第610章机电传动控制
《机电传动控制》PPT课件
机电传动控制的任务
一、机电传动的特点
• 5、机电传动系统构成：
电动机。产生原动力 生产机械。拖动对象 传动机构。传递机械能 电气控制设备。控制电动机运转 电源。对电动机和电气控制设备供电
一、机电传动的特点
• 它们之间的关系可表示为
电源
自控设 备
电动机
传动机构
的需要。
电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
二、机电传动系统发展概况
传动方式 成组拖动：一台电动机带动一根天轴，再由天轴
通过带轮和传动带分别拖动各生产机械。特点： 效率低，故障影响广。
单机拖动：一台电动机拖动一个机械。特点：如
一 机电传动系统的动力学方程
电动机 （M）
TL
生产机械
TM
MM
+TL
单轴拖动系统
一 机电传动系统的动力学方程
• 单轴(单级)机电传动系统的运动方程
• 由牛顿第二定律
TM
TL
J
d
dt
(1.1)
J m 2 mD2 / 4
G mg TM----电动机转矩
GD2 J
4g
(1.2)
TL----负载转矩 GD2---飞轮矩
2 n
60
(1.3)
TM
TL
GD2 375
dn dt
(1.4)
n-----转速
t-----时间 ω 为角速度
375 4g 60
2
单位 :
米 秒分
• GD2=4J
• GD2是一个整体，不是G与D2 的乘积， GD2 由产品样本或机械手册上查出。 GD2 中的 D 为回转直径，不是实际直径。
机电传动控制[完整版]
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机电传动控制教案学院、系：机械电子工程学院机电系任课教师：任有志授课专业：机械设计制造及其自动化课程学分：课程总学时： 60学时课程周学时：2006年2月20日机电传动控制教学进程第 1 次课 2 学时第一章概述§1.1机电传动的目的和任务1.传动——运动的传递（能量）传动的分类（按机械动能传递方法）（1）机械传动 a.齿轮b.杠杆如：自行车驱动力、链传动c.皮带d.机构等刹车、连杆机构传递力或力矩（机械能）（2〕流体传动 a.液压与气动（压力能）b.液力传动（流体动能）（3）机电传动(电力拖动)（4）另外还有其它的传动方式。
注：有时，在一个生产机械中由几种传动形式联合工作。
2.机电传动－（本课程研究的内容）以电动机为原动机驱动生产机械的传动系统服务对象：各种生产机械它是一种由电能转变成机械能的传动系统，所以有时也称为电力传动或电力拖动3. 机电传动控制目前：由于生产技术的不断发展，生产机械的自动化程度和生产精度不断提高，所以要求机电传动系统不仅完成能量转换的工作还要对传动过程进行控制。
本课程所研究的就是这二部分内容。
传动及控制所以课程名称叫《机电传动控制》4. 机电传动控制的任务举例：天车的吊起、制动机床切削过程电梯平稳升降及定位轧机的换向等§1.2机电传动发展概况简单的可以分为： a.成组拖动（传动）b.单电机拖动c.多电机拖动三个阶段从控制系统的功率器件上分类：a.接触器和继电器时代b.电机放大机及磁放大机时代c.可控硅（晶闸管）另外，由于计算机技术的发展，又出现了 a.模拟控制b.数字控制（数控机床）§1.3 内容安排1.《机械电子》专业是一个以机为主机电结合的专业,课程设置（具了解）基本上是这样的 《电路基础》 电学基础《模拟电子》 电子技术（弱电） 《数字电子》 计算机技术《机电传动控制》 包括了所有应掌握的强电内容 用以上四门课程取代了机械专业的《电工学》课程。
机电传动控制实验指导书(最新)讲解
机电传动控制实验指导书主编：靳继勇李雪丽中原工学院机电学院机械实验中心2013年 4 月 25 日前言现代生产机械一般由原动机、传动机构、工作机构和控制系统等几部分组成，当原动机为电动机时，即由电动机通过传动机构带动工作机构进行工作时，这种传动方式称为“机电传动”。
