处。
通过反思,我们提高了学生的实验操作能力和系统调试能力,为今后的机器人实践应用打下了坚实的基础。
拓展:除了本次运动控制实训,学生还可以参考相关书籍、论文和视频教程,进一步深入学习和了解运动控制的相关理论和应用。
同时,学生也可以参加机器人比赛和实践项目,将所学的运动控制技能应用于实际问题中,不断提高自己的机器人控制技术和实践能力。
运动控制系统
知识创造未来
运动控制系统
运动控制系统是指利用电子设备和软件来实现运动控制的一种系统。
它可以用于控制机械设备、机器人、汽车等进行运动控制。
运动控制系统通常包括以下几个部分：
1. 传感器：用于检测实际运动的位置、速度、加速度等参数，并将
其转换为电信号。
2. 控制器：负责接收传感器的信号，并根据预设的控制算法，计算
出相应的控制命令。
3. 执行器：根据控制命令，进行相应的机械运动，如电机、气缸等。
4. 软件系统：包括控制算法、运动规划、通信协议等，用于实现运
动控制的逻辑和功能。
运动控制系统的主要功能包括位置控制、速度控制和力控制等。
通
过调整控制器的参数和算法，可以达到不同的控制效果。
运动控制系统广泛应用于各个领域，如工业自动化、机器人、航空
航天、医疗器械等。
它可以提高设备的精度、稳定性和生产效率，
实现自动化生产和操作。
1。
运动控制实验报告
运动控制实验报告篇一：运动控制实验报告“运动控制系统”专题实验报告篇二：运动控制系统实验报告运动控制系统实验报告姓名：杜文划学号：912058XX02同组人：杜文坚，周文活，黎霸俊异步电动机SPWM与电压空间矢量变频调速系统一、实验目的1. 通过实验掌握异步电动机变压变频调速系统的组成与工作原理。
2. 加深理解用单片机通过软件生成SPWM波形的工作原理特点。
以及不同不同调制方式对系统性能的影响。
3. 熟悉电压空间矢量控制的原理与特点。
4. 掌握异步电动机变压变频调速系统的调试方法。
二、实验过程一、采用SPWM方式调制1. 同步调制30HZ下电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示:定子端电压波形如下示：50HZ下电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：定子端电压波形如下示：波形分析：电机气隙磁通两相绕组之间相差约60°。
电机磁通轨迹50Hz时更接近圆形。
对定子电流：30Hz时和50Hz时呈正弦波，但其中有很多的高频分量。
IGBT的疏密程度反映了脉冲宽度调制的过程，越密表示频率越高。
定子电压呈正弦分布。
同步调制方式在50Hz比较好。
2、异步调制30HZ下电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：定子电流波形如下示：IGBT两端波形如下示：定子端电压波形如下示：50HZ下电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：定子端电压波形如下示：异步调制与同步调制想比，气隙磁通分量更接近正弦波，气隙磁通轨迹更接近圆形，此时30Hz比50Hz效果好些。
3、混合调制混合调制在不同的输出频率段采用不同的载波比10HZ下，载波比为100电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹下：篇三：运动控制实验报告运动控制系统实验报告姓名刘炜原学号 XX03080414实验一晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试一．实验目的1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
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。
运控复习整理
第一章1.基于自动控制理论，对作为原动机的电动机加以控制，使其拖动机械负载按照给定的控制规律自动运行的系统，称为电力拖动自动控制系统。
简称为电力拖动控制系统，也被称为运动控制系统。
2.电力拖动自动控制系统的组成：电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等。
3.运动控制系统转矩控制规律4.转矩控制是运动控制的根本问题要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩Te 5.电动：转矩与转速方向一致制动：转矩与转速方向相反6.典型的生产机械的负载转矩特性：①恒转矩负载特性②恒功率负载特性③风机、泵类负载特性第二章1.晶闸管整流器-电动机系统（简称V-M 系统）开环瞬时电压平衡方程式R=R rec +R a +R L U d =K S U C0dd d di u E i R L dt=++2.直流PWM 变换器-电动机系统（不可逆调速系统）改变占空比ρ，即可改变直流电动机电枢平均电压U d ，实现直流电动机的调压调速。
