湖南大学 运动控制 期末复习 ppt
运动控制 PPT
对最大加速度的需要。
馈环建在最里面，延迟时
•ACR的输出电压限幅值Ucm，表示对最小角的限制，也表示对电力 电子变换器输出电压的限制。
间最长的那个物理量的反 馈环建在最外面。
ASR：在启动期间或输入给定信号幅值过大时产生饱和，在其他期间不应产生饱和。ASR的饱和隔 绝了外环对内环的干扰，使系统在起动期间表现为仅有一个电流环的特点，达到在起动期间恒流起 动的目的。
ASR的输出：
U
* i
I d
ACR的输出：Uc
Ud0 Ks
Cen Id R Ks
CeU
* n
/
IdL
R
Ks
例题
双闭环调速系统中已知数据为：电动机：UN=220v，IN=20A，nN=1000r/min，电枢回路总 电阻R=1Ω。设Unm*=Uim*=Ucm=10V，电枢回路最大电流Idm=40A，Ks=40，ASR与ACR均 采用PI调节器。试求： （1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。 （2）当电动机在最高转速发生堵转时的Ud，Ui*，Ui和Uc值。
• 解决办法：
• 将电流、转速调节器分开，分别用两个调节器； • 转速环为外环，转速环的输出作为电流环的给定。
转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法
转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性 能很好的直流调速系统。本章着重阐明其控制规律、 性能特点和设计方法，是各种交、直流电力拖动自动 控制系统的重要基础。
运动控制
知识回顾
开环调 速系统
Id Idm
Idcr O
机械特性软 闭环调速 堵转电流过大 加电流截
系统（P）
止负反馈
系 统 有 静 差
转速无静 差系统（PI）
第一部分运动控制复习要点1.doc
第一部分运动控制复习要点（IRON ）1、直流调速系统用的三种可控直流电源和各自的特点。
P 21） 旋转变流机组——用交流屯动机和肖流发电机组成机组，以获得可调的肖流电压。
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。
2•电流连续和断续时，V-M 系统机械特性的差别，电流断续有何不良影响。
P 91） 当电流连续时，特性还比较硬；断续段特性则很软，而凡呈显著的非线性，理想空载转速 翘得很高。
2） 电流断续给用平均值计算描述的系统带来一种非线性因素，也引起机械特性的非线性，影 响系统的运行性能。
3、直流调速系统闭环静特性和开环机械特性的联系和区别（画图分析）。
P2Za 、 闭环系统的静态特性可以比开环系统的机械特性硕很多;b 、 闭环系统的静差率比开环系统小得多；c 、 如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。
d 、 要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。
当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈叫做电流截止 负反馈，简称截流反馈。
作用：限流保护，即解决反馈闭环调速系统启动和堵转时电流过大的问题。
5、比例调节器、积分调节器、比例积分调节器各自的控制规律和特点。
比例调节器：a 、Uc=Kp A Un 输出信号与偏差信号成比例；有差调节。
b 、能迅速响应控制作用。
积分调节器：a.输岀信号的速度与偏差信号成正比。
b 、无静差调速。
比例积分调节器：a 、稳态精度高，动态响应快；b 、比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最 终消除稳态偏并。
（控制规律即公式）7、电压反馈电流补偿的调速系统进行稳态特性和与转速闭环调速系统的主要差别。