一般来说，机电传动系统包括电动机、电气控制电路以及电动机和运动部件相互联系的传动机构，可以把电动机和传动机构合并一起称为“机电传动”部分；把满足加工工艺要求使电动机启动、停止、反向、调速、快速定位等的电气控制和电气操作部分视为“机电传动控制”部分。
随着现代化进程的加快，人们对机电传动控制也提出了越来越高的要求，以满足社会生产发展的需要。
《机电传动控制》课程融合了电力拖动、自动控制原理、计算机技术、继电器-接触器控制、PLC控制技术等相关技术，其目的就是实现生产机械的启动、停止以及调速等方面的控制，完成各种生产工艺过程的的控制要求。
所以《机电传动控制》课程是机械设计制造及其自动化专业的必修课程之一。
学习《机电传动控制》课程的目的在于应用到生产实际中去。
本书是针对我院机械设计制造及其自动化专业，配合《机电传动控制》这门必修专业基础课所编写的一本机电传动控制实验指导书。
《机电传动控制》课程实验是与《机电传动控制》这门课相配套的电机系统综合实验。
编制机电传动控制实验指导书的目的就是通过实验环节，使学生进一步认识和掌握机电传动控制的相关内容，使学生在理论教学的基础上能够将理论知识运用到工程实际中去，掌握电气控制线路的基本环节。
该系列实验能开拓学生思维，提高学生的动手实践能力，提高感性认识和解决问题的能力，使学生能更好地掌握理论知识，为培养机电传动控制方面的高素质综合性人才打下良好基础，同时对机械设计制造及其自动化专业和机械电子工程专业的学生学习其它相关专业课也具有重要的指导意义。
由于编写时间仓促和编者水平有限，编写过程中难免出现错误，敬请读者批评指正。
机电传动控制(完整版)
机电传动控制教案学院、系：机械电子工程学院机电系任课教师：任有志授课专业：机械设计制造及其自动化课程学分：课程总学时： 60学时课程周学时：2006年2月20日机电传动控制教学进程第 1 次课 2 学时第一章概述§1.1机电传动的目的和任务1.传动——运动的传递（能量）传动的分类（按机械动能传递方法）（1）机械传动 a.齿轮b.杠杆如：自行车驱动力、链传动c.皮带d.机构等刹车、连杆机构传递力或力矩（机械能）（2〕流体传动 a.液压与气动（压力能）b.液力传动（流体动能）（3）机电传动(电力拖动)（4）另外还有其它的传动方式。
注：有时，在一个生产机械中由几种传动形式联合工作。
2.机电传动－（本课程研究的内容）以电动机为原动机驱动生产机械的传动系统服务对象：各种生产机械它是一种由电能转变成机械能的传动系统，所以有时也称为电力传动或电力拖动3. 机电传动控制目前：由于生产技术的不断发展，生产机械的自动化程度和生产精度不断提高，所以要求机电传动系统不仅完成能量转换的工作还要对传动过程进行控制。
本课程所研究的就是这二部分内容。
传动及控制所以课程名称叫《机电传动控制》4. 机电传动控制的任务举例：天车的吊起、制动机床切削过程电梯平稳升降及定位轧机的换向等§1.2机电传动发展概况简单的可以分为： a.成组拖动（传动）b.单电机拖动c.多电机拖动三个阶段从控制系统的功率器件上分类：a.接触器和继电器时代b.电机放大机及磁放大机时代c.可控硅（晶闸管）另外，由于计算机技术的发展，又出现了 a.模拟控制b.数字控制（数控机床）§1.3 内容安排1.《机械电子》专业是一个以机为主机电结合的专业,课程设置（具了解）基本上是这样的 《电路基础》 电学基础《模拟电子》 电子技术（弱电） 《数字电子》 计算机技术《机电传动控制》 包括了所有应掌握的强电内容 用以上四门课程取代了机械专业的《电工学》课程。
机电传动控制(完整版)
机电传动控制教案学院、系：机械电子工程学院机电系任课教师：任有志授课专业：机械设计制造及其自动化课程学分：课程总学时：60学时课程周学时：2006年2月20日机电传动控制教学进程第 1 次课 2 学时第一章概述§1.1机电传动的目的和任务1.传动——运动的传递（能量）传动的分类（按机械动能传递方法）（1）机械传动 a.齿轮b.杠杆如：自行车驱动力、链传动c.皮带d.机构等刹车、连杆机构传递力或力矩（机械能）（2〕流体传动 a.液压与气动（压力能）b.液力传动（流体动能）（3）机电传动(电力拖动)（4）另外还有其它的传动方式。
