第1章 控制电机绪论
磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴”。
磁畴（磁化前）
磁畴（磁化后）
在外磁场的作用下，磁畴顺着外磁场方向转向， 排列整齐，显示出磁性。
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1.3.2.磁饱和性 磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁 场的增强而无限的增强。 当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴 的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场 的磁感应强度将趋向某一定值，如图。
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由于科学技术的进步和工业生产的 发展，现代自动控制系统的规模不 断扩大。
• 所以构成系统的元器件数量也不断 增加。 • 控制电机在系统相当于一个元件， 有些系统所采用的控制电机多达几 十台甚至几百台。
• 对于传统的控制电机而言，电刷、换向器、滑环、 轴承等最容易出故障。 • 可见，控制电机的高可靠性是保证系统高可靠性的 基础。
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通过本门课程主要是学习控制电机的特性和使用 方法，但同时我们还需要学习电机的基本原理。 因为对电机来说，其使用时的条件只是外因，电 机之所以有各种特性的根本原因是在于电机本身 的内部矛盾。 要通过学习电机的基本原理，了解电机内部的基 本矛盾，这样才能正确而主动地掌握控制电机的 使用方法。
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Br
• •H
c
•
O
H
•
磁滞回线
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但剩磁也存在着有害的一面，
例如，当工件在平面磨床上加
工完毕后，由于电磁吸盘有剩 磁，还将工件吸住。为此要通 入反向去磁电流，去掉剩磁， 才能取下工件。
Br
B
•
•
O
•H
c
H
矫顽磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。 磁性物质不同，其磁滞回线和
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自 整 角 机 与 旋 转 变 压 器
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②用于测速 能将机械转速变换成电压幅值信号或脉冲数字信号。 如：模拟型和数字型测速发电机。 • 测速发电机也能作为解算元件，完成微积分运算。 • 综上所述，控制电机在自动控制系统中可以作为 执行元件、检测元件 和 解算元件。 1.1.3 控制系统对控制电机的要求 常规电机侧重于运行和起动时的力能指标和运行时 的经济指标。 而控制电机则主要偏重于静态和动态特性参数的 高可靠性、高精度 和 快速响应。 其次才要求：体积小、重量轻、耗电少等。
ห้องสมุดไป่ตู้
1.1.2. 控制电机的用途与分类 按用途分为两大类： 功率元件（执行元件）和信号元件（测量元件）。
1. 功率元件：用于转换转矩或功率。
这类控制电机能快捷而 正确地执行频繁变化的 位置和速度指令，带动 负载完成规定的动作。 如：交、直流伺服电动机 步进电动机 力矩式自整角机
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2. 高精度 • 控制电机的精度对伺服系统的 精度有直接影响。 • 在雷达天线的定位跟踪、惯性 导航控制系统中，用于测位的 控制电机，其电气误差必须达 到角秒级或更小。 • 在加工精度为0.01m的数控机床伺服系统中，需要 选用分辨率为106脉冲／r，最高转速为104 r／min 的精密数字检测元件来检测角位。 要开发更高精度的伺服系统，必须有相应精度等级 的控制电机为前提。
BJ 磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线；
B0 磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直线； B BJ曲线和B0直线的纵坐标相 加即磁场的 B-H 磁化曲线。
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B
a •
b •
B BJ B0
O
磁化曲线
H