a 、 结构框图的不同地方在于负反馈信号的取出处不同；P44b 、 电压负反馈的稳态性能比同样放人器的转速负反馈系统耍差一些，在电压负反馈的基础上 加入电流补偿，可以补偿一部分静差，以提高调速系统的稳态性能，但是不能指望其实现 无静差，因为这时系统己经达到稳态的边缘了。
运动控制技术经典PPT课件
控制器与驱动器结合策略-1
❖ 优点： ❖ 运动控制器不需要完成任何闭环，对控制器要求较
低，全部通用运动控制器都可以实现这个功能。控 制器即使不接任何反馈也可以实现控制。 ❖ 让电机运动起来很简单，几乎不会存在飞车的可能。 ❖ 脉冲信号抗干扰能力较强，对屏蔽要求低。 ❖ 控制器不需要调试PID参数，但驱动器中可能需要 调试。 ❖ 能实现这种功能的产品最多。
控制器与驱动器结合策略-1
❖ 缺点： ❖ 无法实现全闭环控制 ❖ 电机无法实现非常快速的响应 ❖ 所有运动控制部分都在驱动器中完成，由于
大部分驱动器计算能力有限，要实现较高的 控制要求往往很难实现。
控制器与驱动器结合策略-2
❖ 运动控制器完成位置环闭环 ❖ 控制器输出+/-10V速度指令信号给驱动器 ❖ 伺服驱动器工作于速度控制模式下，在驱动
现场过程信号
★可以提供低速、大转矩，取消了减速机构 ★低速稳定性好，力矩输出平稳，精度高，力矩波动小
运动控制器
驱动机构 功率放大
编码器
人机界面
执行机构 减直速线机电构机 传动机构 机械装置 光栅
现场过程信号
·直线电机可以看做将旋转电机沿径向剖开，然后将电机 沿圆周展成直线 ·取消了机械传动装置
器内部实现双闭环(速度环与电流环)，驱动器 负责电机的换向。 ❖ 在这种模式下，控制器必须接受反馈信号， 否则不能实现控制。
控制器与驱动器结合策略-2
控制器与驱动器结合策略-2
❖ 名词解释： ❖ 伺服周期：控制器每隔一个固定的时间，就对伺服
电机实现一次闭环控制：将控制器内部计算的指令 值与从外部传感器获得的实际值比较做差，得到误 差值，对该误差值进行PID等控制，实现减小偏差。 这个固定的间隔时间就称为伺服周期。 ❖ 伺服周期是控制器一个非常重要的指标，伺服周期 越短，电机响应越快，能实现更快的加减速，对误 差纠正能力越强，调试效果也越好。 ❖ 三闭环有各自的伺服周期，最重要的是位置环伺服 周期。
运动控制期末复习
一、填充题：1. 运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。
2. 转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。
3. 生产机械常见的三种负载是恒转矩负载、恒功率负载和平方率负载。
4. 某直流调速系统电动机额定转速n N = 1430r / min，额定速降n N =115r/min，当要求静差率s _30% 时，允许的调速范围为 5.3,若当要求静差率s _20% 时，则调速范围为31,如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是44.6%。
5. 数字测速中，T法测速适用于低速，M法测速适用于高聖。
6. 生产机械对调速系统转速控制的要求有调速、稳速和加减速三个方面。
7. 直流电机调速的三种方法是：调压调速、串电阻调速和弱磁调速。
&双闭环直流调速系统的起动过程分为电流上升阶段、恒流升速阶段和转速调节三个阶段。
9. 单闭环比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应的改变电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降的变化。
1.恒压频比控制方式是指给异步电动机供电的电压和频率之比为常数。
10. 异步电机基于稳态模型的控制方法有调压调速和变压变频调速；基于动态数学模型的高性能控制方法有FOC和DTC。
11. 异步电动机变压变频调速控制特性曲线中，基频以下调速称为恒转矩调速,基频以上调速称为恒功率调速。
12. 控制变频器逆变部分的常见的脉冲宽度调制技术有(1)以追求电压正弦为目的的SPWM控制技术，(2)以追求电流正弦为目的的CFPWM 控制技术，(3)以追求磁链正弦为目的的SVPWM控制技术。
