机电传动控制课件共157页
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《机电传动控制》PPT课件
都要靠电动机及其控制系统来实现。
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。
机电传动控制课件ppt精选全文
第一节 机电传动控制系统得组成与分类
一、自动控制系统分类: (4)按系统稳态时被调量与给定量有无差别,可分为
有静差调节系统与无静差调节系统。
(5)按给定量变化得规律,可分为 定值调节系统、程序控制系统与随动系统。
(6)按调节动作与时间得关系,可分为 断续控制系统与连续控制系统;
(7)按系统中所包含得元件特性,可分为 线性控制系统与非线性控制系统。
机电传动控制课件
第一节 机电传动控制系统得组成与分类
一、自动控制系统分类: (1)从组成原理上分类
开环控制系统: 特点:系统简单;控制精度不高。 闭环控制系统: 特点:系统较复杂;控制精度高。 (2)按反馈方式得不同,可分为 转速负反馈、电势负反馈、电压负反馈及电流 正反馈控制系统; (3)按系统得复杂程度,可分为 单环自动调节系统与多环自动调节系统;
3)调速得平滑性,通常用两个相
邻调速级得转速差来衡量。
S2
n02 nN n02
D nmax
nmax
nmin n02 nN
nmax S2
nN (1 S2 )
第二节 机电传动控制系统调速方案选择
动态指标:
1)最大超调量
MP
nmax n2 n2
100%
2) 过渡过程时间 T
3) 振荡次数 N
第一节 机电传动控制系统得组成与分类
二、一般自动控制系统组成:
比较
给定 Ug + U 放大
环节 — EBR 调节环节
执行 环节
测量 环节
扰动
被调 被调量
对象
n
第二节 机电传动控制系统调速方案选择
一、调速方法 ➢纯机械方法调速: 通过变速齿轮箱或几套变速皮带轮 或其她变速机构来实现; ➢纯电气方法调速: 通过改变电动机得机械持性实现, 这时机械变速机构简单、只一套变速齿轮或皮带轮; ➢电气与机械配合调速: 用电动机来得到多种转速,同 时,又用机械变速机构得换档来进行变速。
机电传动控制课件-第1章 绪论
Td 动态转矩
Td
TM
TL
GD 2 375
dn dt
转矩平衡方程式： TM TL Td
TM TL Td
系统处于稳态时，电动机输出转矩的大小，仅由电 动机所拖动的负载转矩决定。
2.转矩方向的确定
因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般
以 n（或 ）的转动方向为参考 来确定转矩的正负。
为正。此时，系统的运动方程式为：
为负，TL
2 dn TM TL J 60 dt
当重物下降时，TM 为正，TL 也为正。TM 、TL 、n
的方向如图所示。
2 dn TM TL J 60 dt
TL
TM
J
2 60
dn dt
3.多轴拖动系统的等效折算
TM
TL
GD 2 375
dn dt
负载转矩的折算
电动机的功率、机械 特性以及安装位置可以进 行有针对性的、个性化的 配置，以充分满足生产工 艺的实际需求。
2.电气控制系统的发展 （1）继电器—接触器控制系统
“硬逻辑”
难以实现控制 关系的“随机 应变”
在相对简 单的控制系统 中，仍占据主 导地位
（2）可编程序控制器（PLC）控制系统
微电子和计算机技 术 “软逻辑”
（1）TM的符号与性质
当 TM的实际作用方向与 n 的方向相同时（符号相同）， 取与 n 相同的符号，TM 为驱动转矩；
当 TM的实际作用方向与 n 的方向相反时，取与 n 相
反的符号，TM 为制动转矩。
驱动转矩促进运动； 制动转矩阻碍运动。
（2） TL 的符号与性质
GD 2 dn
TM TL 375 dt
n
大学课件-机电传动控制(完整)
柔性制造系统（FMS） —由数控机床、工业机器人、自动搬运 车等组成的统一由中心计算机控制的机械加工自动线，它是实现自 动化车间和自动化工厂的重要组成部分。
机械制造自动化高级阶段是走向设计、制造一体化，即利用计 算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）形成产品设计和 制造过程的完整系统，对产品构思和设计直到装配、试验和质量管 理这一全过程实现自动化。
单电机拖动——一台电动机拖动一台生产机械的各运动部件。 这种拖动方式较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运 动部件较多时，其传动机构仍十分复杂；