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B-H 磁化曲线的特征： B Oa段：B 与H几乎成正比地增加； a • ab段：B 的增加缓慢下来； b点以后：B增加很少，达到饱和。
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1.2 磁场的基本物理量
1.2.1.磁感应强度 磁感应强度B 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。 磁感应强度B的方向 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。 磁感应强度B的大小
F B Il
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2 均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的 磁场，也称匀强磁场。
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1.1.4 如何学习“控制电机”这门课程
控制电机的种类虽然很多，可以列举出数十种，但 是这些电机的基本原理都是建立在以下两个基本规 律的基础上的：
一是电磁转化规律，就是在一定条件下电和磁可以 相互转化； 二是电流在磁场中要受到力的作用。 因此在“控制电机”这门课程中，将给大家介绍直 流电机、变压器和交流异步电动机这三种最典型基 本的电机，比较深入地研究和分析其中的电磁关系 和它们的基本原理及特性。
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1.2.4 磁导率 磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质 的导磁能力。 它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即：
磁导率 的单位：亨/米（H/m）
B μH
W b/m 2 V s Ωs H μ的单 位 A/m Am m m
由实验可测得：真空的磁导率为：
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1.3 磁性材料的磁性能
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
1.3.1. 高导磁性 磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如坡莫 合金，其 r 可达 2105 ) 。 磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。 磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中， 如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁 心。 在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流， 便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
b •
B BJ B0 H
有磁性物质存在时，B 与 H不成正 O 磁化曲线 比，磁性物质的磁导率不是常数， B, 随H而变。 有磁性物质存在时，与 I 不成 正比。 磁性物质的磁化曲线在磁路计算 上极为重要，其为非线性曲线， 实际中通过实验得出。
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B
O
B和与H的关系
工业机器人的关节运动
以及遥测遥控、自动化仪表等。 • 在其它方面 打印机、复印 机的走纸机构 以及音像、医疗设备等。
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计算机的磁盘驱动
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雷达天线自动控制系统中的基本接法示意图
Uf ZKF U2=Umsin(-) ZKB 放大与
控制
Uk
天线方 位轴
SM ~2
C
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1.1.1. 控制电机的地位与作用
控制电机已经成为现代工业自动化系统、 现代科 学技术和现代军事装备中不可缺少的重要元件。 在军事方面
雷达的扫瞄跟踪 飞机的自动驾驶
导弹的制导
舰船的方位控制和火炮的自动瞄准系统等。
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• 在工业方面