13. 转差频率控制的两个基本特点是：(1)定子电压和频率比协调控制保持空隙磁通恒定，(2)气隙磁通不变时，电磁转矩与转差频率成正比。
14. 电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积产生感应电动势。
运动控制相关理论ppt
改善步态适应性
• 在改善步态适应性的干预阶段再训练的目 标主要集中于帮助患者适应在不同的环境 下行走。如果患者已经可以在水平面上步 行，治疗可以延伸到更复杂更有挑战性的 地面活动。本研究在此方面主要的设计包 括改变支撑面的大小、形状、以及环境等 内容，帮助患者能尽早地回归社会。
损伤水平
腘绳肌牵伸 足背屈 踩夹子 滑轮 踝牵伸 起踵提膝
反射理论
• Sherrington的研究形成经典运动控制反射 理论的实验基础。他认为复杂行为能通过 一系列单个反射的复合行为来解释
局限性
等级理论
• 英国的物理学家HUGHLINGS认为大脑有高 级、中级和低级水平的控制，同样，有高 级联络区，运动皮质和脊髓水平的运动功 能。
运动程序理论
运动控制
• 运动控制定义为调节或者管理动作所必需 机制的能力。
• 运动控制的领域是直接研究动作的性质， 以及动作是怎样被控制的。
动作
• 动作的产生是由三个因素相互作用而来： 个体，任务以及环境。
• 动作是围绕任务和环境的要求来组织的。 在一个特定的环境中，个体产生的动作是 为了达到任务要求。从这一方面来看，我 们认为动作的组织受到个体、任务和环境 几个因素的制约。
• 系统理论、动态动作理论、生态学理论
运动控制理论
• 最完整的运动控制理论？？ • 最好的运动控制理论是整合了目前所有理
论的综合体。 • 进一步将很多由其他运动控制理论提出的
内容整编。这种方法认识到动作是在个体、 任务和执行任务时的环境之间的相互作用 而产生的，
任务导向方法
以任务为导向的检查方法
策略水平
• 在策略水平再训练的目标是帮助患者提高有效性 和效率，以达到行进、姿势支撑和稳定性，以及 功能的适应性的主要要求。策略水平的治疗方法 必须基于理解正常与异常步态的基础上，并从实 施的运动控制和运动中学习以下介绍的为达到某 一特定的步态进行物理治疗很重要，阶段性治疗 对步态的恢复非常有效，阶段性治疗是以正常步 态与病理步态的理解为基础并和其他方法相结合。 本研究主要是在训练过程中观察患者行走时与正 常人行走的区别，通过练习，提高患者的行进、 姿势支撑和稳定性，改善患者的行走策略。
运动控制系统复习要点PPT课件
.
10
• 第3章 • 转速、电流反馈控制的直流调速系统
转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性 转速、电流反馈控制直流调速系统的动态数学模型 转速、电流反馈控制直流调速系统调节器的工程设计方法
.
11
• 1．起动过程分析
• 1)稳态结构图和静特性
.
12
• 2）起动过程
.
13
• 第Ⅰ阶段：电流上升阶段（0~t1）:
W(s) K (310) s(T s1)
T—系统的惯性时间常数； K—系统的开环增益。
.
19
2）典型I型系统动态抗扰性能指标与KT参数的关系
3）已知对象参数T，求K。进一步设计控制器类型和参数， 调节器并不一定是PI调节器，要按对象的传递函数来确定 调节器的类型，据性能指标计算参数。如控制对象为
W o1 b j0 .03 s 1 1 ,W o2 b j(0 .0s2 1 )4 0 (.0s 0 1 )3
在t=0时，系统突加阶跃给定信号Un*，在ASR和ACR两个 PI调节器的作用下， Id很快上升，在Id上升到Idl之前，电 动机转矩小于负载转矩，转速为零
当 Id ≥ IdL 后，电机开始起动，由于Id<Idm ，转速不会很快 增长，ASR输入偏差电压仍较大， ASR很快进入饱和状 态，而ACR一般不饱和
kK2 16.7641.7 44
.
21
• 第4章 可逆控制和弱磁控制的直流调速系统
.