多电机拖动——一台生产机械的各个运动部件分别由不同的电 动机来拖动。
二．机电传动控制系统的发展 控制系统的发展伴随控制器件的发展而发展。随着功率器件、
依据系统传递功率不变的原则:
实际负载功率=折算后的负载功率
负载功率:
TLL
电动机轴上的功率:
传动效率：
TLM
c
TLL TLM
TL TL j
TL
TL
jc
2.7
多轴旋转拖动系统
速比 传动效率
j M / L
c
18
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算
2.2.1 负载转矩的折算
负载功率:
Fv
TLM
Fv
TM
TL
GD2 375
dn dt
加速运行状态
1
TM
TL
GD2 375
dn dt
减速
TM
TL
GD2 375
dn dt
减速
16
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算
为了对多轴拖动系统进行运行状态的分析，一般是将多轴拖动系统等效折算为 单轴系统。
《机电传动控制》课件
感应电机
基于电磁感应原理，具有成本低 、可靠性高的优点，在工业自动 化、家用电器等领域广泛应用。
先进控制算法的研究与应用
滑模控制
01
通过在状态空间中设计滑模面并选择合适的切换规则，实现对
系统状态的快速响应和鲁棒性。
模糊控制
02
பைடு நூலகம்
利用模糊集合理论将不确定性因素转化为可计算的语言变量，
实现对复杂系统的有效控制。
03
机电传动控制系统的设计与实现
系统需求分析与设计
需求分析
明确系统的功能要求、性能指标和约束条件，为后续 设计提供依据。
总体设计
根据需求分析，确定系统的总体架构、组成模块和相 互关系。
详细设计
对每个模块进行详细设计，包括电路设计、机械结构 设计、软件设计等。
控制算法的选择与实现
算法选择
根据系统需求和性能要求， 选择合适的控制算法，如PID 控制、模糊控制等。
机床的运动状态和加工参数。
数控机床控制系统的应用范围包括航空、航天、汽车、模具等领域，为 现代制造业的发展提供了重要的技术支持。
智能家居控制系统
智能家居控制系统是实现家庭智能化和舒适化的重要手段 之一，它通过控制家庭设备的开关、调节设备的运行状态 和参数等，为家庭生活提供便利和舒适。
智能家居控制系统通常采用无线通信和网络技术，实现家 庭设备的互联互通和控制，同时通过传感器和执行器，实 时监测和调整家庭设备的运行状态和环境参数。
步进电机
利用脉冲信号控制电机转子步 进旋转的原理，实现精确的角
度和位置控制。
伺服电机
利用伺服系统控制电机旋转角 度和速度的原理，实现高精度
和高动态性能的控制。
控制器类型与工作原理
《机电传动控制教案》课件
04
机电传动控制系统的实现
控制系统的硬件实现
01
02
03
控制器选择
根据系统需求选择合适的 控制器，如PLC、单片机 、DSP等。
传感器与执行器
选择并安装适当的传感器 和执行器，确保系统能够 准确检测和响应。
电路设计与布线
根据系统架构进行电路设 计和布线，确保安全可靠 。
控制系统的软件实现
算法设计
光电传感器
利用光电效应检测物体的存在 和运动。
霍尔传感器
利用霍尔效应检测磁场变化。
超声波传感器
利用超声波检测物体的距离和 位置。
压力传感器
利用压力变化检测压力值。
执行器种类与工作原理
电磁阀
利用电磁力控制流体流动。
电动执行器
利用电机驱动执行器动作。
气动执行器
利用压缩气体驱动执行器动作。
液压执行器
利用液压系统驱动执行器动作。
控制系统设计的优化与改进
算法优化
根据实际运行情况，优化控制算法，提高系 统响应速度和稳定性。
硬件升级
根据技术发展，升级系统硬件，提高系统性 能和可靠性。
软件升级
定期更新软件版本，修复漏洞，增加新功能 ，提高软件性能和安全性。
系统维护与改进
定期对系统进行检查和维护，根据用户反馈 和实际需求进行改进和优化。
网络化
随着物联网技术的发展，机电传动 控制系统将逐渐实现网络化，能够 实现远程监控和远程控制等功能。
02
机电传动系统的组成与工作 原理
电机种类与工作原理
直流电机
利用磁场和电流在电机 内部产生转矩，实现电
能和机械能的转换。
交流电机
利用交流电在电机内部 产生旋转磁场，驱动电
机电传动控制课件共157页PPT资料
机电传动定义和目的：
定义：以电动机为原动机（动力源）驱
动生产机械的系统的总称 目的：将电能转换为机械能，实现生产
机械的启动、停止及速度调节，满足各 种生产工艺过程的要求，保证生产过程 的正常进行
机电传动与控制的重要性
机电传动控制技术涉及到社会生活的各个方面 (工业、交通、信息、日常生活、军事等）
几种电机的工作范围
调速技术的发展
