机电传动控制技术的发展概述
机电传动与控制资料课件
系统辨识是研究如何通过实验 数据来识别系统的参数和结构 的学科。在机电传动系统中， 系统辨识可用于识别控制系统 的参数和结构，优化控制性能。
鲁棒控制是研究如何在系统存 在不确定性和干扰时，保证控 制系统性能的学科。在机电传 动系统中，鲁棒控制可用于提 高控制系统的稳定性和抗干扰 能力。
03
机电传动控制系统的设计
要点三
数控机床的调速系统
数控机床的调速系统是实现机床稳定 运行的重要部分，包括机械调速、电 气调速和计算机控制调速等。
工业机器人传动控制系统实例分析
工业机器人的传动控 制系统概述
工业机器人是一种自动化生产设备， 其传动控制系统是实现机器人运动的 关键部分。
工业机器人的电机类 型及选用
工业机器人通常使用的电机包括交流 异步电机、直流电机、伺服电机等， 根据机器人的性能要求选用合适的电机。
电机性能的提升
采用高转矩、低惯量、高效率的电机，提高系统的响 应速度和能量转换效率。
减速机的优化
通过改变减速机的传动比、提高传动效率、降低传动 噪音等方面进行优化，提高系统的传动性能。
驱动装置的改进
采用先进的驱动装置，如矢量驱动、直接驱动等技术， 提高系统的驱动能力和稳定性。
控制系统稳定性的提高
控制系统的抗干扰能 力
实现对机电传动系统的精确控制，以满足生产工艺的要求，提高生产效率和质量。
任务
通过对机电传动系统的参数进行测量和控制，确保系统的稳定性和可靠性，同时优化系统的性能和效 率。
机电传动控制的发展历程
早期机电传动控制
主要依赖于手动控制，缺乏自动化和智能化。
现代机电传动控制
随着计算机技术和自动化控制技术的发展，机电传动控制逐渐实现了自动化、智能化和高效化。
机电传动控制课件讲解
第一节 常用低压电器
第一节 常用低压电器
直流接触器 直流接触器的主触头用来通断直流主电路。和交
流接触器不向，直流接触器的铁心中不会产生涡 流和磁滞损耗，放不会发热。为了便于加工，铁 心用整块电工软钢制成。为使线圈散热良好，通 常将线圈绕制成长而薄的圆筒状，且不设线圈骨 架，使线圈和铁心直接接触。 由于直流接触器的线圈卞通以直流电，故没有较 大的启动电流冲击，铁心和衔铁也44会因电源频 率的变化而产生猛烈的撞击，因此直流接触器的 寿命比交流接触器长，适用于可靠性要求高或要 求频繁动作的场合。
第一节 常用低压电器
接触器
第一节 常用低压电器
构造
常开、常闭触点在动作时都行动，但一般先“断开” 后“闭合”
第一节 常用低压电器
常闭触点
常开触点
接触器原理示意图
线圈电源
第一节 常用低压电器
第一节 常用低压电器
交流接触器 交流接触器的主触头用于接通和分断交流主
电路，当交变磁通穿过铁心时，特产生涡流和隘 滞损耗．使铁心发热。为了减少因涡流和磁滞损 耗造成的能量损失，铁心用硅钢片冲制后叠铆而 成。为了便于散热，线圈在骨架上绕成扁而厚的 圆筒形状，并与铁心隔离。交流接触器的线团匝 数较少，故电阻小，当线圈通电而衔铁尚未吸合 的瞬间，电流将达到工作电流的10。15倍。如果 衔铁被卡住而不能吸合，或频繁动作，线圈将有 可能被烧毁。所以，对于要求频繁启停的控制系 统不宜采用交流接触器。
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
瑞士IBAG公司电主轴结构
第一节 机电传动及其控制系统的发展概况
二、机电传动控制系统的发展
1．继电接触器控制
20世纪20~30年代
2．顺序控制
最新 机电控制技术的发展情况与趋势-精品
机电控制技术的发展情况与趋势目前我国的机电控制技术应用情况来看，机电控制技术运用的领域已经相当广泛，下面是小编搜集整理的一篇机电控制技术发展情况探究的范文，供大家阅读查看。
1 机电控制技术基本概况1. 1 机电控制技术概念机电控制技术，从概念层面来看，即机械和电子结合而来的控制技术，而实际上机电控制技术的概念也大致如此。
机电控制技术是将现代化电子科学技术和机械行业专业知识与技能巧妙高效结合而衍生的一门技术，机电控制技术适用范围极为广泛，大致涉及到系统信息处理、机电系统自动控制与操作、精密机械计算、机械传感感应国防等。
机电控制技术与机电一体化密不可分，机电一体化依托于机电控制技术而存在。
机电领域中所涉及到的系统程序、操作步骤繁冗复杂，且具有极强的整体性，而机电控制技术能够在短时间内有效地控制和管理机电系统，大大提高工作效率，降低生产成本能耗。
但与此同时，鉴于机电控制系统的整体不可分离性，也对机电控制技术提出了更高的要求。
1. 2 机电控制技术基本特征机电控制技术是机电一体化的核心，机电控制技术的优劣高下直接影响着机电一体化等发展进程。