22
• 1、V-M可逆直流调速系统 • 1）V-M可逆直流调速系统的主回路结构
两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路
n0之比：
•
s nN 100%
（2-29）
n0
《运动控制》PPT课件
牵张反射的感受器：肌梭和腱器官。
牵张反射反射弧：
反射过程：肌肉被拉长→肌梭感受器兴奋→神经冲动沿Ⅰa、 Ⅱ类传入纤维→脊髓→前角α运动神经元兴奋→α传出纤维发 放冲动→被牵拉的同一肌肉收缩
3、交互抑制:
如果引起某一肌的伸展反射(伸肌兴奋),则 与其相拮抗的肌 (屈肌)松弛,称交互抑制。
其原因是Ⅰ a 类传入纤维的传入冲动还可 以通过Ⅰ a 纤维的侧支与中间神经元连接， 与其它协同肌、拮抗肌运动神经元形成联 系以兴奋协同肌，抑制拮抗肌，表现为交 互抑制。
4 、联合反应（associated reaction）
向上和向后 屈曲，外展，外旋 屈曲 旋后 掌屈，尺屈 屈曲
下肢 骨盆带肌 髋关节 膝关节 踝关节 足趾
上提 屈曲，外展，外旋 屈曲 背屈，内翻 伸直（背屈）
伸肌共同运动
前方突出 伸直，内收，内旋 伸直 旋前 背屈，桡屈 伸直
伸直，内收，内旋 伸直 跖屈，内翻 屈曲（跖屈）
联合反应、共同运动是脊髓水平的低级的 反应及运动形式。正常人，由于高位中枢 对脊髓有抑制作用而被掩盖。在高位中枢 对低位中枢的抑制力和对运动的控制力丧 失时，联合反应、共同运动表现出来。
②下运动神经元损伤（核下瘫）：系指脊髓前 角细胞和脑神经运动核以下的锥体系损伤.
锥体外系包括纹状体系统及前庭小脑系统。 纹状体系统指，纹状体，红核，黑质，丘脑底核，
总称基底节。功能是维持及调节身体的姿势和保障 动作时必需的肌张力。
锥体外系病变能引起肌张力变化和不自主运动两大 类症状。
锥体外系病变引起的肌张力增高的特点：“铅管样 强直”，伴有震颤时呈“齿轮”样强直。 与锥体束 受损致“折刀样痉挛” 不同。
运动控制讲义PPT资料(正式版)
应用较少。
永磁同步电动机最近热点研究：利用交直轴磁阻变化
软开关驱动技术
运动控制讲义
先修要求：电机调速及控制技术，电力电子学，微特电机 内容简介
1、高精度位置伺服系统 2、交流伺服系统的直接转矩控制、矢量控制 3、方波与正弦波复合驱动理论 4、永磁电机的弱磁调速技术 5、超低速运动控制理论 6、无位置传感器的位置检测技术 7、伺服系统的智能控制方法 主要参考书： 最新文献，自编论文集
转矩响应迅速，无超调，动静态性能好。
方波与正弦波复合控制
方波控制：出力大、控制简单、低速脉动大 正弦波控制：低速脉动小、控制复杂 复合控制：不同速度段用不同的控制模式 特点：硬件相同、控制策略改变
无位置传感器的位置检测技术
电机结构简单 适合轻载起动场合 转子磁场位置检测方法
优点
缺点
直流机的控制方法，求得直流电机的控制,再经过相应的反变换， 实现电机转矩和磁通的解耦，达到对瞬时转矩的控制。
直流电动机： 三相异步电机： 解耦：
TCTI
TCT I2co2s
T
np
Lm Lr
isqrd
矢量控制（磁场定向控制）
基本公式：
Te
pL2m Lr
T2P11iM1iT1
iM 1， iT1f( 2)
定子电流被分解为相互垂直的两个分量： 磁链分量：控制转子磁链 转矩分量：调节电机转矩
解耦控制： 实现在动态过程中对电磁转矩进行精细控制，大大提高调速的动
态性能。 缺点：
对参数的变化十分敏感，转子磁链难于观测，矢量变换复杂 研究方向：
跟踪参数变化，提高控制的鲁棒性
直接转矩控制
运动控制 技术特的点发展：趋势
运动控制系统分类