数控机床的自动控制
主讲教师
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魏佩瑜教授
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第一章 绪 论
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1.1 控制电机在自动控制系统中的作用和分类
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。
Uj
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控制电机的体积和功率一般都很小： 机座外径不大于130mm 质量小于数千克 功率低于数百瓦 不过在轧钢、数 控机床等自动控 制系统中的执行 电机，机座外径 达300～400mm， 质量达数十千克 至数百千克，功 率为数十千瓦至 数百千瓦。
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H
1.3.3.磁滞性 磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于外磁场变 化的性质。 磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲 线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。 B 剩磁感应强度Br (剩磁) ： 当线圈中电流减小到零(H=0)时， 铁心中的磁感应强度。 例如: 永久磁铁的磁性就是由 剩磁产生的；自励直流发电机 的磁极，为了使电压能建立， 也必须具有剩磁。
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1.2.2 磁通
磁通 ：穿过垂直于B方向的面积A中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B A 或 B= /A
说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直 的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通 的单位:韦[伯](Wb)
0 4π 107 H/m
真空磁导率是一个常数，将其它物质的磁导率和它 比较是很方便的。
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相对磁导率 r：
任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
H B r 0 0 H B0
也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度B 与在同样电流下真空时该点的磁感应强度B0之比的 倍数。 自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分为 磁性材料和非磁性材料。
1Wb =1T· m2
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1.2.3 磁场强度 磁场强度H ：表示磁场内某点磁场强弱和方向的物 理量。 是计算磁场时所引用的一个物理量，通过它来确定 磁场与电流之间的关系。 磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m) H 与 B 的区别 ① H ∝I，与介质的性质无关。 ② B 与电流的大小和介质的性质均有关。
运动控制系统(第4版)第1章 绪论
第1章 绪论
• 信号转换和处理包括电压匹配、极性转换、脉冲整形等，对 于计算机数字控制系统而言，必须将传感器输出的模拟或数 字信号变换为可用于计算机运算的数字量。数据处理的另一 个重要作用是去伪存真，即从带有随机扰动的信号中筛选出 反映被测量的真实信号，去掉随机的扰动信号，以满足控制 系统的需要。 • 常用的数据处理方法是信号滤波，模拟控制系统常采用模拟 器件构成的滤波电路，而计算机数字控制系统往往采用模拟 滤波电路和计算机软件数字滤波相结合的方法。
GD2 4gJ ;
n——转子的机械转速（r/min），
60 m n . 2
第1章 绪论