注：有时，在一个生产机械中由几种传动形式联合工作。
2.机电传动－（本课程研究的内容）以电动机为原动机驱动生产机械的传动系统它是一种由电能转变成机械能的传动系统，所以有时也称为电力传动或电力拖动3. 机电传动控制目前：由于生产技术的不断发展，生产机械的自动化程度和生产精度不断提高，所以要求机电传动系统不仅完成能量转换的工作还要对传动过程进行控制。
本课程所研究的就是这二部分内容。
传动及控制所以课程名称叫《机电传动控制》举例：天车的吊起、制动机床切削过程电梯平稳升降及定位轧机的换向等§1.2机电传动发展概况简单的可以分为：a.成组拖动（传动）b.单电机拖动c.多电机拖动三个阶段从控制系统的功率器件上分类：a.接触器和继电器时代b.电机放大机及磁放大机时代c.可控硅（晶闸管）另外，由于计算机技术的发展，又出现了a.模拟控制b.数字控制（数控机床）§1.3 内容安排1.《机械电子》专业是一个以机为主机电结合的专业,课程设置（具了解）基本上是这样的《电路基础》电学基础《模拟电子》电子技术（弱电）《数字电子》计算机技术《机电传动控制》包括了所有应掌握的强电内容用以上四门课程取代了机械专业的《电工学》课程。
2.本门课包括以下几个方面：（1）电机原理及特性: 交、直、特殊、三～七章（2）电器及控制：接触器，继电器;保护及控制器八章（3）可编程序控制器：（PC）原理及应用九章（4）可控硅原理及应用: 晶闸管十章（5）调速系统: 交流、直流,电力拖动十一、十二章（6）步进电机调速系统: 自动化十三章3.课程特点综合性比较强（面宽）实践性比较强与生产实践联系较强（教学实验）4.教学实验计划开五个：5.学时安排：由于作者建议用90学时讲授，实际他用大约70学时我们目前安排了60个学时。
《机电传动控制》笔记
《机电传动控制》笔记第一章：绪论1.1 简介《机电传动控制》将机械工程与电气工程相结合，通过研究电机、驱动器以及控制系统来实现对机械设备的有效操作。
本课程旨在培养学生理解并掌握机电一体化系统的设计原理和方法，为将来从事相关领域的科研或工程实践打下坚实的基础。
1.2 机电传动控制系统的基本概念•定义：机电传动控制系统是指利用电气、电子及计算机技术来控制机械设备运动的系统。
•组成要素：o执行机构（如电动机）：负责产生驱动力。
o传感器：用于监测系统的状态信息。
o控制器：根据设定的目标值与实际反馈进行比较，并据此调整执行机构的动作。
o被控对象：即需要被控制的机械设备。
•工作流程：输入信号 → 控制器处理 → 输出信号 → 执行机构响应 → 反馈至控制器形成闭环回路。
1.3 发展历程与趋势自20世纪初以来，随着电力技术的发展，人们开始尝试用电能替代传统的蒸汽动力来进行工业生产。
到了20世纪中后期，随着微处理器技术和自动控制理论的进步，机电传动控制逐渐从简单的手动调节向自动化方向转变。
近年来，智能化、网络化成为该领域的主要发展方向之一。
未来，预计还将进一步融入物联网(IoT)、大数据分析等先进技术，提高整个系统的效率与可靠性。
第二章：电力拖动基础2.1 电机类型及其工作原理•直流电机o结构：由定子（包括主磁极、换向极）、转子（电枢铁心+绕组）、换向器三部分组成。
o工作原理：当电流通过电枢绕组时，在磁场作用下会产生电磁力矩使转子旋转；改变电压大小可以调节转速。
•交流电机o异步电机（感应电机）▪特点：简单耐用、成本低。
▪分类：单相、三相。
▪工作原理：依靠定子产生的旋转磁场切割转子导条，从而在转子内部形成闭合电路产生感应电流，进而产生转矩。
o同步电机▪特点：适用于高精度场合。
▪工作方式：转子转速严格等于电网频率与极对数之比，可通过改变励磁电流来调整输出功率因数。
2.2 电动机的选择原则选择合适的电动机对于确保整个系统的性能至关重要。
教案-机电传动控制
教案机电传动控制一、教学目标1. 了解机电传动控制的基本概念和原理。
2. 掌握机电传动控制系统的组成和功能。
3. 学会分析机电传动控制系统的性能和优化方法。
4. 能够应用机电传动控制原理解决实际工程问题。