ρ==sonds t UU U TVD 的作用：为电流i d 提供一个续流的通道.电路之所以不可逆是因为平均电压U d 始终大于0。
3.对转速控制的要求：①调速②稳速③加、减速4.稳态调速性能指标①调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速n max 和最低转速n min 之比。
②静差率：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所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比。
静差率是用来衡量调速系统在负载情况变化下转速的稳定度的。
它和机械特性的硬度有关，机械特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高。
m a xm i nnD =n ()dN N eI Rn C ∆=100%Nn s n ∆=⨯n max 、n min 是在额定负载的最高和最低转速5.硬度是指机械特性的斜率。
调速范围和静差率必须同时提才有意义。
在调速过程中，若额定速降相同，则转速越低，静差率越大。
运动控制系统简答题总结
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转速调节器和电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用分别是什么？转速调节器的作用1.转速调节器是调速系统的主导调节器,它使转速n很快地随给定电压Un变化,稳态时可减少转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。
2.对负载变化起抗绕作用3.其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。
电流调节器的作用1.作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压Ui（既外环调节器的输出量）变化.2.对电网电压的波动起及时抗绕的作用。
3.在转速动态过程中,保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。
4.当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。
一旦故障消失，系统立即自动恢复正常.这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。
在交流调速系统中，转差频率控制的规律为：(1)在Ws≤Wsm的范围内，如果气隙磁通保持不变，转矩Te基本上与ωs成正比。
（2)定子电流不同时,按照一定的US=f(w1，IS)函数关系控制定子的电压和频率,可以保持气隙磁通恒定。
按转子磁链定向矢量控制系统的基本思路：通过坐标变换,在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中,得到等效的直流电动机模型,仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量,以实施控制.正弦波脉宽调制（SPWM）:以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列，这种调制方法称为正弦波脉宽调制.试述直流调速中开环机械特性与闭环静特性的关系闭环静特性可以比开环机械特性硬得多.闭环静特性的静差率比开环系统小得多。
运动控制系统填空题总结
运动控制系统填空题总结1、各种电力拖动自动控制系统都是通过控制电动机转速来工作的。
2、转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是饱和非线性控制、准时间最优控制和转速超调。
3、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。
4、V-M系统中，采用三相整流电路，为抑制电流脉动，可采用的主要措施是设置平波电抗器。
5、自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标、6、SPWM控制技术包括单极性和双极性两种方式。
7、调速系统的稳态性能指标包括调速范围和静差率。
8、交流异步电动机变频调速系统的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和恒电流控制三种。
9、三相异步电动机动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合、的多变量系统。
10、转速、电流双闭环系统，采用PI调节器，稳态运行时，转速n取决于给定电压Un* 、ASR的输出量取决于负载电流Idl 。
11、直流调速系统用的可控直流电源有：旋转变流机组（G-M 系统）、静止可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器。