• 运动控制系统的任务就是控制电动机的转速和转角，对于直 线电动机来说就是控制速度和位移。由式（1-1）和式（1-2） 可知，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，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。 • 为了有效地控制电磁转矩，充分利用电机铁心，在一定的电 流作用下进可能产生最大的电磁转矩，以加快系统的过渡过 程，必须在控制转矩的同时也控制磁通（或磁链）。因为当 磁通（或磁链）很小时，即使电枢电流（或交流电机定子电 流的转矩分量）很大，实际转矩仍然很小。何况由于物理条 件限制，电枢电流（或定子电流）总是有限的。因此，磁链 控制与转矩控制同样重要，不可偏废。通常在基速（额定转 速）以下采用恒磁通（或磁链）控制，而在基速以上采用弱 磁控制。
第1章 绪论
• 1.2 运动控制系统的历史与发展
• 直流电动机电力拖动与交流电动机电力拖动在19世纪中叶先后诞 生（1866年德国人西门子制成了自激式的直流发电机；1890年 美国西屋电气公司利用尼古拉· 特斯拉的专利研制出第一台交流 同步电机；1898年第一台异步电动机诞生），在20世纪前半叶， 约占整个电力拖动容量80%的不可调速拖动系统采用交流电动机， 只有20%的高性能可调速拖动系统采用直流电动机。20世纪后半 叶，电力电子技术和微电子技术带动了带动了新一代的交流调速 系统的兴起与发展，逐步打破了直流调速系统一统高性能拖动天 下的格局。进入21世纪后，用交流调速系统取代直流调速系统已 成为不争的事实。 • 直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。其换向器与电刷
车用驱动电机原理与控制基础课件第1章
（3）“交流电动机的发明” 进入十九世纪上半叶， 各种交流电机不断发明和发展，开始了电机大量工业 应用的第一个黄金年代。
（4）“电力电子应用于交流电机调速控制” 功率半导 体技术的发展极大地促进了交流电机调速技术的进步。
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§ 1.2 车用驱动电机的特点和常用类型
因为车用的特殊应用需求，车用电机有其显著的技术特征，突出体现在如下方面：
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§ 1.3 车用驱动电机的典型应用
图1-7 第三代THS系统结构示意图
《车用驱动电机原理与控制基础》 第1章 绪论
电机与变速箱的集成
将内燃机和电机输出的旋转机械能在变速箱中通过不 同方式耦合，即电机与变速箱集成是目前混合动力车 辆的重要技术路线，这种将电机与变速箱集成后的变 速箱又称作混合动力专用变速器DHT，其工作原理是 通过集成一个或者多个电动机到变速器中形成带电动 机的自动变速器系统，叠加发动机输入功率后即可实 现混合动力驱动的功能。
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§ 1.3 车用驱动电机的典型应用
图1-8 “三合一”电驱动总成
《车用驱动电机原理与控制基础》 第1章 绪论
三合一纯电驱动总成
将电机、控制器和减速器集成起来的三合 一电驱动总成系统由于其高集成度，是车 用电驱动系统的重要发展方向，该种集成 形式的电驱动系统的优势在于： 1）集成式设计可以使驱动系统体积减小。 驱动系统各部件被整合为一体，这无疑使 整个系统更紧凑，使得车辆动力系统的布 局可以更加灵活； 2）集成式设计可以使驱动系统重量减小。 随着主要零部件的高度集成，各部件间的 连接线材大幅减少，系统重量也得到了优 化，使车辆能耗更低； 3）集成化设计有效减小了各部件间的距离， 优化了能量传输路径，有利于减低损耗， 使动力总成效率更高。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制是一门涉及机械、电气和控制等多领域知识的重要学科，对于相关专业的学生和从业者来说，掌握这门课程的知识至关重要。
而课后习题的答案则是检验学习成果、加深理解的重要工具。
以下为您提供机电传动控制第五版的课后答案，希望能对您的学习有所帮助。
第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转以及各种生产工艺过程的要求，以满足生产的需要，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统由哪些部分组成？答：机电传动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制系统和电源等部分组成。
电动机作为动力源，将电能转化为机械能；传动机构用于传递动力和改变运动形式；生产机械是工作对象；控制系统用于控制电动机的运行状态；电源则为整个系统提供电能。
3、机电传动系统的运动方程式是什么？其含义是什么？答：运动方程式为 T M T L ＝J(dω/dt) 。
其中，T M 是电动机产生的电磁转矩，T L 是负载转矩，J 是转动惯量，ω 是角速度，dω/dt 是角加速度。