二、教学内容1. 机电传动控制的基本概念机电传动控制的定义机电传动控制的特点和应用领域2. 机电传动控制系统的组成电机及其控制原理传动机构及其控制原理控制器及其控制算法3. 机电传动控制系统的功能速度控制位置控制力矩控制4. 机电传动控制系统的性能分析动态性能分析静态性能分析稳态性能分析5. 机电传动控制系统的优化方法PID控制算法优化模糊控制算法优化自适应控制算法优化三、教学方法1. 讲授法：通过讲解机电传动控制的基本概念、原理和功能，使学生掌握相关知识。
2. 案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解机电传动控制系统的应用和性能分析。
3. 实验法：通过进行机电传动控制实验，使学生掌握机电传动控制系统的实际操作和优化方法。
四、教学资源1. 教材：机电传动控制教材，用于学生学习和参考。
2. 实验设备：电机、传动机构、控制器等实验设备，用于学生进行实验操作。
3. 多媒体教学设备：用于展示教学内容和实验结果。
五、教学评估1. 课堂参与度：通过提问和讨论，评估学生对机电传动控制的理解和掌握程度。
2. 实验报告：通过学生提交的实验报告，评估学生对机电传动控制系统的实际操作和优化能力的掌握程度。
3. 期末考试：通过期末考试，评估学生对机电传动控制知识的全面理解和应用能力。
六、教学计划1. 课时安排：本课程共计32课时，包括16次授课和16次实验。
2. 授课安排：每次授课2课时，共计16课时。
3. 实验安排：每次实验2课时，共计16课时。
七、教学活动1. 授课活动：通过讲解、案例分析和互动讨论等方式，传授机电传动控制的基本概念、原理和功能。
2. 实验活动：进行机电传动控制实验，使学生掌握机电传动控制系统的实际操作和优化方法。
机电传动控制(第四版)
自动化生产线的传动控制系统还 包括各种传感器和检测装置，用 于检测位置、速度、温度等参数，
实现闭环控制和故障诊断。
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数控机床的传动控制系统通常采用交 流或直流电动机，通过伺服系统进行 精确控制，实现高精度的位置和速度 控制。
工业机器人的传动控制系统
工业机器人是一种能够实现自动化作业的机械设备，其传动控制系统是实现机器人 运动的关键。
工业机器人的传动控制系统通常采用伺服电动机和减速器，实现高精度的位置和速 度控制，同时还需要考虑机器人的运动学和动力学特性。
行稳定。
系统联调
将软硬件结合进行系统 联调，验证系统整体性
能。
性能优化
根据调试结果，对系统 硬件和软件进行优化，
提高系统性能。
05 机电传动控制系统实例
数控机床的传动控制系统
数控机床的传动控制系统是实现高精 度加工的关键，它通过控制电动机的 旋转和进给运动，实现高精度的切削 和加工。
数控机床的传动控制系统还包括各种 传感器和检测装置，用于检测位置、 速度、温度等参数，实现闭环控制和 故障诊断。
工业机器人的传动控制系统还包括各种传感器和检测装置，用于检测位置、速度、 力等参数，实现闭环控制和故障诊断。
自动化生产线的传动控制系统
自动化生产线是一种高度自动化 的生产系统，其传动控制系统是 实现生产线高效运行的关键。
自动化生产线的传动控制系统通 常采用各种电动机和控制装置， 实现生产线的自动化和智能化控 制，提高生产效率和产品质量。
遗传算法
遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法，它通过模拟自然选择和遗传机制 来寻找最优解。遗传算法在控制系统中的应用可以帮助优化控制参数和规则，提 高系统的性能和稳定性。
机电传动控制(完整版)
机电传动控制教案学院、系：机械电子工程学院机电系任课教师：任有志授课专业：机械设计制造及其自动化课程学分：课程总学时：60学时课程周学时：2006年2月20日机电传动控制教学进程第 1 次课 2 学时第一章概述§1.1机电传动的目的和任务1.传动——运动的传递（能量）传动的分类（按机械动能传递方法）（1）机械传动 a.齿轮b.杠杆如：自行车驱动力、链传动c.皮带d.机构等刹车、连杆机构传递力或力矩（机械能）（2〕流体传动 a.液压与气动（压力能）b.液力传动（流体动能）（3）机电传动(电力拖动)（4）另外还有其它的传动方式。