直流调速：有级调速（串电阻，继电器、 接触器控制），无级调速（调压调速、 调磁调速，发电机-电动机方式，晶闸管 方式，PWM方式）
交流调速：有级调速（调压，变极）， 无级调速（变频调速）
控制系统的发展及比较
•继电器—接触器控制：20世纪初，借助于简单的接触器与继电器实现对控 制对象的启动、停车以及有级调速等控制。控制速度慢，控制精度差。 •电机放大机控制(电动机－－发电机)：30年代，控制系统从断续控制发展 到连续控制，连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态，并根据输出 量与给定量的偏差对控制对象进行自动调整。快速性及控制精度都大大超 过了最初的断续控制，并简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了 可靠性，也提高生产效率； •晶闸管、晶体管控制：40年代~50年代， 晶闸管控制就取代了水银整流器 控制，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、控 制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重要轻等优 点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元。 •计算机数字控制（digital control）：70年代初，随着数控技术的发展，计 算机的应用特别是微型计算机的出现和应用，又使控制系统发展到一个新 阶段——采样控制。 •CNC（Computer Numerical Control）/FMS/CIMS：现代控制
‘机电传动与控制’课件
吸力特性与反力特性 命。
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
对于单相交流电磁机构，由于磁通是交变的，当磁通过零时吸力也为零， 吸合后的衔铁在反力弹簧的作用下将被拉开。磁通过零后吸力增大，当 吸力大于反力时，衔铁又吸合。由于交流电源频率的变化，每个周期两 次过零，衔铁的吸力也随之两次过零，衔铁会产生强烈的振动与噪声， 甚至使铁芯松散。因此交流接触器铁芯端面上都安装一个铜制的分磁环 （或称短路环），使铁芯通过两个在时间上不相同的磁通。
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
Lecture 2 直（交）流电机工作原理及特性
Lecture 3 机电传动速度连续控制
Lecture 4 步进电机
Lecture 5 机电传动伺服系统
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
生产机械的运动需要电动机的拖动，即电动机是拖动生产机械 的主体。但电动机的启动、调速、正反转、制动等的控制，则 需要另一套装臵，即控制系统
等）。 按动作原理分类 电磁式电器——根据电磁铁的原理工作的（接触器、继电器
等）。 非电磁式电器——依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的
变化而动作的电器（行程开关、按钮、速度继电器、热继电器 机电传动断续控制系统中常用低压电器：执行电器、检测电器、 等）。 控制电器、保护电器。
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
映各种信号的继电器和其他完成各种不同任务的控制电器。
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
接触器控制电路的工作原理 接触器是在外界输入信号控制下自动接通或断开带有负载的主
电路（如电动机）的自动控制电器，它是利用电磁力来使开关
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
对于单相交流电磁机构，由于磁通是交变的，当磁通过零时吸力也为零， 吸合后的衔铁在反力弹簧的作用下将被拉开。磁通过零后吸力增大，当 吸力大于反力时，衔铁又吸合。由于交流电源频率的变化，每个周期两 次过零，衔铁的吸力也随之两次过零，衔铁会产生强烈的振动与噪声， 甚至使铁芯松散。因此交流接触器铁芯端面上都安装一个铜制的分磁环 （或称短路环），使铁芯通过两个在时间上不相同的磁通。
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
Lecture 2 直（交）流电机工作原理及特性
Lecture 3 机电传动速度连续控制