该方程式表明了机电传动系统中电动机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系，当 T M ＞ T L 时，系统加速；当 T M ＜ T L 时，系统减速；当 T M ＝ T L 时，系统以恒定速度运行。
第二章机电传动系统的动力学基础1、为什么机电传动系统中一般需要考虑转动惯量的影响？答：转动惯量反映了物体转动时惯性的大小。
在机电传动系统中，由于电动机的转速变化会引起负载的惯性力和惯性转矩，转动惯量越大，系统的加速和减速过程就越困难，响应速度越慢。
因此，在设计和分析机电传动系统时，需要考虑转动惯量的影响，以确保系统的性能和稳定性。
2、多轴传动系统等效为单轴系统的原则是什么？答：多轴传动系统等效为单轴系统的原则是：系统传递的功率不变，等效前后系统的动能相等。
3、如何计算机电传动系统的动态转矩？答：动态转矩 T d ＝ T M T L ，其中 T M 是电动机的电磁转矩，TL 是负载转矩。
控制电机教案
《控制电机》教案教案2011 - 2012 学年第 1 学期课程名称：控制电机课程编号： 030132007 学院、专业、年级： 10030101~06任课教师：张大伟教师所在单位：信息学院沈阳理工大学信息学院课程简介课程编号 030132007 适用专业：自动化专业总学时数：32学时学分数：理论教学时数：28 实验教学时数：4本课程为自动化专业必选课。
主要讲述伺服电机、步进电机、自整角机、旋转变压器、永磁电机、开关磁阻电动机、低速同步电动机、直线电动机、实心转子与复合转子感应电动机的工作原理、结构及运行。
通过本课程的学习使学生能熟练的掌握控制电机的工作原理、结构、运行控制及应用。
为以后的工作打下良好基础。
针对本课程的特点主要采用理教、实验参观和上机来完成教学环节。
教学大纲课程名称：控制电机课程编号：030132007 适用专业：自动化专业总学时数： 32学时学分数：理论教学时数：28 实验教学时数： 4课程的性质、目的与任务本课程为自动化专业必选课。
主要讲述伺服电机、步进电机、自整角机、旋转变压器、永磁电机、开关磁阻电动机、低速同步电动机、直线电动机、实心转子与复合转子感应电动机的工作原理、结构及运行。
一、课程教学的基本要求通过本课程的学习使学生能熟练的掌握控制及特种电机的工作原理、结构、运行控制及应用。
为以后的工作打下良好基础。
针对本课程的特点主要采用理教、实验参观和上机来完成教学环节。
二、基本内容绪论：主要讲述特种及控制电机概念、历史、发展及应用领域。
第一章伺服电动机概述；直流伺服电机；无刷直流电动机；直流力矩电机；两相伺服电机；伺服电动机的应用举例第二章开关磁阻电动机及其控制。
主要讲述开关磁阻电机结构、原理、设计及应用。
1、开关磁阻电动机及其控制开关磁阻电动机传动系统的组成；开关磁阻电动机的工作原理。
开关磁阻电动机传动系统的特点；国外发展概况和应用举例2、开关磁阻电动机的基本电磁关系理想化开关磁阻电动机模型的基本电磁关系；实际开关磁阻电动机的物理状态；开关磁阻电动机的数学模型3、开关磁阻电动机的运行状态与控制方式开关磁阻电动机的运行特性；开关磁阻电动机的起动运行。
电机控制第一章绪论P
第一章绪论一、电机控制技术电机——发电机和电动机的统称。
1、电机控制是一门既古老而又现代的课题：1834年德国人雅可比发明直流电动机；1888年南斯拉夫裔美国人特斯拉发明了交流电动机，又称感应电动机。
2、人类目前使用的绝大部分电能都是由发电机产生的，据统计，全世界工业用电动机消耗了总发电量的30%——40%，在我国，超过60%的年发电量被各种各样的电动机所消耗，转换为机械动力。
3、电机控制的目的很简单，就是如何最大地降低自身损耗，最大效率利用能源。
4、近年来电力电子技术和计算机技术的发展，是现代电机控制的技术基础。
例：感应电动机的起动性能要求①转矩足够大②电流不能太大电机学中介绍感应电机起动方法（1）Y/△（2）自耦变压器降压（3）定子串电抗器新电机起动器（1）电机软起动器（2）变频器和电机智能控制器感应电动机的软起动软起动器通用型软起动器数码型软起动器智能型软起动器软起动器是一种将电力电子技术、微处理器技术和先进控制理论相结合的新型电机起动装置；体积小、技术含量高、性能可靠、保护功能齐全、操作简便；能无阶跃地平稳起动/停止电机，避免因采用传统起动方式引起的机械与电气冲击等问题，有效地降低起动电流及配电容量，避免增容投资，延长机械设备的使用寿命，减少设备的维修量。
通用型软起动器操作面板特点：多种起动方式:限流起动限流起动、、斜坡起动斜坡起动、、斜坡限流起动斜坡限流起动、、最大程度满足现场需求最大程度满足现场需求，，实现最佳起动效果。
高可靠性:高性能微处理器对信号进行数字化处理、避免了以往模拟线路的过多调整高性能微处理器对信号进行数字化处理、避免了以往模拟线路的过多调整、、获得极佳的准确性和执行速度。