12、衡量直流调速系统常见的指标为调速范围，静差率，额定速降。
三者的关系为：P22 。
13、直流调速系统若采用V-M调速，一般应用在_ 大功率 _场合；若采用PWM调速，一般应用在中小容量场合。
14、转速、电流反馈控制系统起动过程中的三个特点为：饱和非线性控制、转速超调、准时间最优。
15、数字测速的精度指标有：分辨率、测速误差率。
16、数字PI调节器的位置式算法为_ P46 。
17、V-M可逆系统中会存在瞬时脉动环流，消除直流平均环流可采用α=β配合控制控制，抑制瞬时脉动环流可采用环流电抗器。
18、异步电机采用恒压频比控制时，随着频率的降低，n0会降低，△n会不变，Temax会不变。
19、基于稳态模型的变频调速系统有转速开环调压系统、转速闭环转差系统两类。
20、异步电动机三相模型的非线性强耦合性质主要体现在磁链方程和（电压）转矩方程。
运动控制系统
一、运动控制系统的定义与分类定义：以机械运动的驱动设备－－电动机为被控对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论指导下组成的电力传动自动控制系统。
分类：（1）按被控物理量分：以转速为被控量的系统叫调速系统，以角位移或直线位移为被控量的系统叫随动系统（或伺服系统）。
（2）按驱动电动机的类型分：用直流电动机带动生产机械的为直流传动系统，用交流电动机带动生产机械的为交流传动系统。
（3）按控制器的类型分：用模拟电路构成控制器的系统为模拟控制系统，用数字电路构成控制器的系统为数字控制系统。
二、直流调速方法答：（1）调节电枢供电电压U；（2）减弱励磁磁通 ；（3）改变电枢回路电阻R。
三、常用的可控直流电源答：（1）旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以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，以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，以产生可变的平均电压四、三种调速方法的性能与比较答：对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。
改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
五、V-M系统的特点答：晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。
在控制作用的快速性上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级, 这将大大提高系统的动态性能六、V-M系统的问题答：（1）由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。
（2）晶闸管对过电压、过电流和过高的d V/d t与d i/d t 都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。
（3）由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成“电力公害”。
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Te
TL
• 磁链控制同样重要
Te KTIa
生产机械的负载转矩特性
• 生产机械的负载转矩TL是一个必然存 在的不可控扰动输入。
J
dm
dt
Te
TL
恒转矩负载
a）位能性恒转矩负载 b) 反抗性恒转矩负载
恒功率负载
TL
PL
m
常数
m
直流调速系统
• 电枢回路
ud0 EidRLdddit
调节直流电动机转速的方法
图3-1 时间最优的理想过渡过程
起动电流呈矩形波，转速按 线性增长。这是在最大电流 （转矩）受限制时调速系统 所能获得的最快的起动（制 动）过程。是运动控制系统
• 运动控制系统是以机械运动的驱动设备— —电动机为控制对象，以控制器为核心， 以电力电子功率变换装置为执行机构，在 自动控制理论的指导下组成的电气传动自 动控制系统。
运动控制系统及其组成
直流调速系统
直流电动机的数学模型简单，转矩易 于控制。
换向器与电刷的位置保证了电枢电流 与励磁电流的解耦，使转矩与电枢电流成 正比。
• 特性a和b的硬 度相同，
• 特性a和b额定 速降相同，
• 特性a和b的静 差率不相同。
图2-14 不同转速下的静差率
调速范围、静差率和额定速降之间的关系
D nNs nN (1 s)
转速反馈控制直流调速系统
•
n K pK sU n *IdRK pK sU n * R Id
C e(1K pK s /C e) C e(1K ) C e(1K )
id
四个管子轮流导通。
1
2
0
t4
4
ton
t2 T
t
3
(d) 轻载电动状态的电流波形
U s R d IE R d IC en