Lecture 4 步进电机
Lecture 5 机电传动伺服系统
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
生产机械的运动需要电动机的拖动，即电动机是拖动生产机械 的主体。但电动机的启动、调速、正反转、制动等的控制，则 需要另一套装臵，即控制系统
等）。 按动作原理分类 电磁式电器——根据电磁铁的原理工作的（接触器、继电器
等）。 非电磁式电器——依靠外力（人力或机械力）或某种非电量的
变化而动作的电器（行程开关、按钮、速度继电器、热继电器 机电传动断续控制系统中常用低压电器：执行电器、检测电器、 等）。 控制电器、保护电器。
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
映各种信号的继电器和其他完成各种不同任务的控制电器。
机电传动控制
Lecture 1 继电器－接触器控制系统
接触器控制电路的工作原理 接触器是在外界输入信号控制下自动接通或断开带有负载的主
电路（如电动机）的自动控制电器，它是利用电磁力来使开关
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比成组方式进步。 ✓ 多电机拖动：多台电机拖动一台设备，
现代的传动方法。
电动机的分类
直流电机：采用直流电源，调速特性好， 但换相电刷影响其容量、使用范围和寿 命。
交流电机：采用交流电源，克服了直流 电机的缺点，现代交流调速技术的发展 使其成为主流。
步进电机：运动距离和输入脉冲成正比， 控制方便，但功率和精度较差。
电动机的分类
旋转电机：实现直线运动需要专门的机 械传动装置，在高速、高精度应用中有 一定缺陷（高速高精度、直接驱动）。
直线电机：电机的重要方向，可以实现 高速、高精度加工，机械传动机构简单。 （两个发展方向：一种是大推力，另外 是高相应。）
直 流 、 无 刷 直 流 、 交 流 电 机 比 较
主干线
多层现场总线结构
现 场 总 线 在 工 厂 自 动 化 中 的 应 用
现场总线设备作为从站
所有的元件都支持现场总线
混和式
考 虑 扩 展 的 方 案
必备的基础知识
高等数学 物理 电路与磁路 模拟电子技术 数字电路 微型计算机及接口技术 控制工程
教学安排与考试
课内讲课和习题课时间56学时 1. 教材内容讲授 2. 课堂作业（4-5次） 实验8学时， 复习、练习、写实验报告等课外时间140学时 成绩以期末考试、作业和课堂作业三方面为
等） 调速技术的发展（交流、大范围、高精度） 控制理论与技术 的发展（现代控制理论、非
线性控制、模糊智能控制、神经网络） 制造自动化技术的发展（分布式控制、现场总
线、FMS/CIMS）
传动技术的发展
动力源：蒸汽机，内燃机，电动机 机电传动方式： ✓ 成组拖动：一台电机拖动多台设备，老
方式，传动机构复杂，效率低。 ✓ 单电机拖动：一台电机拖动一台设备，
机电传动控制技术是现代制造业的基础（各种 制造装备都是以机电传动控制为基础）
机电传动与控制技术的发展有力地推动社会的 进步（提高产品质量、制造能力）
信息社会更离不开机电传动与控制技术（信息 设备产品、信息的应用等）
机电传动与控制技术的发展
传动技术的发展（简化机械结构、直接驱动） 电动机的发展（交流、直线、高性能、大、小
机电传动定义和目的：
定义：以电动机为原动机（动力源）驱
动生产机械的系统的总称 目的：将电能转换为机械能，实现生产
机械的启动、停止及速度调节，满足各 种生产工艺过程的要求，保证生产过程 的正常进行
机电传动与控制的重要性
机电传动控制技术涉及到社会生活的各个方面 (工业、交通、信息、日常生活、军事等）
New
分 支
CQM1 I/O Link 单元
8-/16-点远程 I/O 终端
8-点传感 2-/4-点模 PID、温度、 16-点远程 器终端 拟量终端 高速计数终端
线
SYSMAC CQM1 OMRON
New
New
T型分支
终端电阻
3G8E2-DRM21-E 配置器 (PCMCIA)
3G8F5-DRM21-E论与技术的发展
开环控制（步进电机、 变频调速等）
闭环控制：经典控制理 论、现代控制理论、自 适应控制、模糊控制、 智能控制
计算机控制技术和现场 总线技术
产品线
产品线
New
New
C200HW-DRM21-V1 CVM1-DRM21-V1
主单元
主单元
New
3G8B3-DRM21-E VME 工控机主站板
内容
PLC控制 PLC原理、组成 PLC的内部等效电路（继电器） PLC的指令系统 PLC的应用与设计方法
以三菱公司的F系列PLC为基础
第一章 概述