多种电机保护功能，过流、输入//输出缺相、晶闸管短路、过热保护，确保电机的保护:多种电机保护功能，过流、输入电机及软起动器在故障或误操作时不被损坏。
基本原理图软起动器起、停特性曲线电压斜坡软起动起动时，软起动器的电压快速升至U1、然后在设定的时间t内逐渐上升、电机随着电压的上升不断加速达到额定电压和额定转速时，起动过程完成。
绪论 控制电机
《控制电机》绪论一、控制电机在现代化建设和自动控制系统中的应用控制电机是一种机电元件，它在各类自动控制系统中其有执行、检侧和解算的功能。
从基本的电磁感应原理来说，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力能指标的要求，而前者注重于对特性高精度和快速响应方面的要求及满足系统对它提出的要求。
随着现代科学技术的高速发展，各领域都大量地应用现代化新技术，尤其是各种类型的自动控制系统、遥测装置和解算装置。
控制电机已经成为现代工业自动化系统、现代军事装备和其他科技领域中不可缺少的重要元件。
它的应用范围十分广泛，从照相机、摄像机、钟表、洗衣机等与生活密切相关的家电产品到打印机、复印机、传真机以及计算机外围设备等办公机械的自动控制系统;从机床加工过程的自动控制和自动显示、阀门的遥控到火炮、船舰、飞机的自动操作等都需要用到各种各样的控制电机类元件及其机电结合体。
一枚洲际导弹或一架飞机的控制系统需要几百台控制电机。
在一台火炮指挥仪中就要用几十台控制电机。
因此，控制电机在自动控制系统中是不可缺少的重要元件。
传统的控制电机是一种微电机，机座外径约在几毫米至几十毫米之间，容量在几十毫瓦至几百瓦之间。
随着科学技术的不断发展，自动化水平的不断提高，大功率控制系统的需求日益增多，目前控制电机的功率已达数十千瓦。
从控制电机完成的任务来看，各种电机又不相同，有的用来带动控制系统的机构运行;有的用来测最机械转角或转速;有的可以进行三角函数的运算、徽积分运算等。
可以说，电机虽小，用途广泛。
目前我国控制电机生产企业达1000余家，年产各种控制电机约50亿台，年销售收人达150多亿元。
办公自动化、计算机外围设备和视听设备用控制电机包括微型直流电机、音圈电机、直流稳速电机、永磁直流电机、永磁同步电机等，其发展保持了快速、稳定、健康的态势。
数控系统用的控制电机主要有宽调速直流电机、功率步进电机、交流同步伺服电机及无刷测速电机、脉冲测速电机、编码器、多极旋转变压器、感应同步器等。
控制电机(第四版)第1章 绪论
1.2.1 控制电机的种类 控制电机的种类很多， 除了自整角机、 直流伺服
电动机和测速发电机外， 还有交流伺服电动机、 交流 测速发电机、 旋转变压器、 无刷直流电动机、 步进电 动机等。 根据它们在自动控制系统中的作用， 可以作 如下的分类。
第1章 绪论
1. 执行元件(功率元件) 主要包括直流伺服电动机、 交流伺服电动机、 步 进电动机和无刷直流电动机等。 这些电动机的任务是 将电信号转换成轴上的角位移或角速度以及直线位移 和线速度， 并带动控制对象运动。 理想的直流伺服电动机和交流伺服电动机的转速 与控制信号的关系如图 1-3 所示， 转速和控制电压的 关系成正比关系， 而转速的方向由控制电压的极性来 决定。 步进电动机的转速与脉冲电压的频率成正比， 如图 1 - 4 所示。
第1章 绪论
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：
第1章 绪论
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。 放大元件——直流放大器和可控硅控制线路。 执行元件——直流伺服电动机。 校正元件——直流测速发电机。 控制对象——雷达天线。
第1章 绪论
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。
控制电机 第一章 直流伺服电机 1 原理与运行特性
直流伺服电动机的调节特性
1.3 运行特性
斜率k1：
k1 1 C e
是由电机本身参数决定的常数，与负载无关。
直流伺服电动机的调节特性
1.3 运行特性
（2）总阻转矩对调节特性的影响
总阻转矩Ts变化时，Ua0∝Ts ，斜率k1保持不变。
因此对应于不同的总阻转矩Ts1 、 Ts2 、Ts3 、… ，可以 得到一组相互平行的调节特性。
n
Ua0 k1 –
–
始动电压 特性斜率
直流伺服电动机的调节特性
1.3 运行特性
（1） Ua0和k1的物理意义
始动电压Ua0 ：电动机处在待动而又未动临界状态时的电压。 Ua Ts Ra 由 n ，当n=0时，便可求得： 2 C e C e C t Ra U a U a0 Ts C t 由于Ua0∝Ts ，即负载转矩越大，Ua0越高。 控制电压从0到Ua0范围内，电机不转动，称为电动机的死区。
1.1 伺服电动机概述