直流PWM调速系统（电流连续）的机械特性
转速控制的要求和稳态调速性能指标
调速范围
静差率s
D n max n min
s nN 100% n0
静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准
交流调速系统
交流电动机（尤其是笼型感应电动机） 结构简单
交流电动机动态数学模型具有非线性 多变量强耦合的性质，比直流电动机复杂 得多。
运动控制系统的转矩控制规律
忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩，运动 控制系统的简化运动方程式
J
d m
dt
Te
TL
d m
dt
m
• 转矩控制是运动控制的根本问题
J
dm
• 综合这两种测速方法的特点，产生了M/T测速法， 它无论在高速还是在低速时都具有较高的分辨能力 和检测精度。
• 在高速段，与M法测速的分辨率完全相同。
• 在测低速速完段 全， 相M同1。＝1，M2随转速变化，分辨率与T法
• M/T法测速无论是在高速还是在低速都有较强的 分辨能力。
2.5.2带电流截止负反馈环节的 直流调速系统
• 准确的测速时间是用所得的高频时钟脉冲个数M2 计算出来的，即 Tt M2/ f0，
• 电动机转速为
n 60 60 f0 ZTt ZM2
（2-80）
• T(M法2-测1)速时的转分速辨的率变定化义量为，时钟脉冲个数由M2变成
Q 6f0 0 6f0 0 6f0 0 Z(M 21 ) Z2 MZ2 M (M 21 )
晶闸管整流器-电动机系统
•
Ud KsUc
电流连续时V-M系统的机械特性
•
n 1 Ce
(Ud0
IdR)
晶闸管触发电路与整流装置的传递函数
• 输入输出关系为
U d0K sU c 1 (tT s)
Ws(s)U Udc0((ss))KseTss
Ws
(
s
)
Ks 1Ts
s
直流PWM变换器-电动机系统
不可逆PWM变换器-直流电动机系统
（2-78）
• M法测速的分辨率与实际转速的大小无关。
• M法的测速误差率的最大值为
60 M1 6(0M11)
ma x
ZcT
ZcT 60 M1
ZcT
10% 0 1 10% 0
M1
（2-79）
• δ大ma。x与M1成反比。转速愈低，M1愈小，误差率愈
T法测速
• T法测速是测出旋转编码器两个输出脉冲之间的间隔 时间来计算转速，又被称为周期法测速。
Qn2 n1
• 转速实际值和测量值之差与实际值之比定 义为测速误差率
n100%
n
M法测速
• 记取一个采样周期内旋转编码器发出的脉冲个
数来算出转速的方法称为M法测速，又称频率
法测速。
n 60M1 r/min ZTc
(2-77)
• M法测速分辨率为
Q6(0M11)6M 0160 ZcT ZcT ZcT
（2-81）
• 综合式（2-80）和式（2-81），可得
Q Zn2 60 f0 Zn
(2-82)
• T法测速的分辨率与转速高低有关，转速越低，Q 值越小，分辨能力越强。
M/T法测速
• 在M法测速中，随着电动机的转速的降低，计数值 减少，测速装置的分辨能力变差，测速误差增大。
• T法测速正好相反，随着电动机转速的增加，计数 值减小，测速装置的分辨能力越来越差。
电压和电流波形
Ud tTonUs Us
有制动电流通路的不可逆 PWM变换器-直流电动机系统
一般电动状态的 电压、电流波形
Ud E
U g 1 的正脉冲比 负脉冲窄 ，
E Ud
i d 始终为负。
制动状态的电压、电流波形 图2-11 有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统
VT1、VD2、VT2和VD1
（1）调节电枢供电电压； （2）减弱励磁磁通； （3）改变电枢回路电阻。
n U IR Ke
n
n0
nN
n1
UN
n2
U1
n3
U2
U3
O
IL
I
调压调速特性曲线
n
n0
nN
n1
Ra
n2 n3
R1
R2
R3
O
IL
I
调阻调速特性曲线
n
n3
n0
nn12 nN
N
O
TL
1 2 3
Te
调磁调速特性曲线
第2章
转速反馈控制的直流调速系统
转速负反馈闭环直流调速系统稳态 结构框图
•
图2-21 额定励磁下直流电动机 的动态结构框图
(a)电压电流间的结构框图 (b)电流电动势间的结构框图 (c)直流电动机的动态结构
框图
反馈控制规律
2.4 直流调速系统的数字控制
数字测速方法的精度指标
• 当被测转速由n1变为n2时，引起记数值增量 为1，则该测速方法的分辨率是
图2-38 电流截止负反馈环节 （a）利用独立直流电源作比较电压（b）利用稳压管产生比较电压
图2-40 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图
• CA段 : 电流负反馈被截止
• AB段 : 电流负反馈起作用
图2-41 带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统的静特性
第3章
转速、电流反馈控制 的直流调速系统