•机电传动的定义是什么？ •机电传动的作用是什么？ •机电传动的发展过程及趋势是什么？ •什么是成组拖动、单电机拖动、多 电机拖动？优缺点是什么？ •机电传动控制系统的发展过程与趋 势是什么？
几种电机的工作范围
调速技术的发展
直流调速：有级调速（串电阻，继电器、 接触器控制），无级调速（调压调速、 调磁调速，发电机-电动机方式，晶闸管 方式，PWM方式）
交流调速：有级调速（调压，变极）， 无级调速（变频调速）
控制系统的发展及比较
•继电器—接触器控制：20世纪初，借助于简单的接触器与继电器实现对控 制对象的启动、停车以及有级调速等控制。控制速度慢，控制精度差。 •电机放大机控制(电动机－－发电机)：30年代，控制系统从断续控制发展 到连续控制，连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态，并根据输出 量与给定量的偏差对控制对象进行自动调整。快速性及控制精度都大大超 过了最初的断续控制，并简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了 可靠性，也提高生产效率； •晶闸管、晶体管控制：40年代~50年代， 晶闸管控制就取代了水银整流器 控制，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、控 制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重要轻等优 点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元。 •计算机数字控制（digital control）：70年代初，随着数控技术的发展，计 算机的应用特别是微型计算机的出现和应用，又使控制系统发展到一个新 阶段——采样控制。 •CNC（Computer Numerical Control）/FMS/CIMS：现代控制
内容
控制 系统
调速 系统
电机
机械 传动
对 象
机电传动系统功能框图
内容
控制系统
机电传动 系统
调速系统
电机
机械传动
继电
器/
PLC 直 流 交 流 直 流 交 流 步 进
接触
系统 调速 调速 电机 电机 电机
器
内容：
集成了原来的电子学、电工学课程里的强电内容 机电传动：
机电传动的动力学基础 电动机的工作原理及特性 电动机的调速及实现 步进电机及其控制 控制 继电器、接触器控制 PLC控制
内容
电动机的工作原理与特性 直流电机的原理与特性 交流电机的原理与特性 步进电机的原理与特性
电动机的速度调节 电力电子学基础 直流电机调速原理与实现 交流电机的调速原理与实现 步进电机控制
内容
继电器、接触器控制
✓ 常用的控制电器与执行器件： ✓ 继电器、接触器、检测器件、保护器件等 ✓ 基本控制电路 ✓ 常用的控制电路 ✓ 基本设计方法
现代的传动方法。
电动机的分类
直流电机：采用直流电源，调速特性好， 但换相电刷影响其容量、使用范围和寿 命。
交流电机：采用交流电源，克服了直流 电机的缺点，现代交流调速技术的发展 使其成为主流。
步进电机：运动距离和输入脉冲成正比， 控制方便，但功率和精度较差。
电动机的分类
旋转电机：实现直线运动需要专门的机 械传动装置，在高速、高精度应用中有 一定缺陷（高速高精度、直接驱动）。
直线电机：电机的重要方向，可以实现 高速、高精度加工，机械传动机构简单。 （两个发展方向：一种是大推力，另外 是高相应。）
直 流 、 无 刷 直 流 、 交 流 电 机 比 较
主干线
多层现场总线结构
现 场 总 线 在 工 厂 自 动 化 中 的 应 用
现场总线设备作为从站
所有的元件都支持现场总线
混和式
考 虑 扩 展 的 方 案
必备的基础知识
高等数学 物理 电路与磁路 模拟电子技术 数字电路 微型计算机及接口技术 控制工程
教学安排与考试
课内讲课和习题课时间56学时 1. 教材内容讲授 2. 课堂作业（4-5次） 实验8学时， 复习、练习、写实验报告等课外时间140学时 成绩以期末考试、作业和课堂作业三方面为
等） 调速技术的发展（交流、大范围、高精度） 控制理论与技术 的发展（现代控制理论、非
线性控制、模糊智能控制、神经网络） 制造自动化技术的发展（分布式控制、现场总
线、FMS/CIMS）
传动技术的发展
动力源：蒸汽机，内燃机，电动机 机电传动方式： ✓ 成组拖动：一台电机拖动多台设备，老
方式，传动机构复杂，效率低。 ✓ 单电机拖动：一台电机拖动一台设备，
机电传动控制技术是现代制造业的基础（各种 制造装备都是以机电传动控制为基础）
机电传动与控制技术的发展有力地推动社会的 进步（提高产品质量、制造能力）