自动控制系统对伺服电动机的基本要求： (1) 宽广的调速范围。伺服电动机的转速随着控制电 压的改变能在宽广的范围内连续调节。 (2) 机械特性和调节特性均为线性。线性的机械特性 和调节特性有利于提高自动控制系统的动态精度。 机械特性：控制电压一定时，转速随转矩的变 化关系； 调节特性：电动机转矩一定时，转速随控制电 压的变化关系。 (3) 无“自转”现象。伺服电动机在控制电压为零时 能立自行停转。 (4) 快速响应。电动机的机电时间常数要小，相应地 伺服电动机要有较大的培转转矩和较小的转动惯量。 这样，电动机的转速便能随着控制电压的改变而迅 速变化。
第1章 直流伺服电动机
1.1 伺服电动机概述 1.2 直流伺服电动机的原理 1.3 直流伺服电动机运行特性 1.4 直流伺服电动机的控制方式 1.5 直流伺服电动机的动态特性与特种电机 1.6 直流伺服电动机的PWM控制 1.7 直流伺服电动机的应用
工程控制基础 第1章绪论
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经典控制理论
在复数域内利用传递函数研究单输入—单输出线性定常系统的 稳定性、响应快速性与响应准确性的问题。
20世纪50年代及其以前的控制理论属于经典控制理论 数学基础：拉普拉斯变换 基本数学模型：传递函数 主要的分析与综合方法：时域分析法、频率响应法
控制量（给定量）：人为加上去的激励，保证对象的行为达到目标。
扰动量：偶然因素产生而无法完全人为控制的激励， 妨碍对象的行为达到目标。
机械系统的输出量：称为“响应”，指系统的变形或位移。
激励
扰动 机械系统
响应
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三、数学模型
描述输入量、输出量及系统内部各个变量之间关系的数学表达式。 分动态模型和静态模型。 动态模型：研究系统在迅变载荷作用下或系统不平衡状态下的特性。 以微分方程描述，如
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第1章 绪论
什么是控制？
控制：为达到某种目的，对某一对象施加所需的操作。 如温度控制、人口控制、压力控制等
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控制实例1：发电机供电
发电机要正常供电，就必须维持其输出电压恒定， 尽量不受负荷变化和原动机转速波动的影响。 发电机是被控制的设备称为控制对象。 输出电压是被控制的物理量称为被控制量。 额定电压称为输入量。
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例：质量-阻尼-弹簧单自由度系统
(a) (mp2 cp k ) y(t) f (t)
(b) (mp2 cp k ) y(t) (cp k)x(t)
初始状态：
y(0) y 0
,
. y(0)
. y0
初始状态
系统固有特性： mp2 cp k
控制电机(绪论)综述
《电机学》 第一章 导论
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在科学技术高速发展的今天， 控制电机已是构 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。
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实物图
电动机
使用中的变压器
水轮发电机运输
《电机学》 第一章 导论
水轮发电机
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三、电机中所用材料 1. 电电路导电材料及绝缘材料 导电材料：紫铜、铝线
绝缘材料：聚脂漆、云母片 按耐热能力高低分六个等级 A—105º E—120º B—130º F—155º H—180º C180º
控制电机
范 伟
《电机学》 第一章 导论
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第一章
导论
1.1概述 1.2电机发展简史 1.3电机中的基本电磁定律 1.4铁磁材料特性 1.5磁路基本定律及计算方法
《电机学》 第一章 导论
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1.1 概述 一、电机的定义
电机是基于电磁感应定律、电磁力定律（能进行电
磁感应），由电路和磁路所构成，能进行机电能量 转换或信号变换的电磁机械装置。
《电机学》 第一章 导论 19
e N Nv eT ev t x
变压器电动势
1.
运动电动势
磁通本身就是由交流电流所产生，也就是说磁通本身随 时间在变化着，这样产生的电势称为变压器电势。（线 圈与磁场相对静止） 磁通本身不随时间变化，但由于线圈与磁场间有相对运 动而引起线圈中磁链的变化，这样产生的电势称为运动 电势或速度电势