注：有时，在一个生产机械中由几种传动形式联合工作。
2.机电传动－（本课程研究的内容）以电动机为原动机驱动生产机械的传动系统服务对象：各种生产机械它是一种由电能转变成机械能的传动系统，所以有时也称为电力传动或电力拖动3. 机电传动控制目前：由于生产技术的不断发展，生产机械的自动化程度和生产精度不断提高，所以要求机电传动系统不仅完成能量转换的工作还要对传动过程进行控制。
本课程所研究的就是这二部分内容。
传动及控制所以课程名称叫《机电传动控制》4. 机电传动控制的任务举例：天车的吊起、制动机床切削过程电梯平稳升降及定位轧机的换向等§1.2机电传动发展概况简单的可以分为：a.成组拖动（传动）b.单电机拖动c.多电机拖动三个阶段从控制系统的功率器件上分类：a.接触器和继电器时代b.电机放大机及磁放大机时代c.可控硅（晶闸管）另外，由于计算机技术的发展，又出现了a.模拟控制b.数字控制（数控机床）§1.3 内容安排1.《机械电子》专业是一个以机为主机电结合的专业,课程设置（具了解）基本上是这样的《电路基础》电学基础《模拟电子》电子技术（弱电）《数字电子》计算机技术《机电传动控制》包括了所有应掌握的强电内容用以上四门课程取代了机械专业的《电工学》课程。
2.本门课包括以下几个方面：（1）电机原理及特性: 交、直、特殊、三～七章（2）电器及控制：接触器，继电器;保护及控制器八章（3）可编程序控制器：（PC）原理及应用九章（4）可控硅原理及应用: 晶闸管十章（5）调速系统: 交流、直流,电力拖动十一、十二章（6）步进电机调速系统: 自动化十三章3.课程特点综合性比较强（面宽）实践性比较强与生产实践联系较强（教学实验）4.教学实验计划开五个：5.学时安排：由于作者建议用90学时讲授，实际他用大约70学时我们目前安排了60个学时。
机电传动控制2
2 机电传动控制系统中的控制电动机控制电动机一般用于自动控制、随动系统以及计算装置中，它是在一般旋转电动机的基础上发展起来的小功率电动机，其电磁过程及所遵循的基本规律与一般旋转电动机没有本质区别，只是所起的作用不同：传动电动机主要是将电能转换为机械能，以达到拖动生产机械的目的，因此需要具有较高的力能指标，如输出转矩、传动效率和功率因数等；而控制电动机则主要用来完成控制信号的传递和变换，要求技术性能稳定可靠、动作灵敏、精度高、体积小、重量轻、耗能少等。
事实上，传动电动机与控制电动机之间并无严格的界限，同一台电动机有时既起到控制电动机的作用，也起到传动电动机的作用。
2.1 伺服电动机伺服电动机又称为执行电动机，是控制电动机中的一种。
它在控制系统中用作执行元件，将输入的受控电压信号转换电动机轴上的角位移或角速度等机械信号输出。
按控制电压来分，伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类。
直流伺服电动机的输出功率一般为1~600W，也可达数千瓦，多用于功率较大的控制系统中。
交流伺服电动机的输出功率较小，一般在100W以下，常用于功率较小的控制系统中。
2.1.1直流伺服电动机及其控制1．直流伺服电动机的种类和结构直流伺服电动机的品种很多。
按励磁方式，直流伺服电动机可分为电磁式和永磁式两种；按控制方式，可分为磁场控制和电枢控制方式；按电枢形式，可分为一般电枢式、无槽电枢式、绕线盘式和空心杯电枢式等。
为了避免电刷和换向器的接触，还有无刷直流伺服电动机。
1）普通型直流伺服电动机根据励磁方式普通型直流伺服电动机分为电磁式和永磁式两种：电磁式直流伺服电动机的定子磁极上装有励磁绕组，励磁绕组接励磁控制电压产生磁通，它实质上就是他励直流电动机；永磁式直流伺服电动机的定子磁极是由永久磁铁或磁钢制成，其磁通不可控。
这两种直流伺服电动机的性能接近，惯性比其他类型直流伺服电动机的大。
与普通直流电动机相同，直流伺服电动机的转子一般由硅钢片叠压而成。