信息社会更离不开机电传动与控制技术（信息 设备产品、信息的应用等）
机电传动与控制技术的发展
传动技术的发展（简化机械结构、直接驱动） 电动机的发展（交流、直线、高性能、大、小
机电传动定义和目的：
定义：以电动机为原动机（动力源）驱
动生产机械的系统的总称 目的：将电能转换为机械能，实现生产
机械的启动、停止及速度调节，满足各 种生产工艺过程的要求，保证生产过程 的正常进行
机电传动与控制的重要性
机电传动控制技术涉及到社会生活的各个方面 (工业、交通、信息、日常生活、军事等）
New
分 支
CQM1 I/O Link 单元
8-/16-点远程 I/O 终端
8-点传感 2-/4-点模 PID、温度、 16-点远程 器终端 拟量终端 高速计数终端
线
SYSMAC CQM1 OMRON
New
New
T型分支
终端电阻
3G8E2-DRM21-E 配置器 (PCMCIA)
3G8F5-DRM21-E论与技术的发展
开环控制（步进电机、 变频调速等）
闭环控制：经典控制理 论、现代控制理论、自 适应控制、模糊控制、 智能控制
计算机控制技术和现场 总线技术
产品线
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C200HW-DRM21-V1 CVM1-DRM21-V1
主单元
主单元
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3G8B3-DRM21-E VME 工控机主站板
内容
PLC控制 PLC原理、组成 PLC的内部等效电路（继电器） PLC的指令系统 PLC的应用与设计方法
以三菱公司的F系列PLC为基础
第一章 概述
•机电传动的定义是什么？ •机电传动的作用是什么？ •机电传动的发展过程及趋势是什么？ •什么是成组拖动、单电机拖动、多 电机拖动？优缺点是什么？ •机电传动控制系统的发展过程与趋 势是什么？
几种电机的工作范围
调速技术的发展
直流调速：有级调速（串电阻，继电器、 接触器控制），无级调速（调压调速、 调磁调速，发电机-电动机方式，晶闸管 方式，PWM方式）
交流调速：有级调速（调压，变极）， 无级调速（变频调速）
控制系统的发展及比较
•继电器—接触器控制：20世纪初，借助于简单的接触器与继电器实现对控 制对象的启动、停车以及有级调速等控制。控制速度慢，控制精度差。 •电机放大机控制(电动机－－发电机)：30年代，控制系统从断续控制发展 到连续控制，连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态，并根据输出 量与给定量的偏差对控制对象进行自动调整。快速性及控制精度都大大超 过了最初的断续控制，并简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了 可靠性，也提高生产效率； •晶闸管、晶体管控制：40年代~50年代， 晶闸管控制就取代了水银整流器 控制，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、控 制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重要轻等优 点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元。 •计算机数字控制（digital control）：70年代初，随着数控技术的发展，计 算机的应用特别是微型计算机的出现和应用，又使控制系统发展到一个新 阶段——采样控制。 •CNC（Computer Numerical Control）/FMS/CIMS：现代控制
内容
控制 系统
调速 系统
电机
机械 传动
对 象
机电传动系统功能框图
内容
控制系统
机电传动 系统
调速系统
电机
机械传动
继电
器/
PLC 直 流 交 流 直 流 交 流 步 进
接触
系统 调速 调速 电机 电机 电机
器
内容：
集成了原来的电子学、电工学课程里的强电内容 机电传动：
机电传动的动力学基础 电动机的工作原理及特性 电动机的调速及实现 步进电机及其控制 控制 继电器、接触器控制 PLC控制
内容
电动机的工作原理与特性 直流电机的原理与特性 交流电机的原理与特性 步进电机的原理与特性
电动机的速度调节 电力电子学基础 直流电机调速原理与实现 交流电机的调速原理与实现 步进电机控制
内容
继电器、接触器控制
✓ 常用的控制电器与执行器件： ✓ 继电器、接触器、检测器件、保护器件等 ✓ 基本控制电路 ✓ 常用的控制电路 ✓ 基本设计方法