机电一体化对系统的整体性、准确性及稳定性都有相当高的要求，这也就意味着机电控制技术也需要满足这些基本要求及特征。
首先，机电控制技术要具有较强的适应性。
机电控制系统多种多样，各有迥异，每套系统对控制技术的要求都各不相同，这就需要机电控制技术具备较强的延展性和弹性，能够在不同的应用环境下很好地适应并满足不同的系统需求; 其次，机电控制技术应具备较强稳定性和准确性，机电控制技术在机电一体化进程中的应用就相当于计算机主机对计算机的作用，机电控制技术是系统最核心最重要的“中枢机构”.通常情况下，机电系统都是“环环相扣”,有着复杂的内部联系构造，因此系统中一个小环节出现问题都有可能导致整个系统产生连锁反应，最终导致系统整体瘫痪。
这就要求机电控制技术拥有较强的技术稳定性和准确性，在技术管理和操作层面上保证系统稳定性和准确性的实现; 再者，机电控制技术需要“与时俱进”.优秀技术的存在并非要一成不变，社会在不断进步，市场在不断变迁，企业管理和操作系统也在不断革新，这就需要机电控制技术也能够不断地“与时俱进”,及时汲取新兴的优秀的电子科技方法和手段，不断扩充和完善整个技术体系。
《机电传动及控制教学课件》
前馈控制原理
前馈控制原理是通过检测系统输入端的变化，提前对系统进行调节，以减小输出结果的变化。
前馈控制原理能够减少系统对干扰的敏感性，提高系统的响应速度和控制精度，但需要精确的检测和 计算，实现难度较大。
04
机电传动及控制的典型应 用
闭环控制系统
闭环控制系统包含反馈环节，能够对 输出结果进行检测，并将检测结果反 馈给输入端进行处理。
闭环控制系统能够自动调节输出结果 ，使其达到预期值，具有较好的抗干 扰能力和适应性，但结构较ห้องสมุดไป่ตู้杂，调 试和维护成本较高。
反馈控制原理
反馈控制原理是通过检测系统的输出结果，并将其与预期值 进行比较，根据比较结果调整输入信号，以达到控制输出的 目的。
根据传递方式，传动机构可分为齿轮 传动、带传动、链传动等类型。
合理的传动机构能够减小机械冲击， 提高系统稳定性。
执行机构
执行机构是实现机械能转换为实际工作效果的终端部件 。
执行机构的设计应注重精度、刚度和稳定性等方面的要 求。
执行机构的类型多样，如机械手、机器人、机床等，其 结构和功能取决于具体应用需求。
工业自动化
用于生产线上各种机械设备的驱动和控制，提高生产效率和产品质量 。
机器人技术
机器人的运动控制系统是机电传动及控制的重要应用领域，涉及机器 人的关节驱动、轨迹规划和控制等。
数控机床
数控机床的伺服系统是机电传动及控制的典型应用，用于实现高精度 和高效率的加工。
新能源与节能
风力发电、太阳能逆变器等新能源领域也广泛应用机电传动及控制技 术，实现能源的高效转换和利用。
实验要求
机电传动控制概述
等控制，断续控制
缺点：
控制速度慢，控制精度差
2.电机放大机控制
– 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。相当于添加了负反馈控制。
– 优点：
快速性及控制精度都大大超过了最初的 断续控制；
简化了控制系统，减少了电路中的触点；
提高了可靠性，使生产效率大为提高。
3.磁放大器控制和大功率可控水银整流器 控制
– 40年代至50年代 – 50年代末，大功率固体可控整流元件——晶
闸管，又出现了功率晶体管控制
优点：
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、重量轻等。
4.采样控制
– 一种断续控制，和最初的断续控制不同，它 的控制间隔(采样周期)比控制对象的变化周 期短得多，在客观上完全等效于连续控制。
优点： 把晶体管技术与微电子技术、计算机技
术紧密地结合在一起，使晶体管与晶闸管控 制具有强大的生命力。
20世纪70年代初，计算机数字控制系统 (CNC system)应用于数控机床和加工中 心
第一章 概述
1.1 机电传动的目的和任务
生产机械 平面磨床
生产机械 织布机
减速器
控制
电动机
1.1 机电传动的目的和任务
一、机电传动(电力传动或电力拖动)
– 以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总 称。
二、机电传动的目的
– 将电能转变为机械能 – 实现生产机械的启动、停止以及速度调节， – 完成各种生产工艺过程的要求， – 保证生产过程的正常进行。
【机电传动控制】机电传动控制1-2
JZ
JM
J1 j2
1
JL jL2
v2 m M2
折算到电机轴上的总飞轮转矩：
GDZ 2
GM DM2
G1D12
/
j12
GL DL2
/
jL2
365
Gv2 nM2
Ek
=
1 2
m
2
机电传动控制
2.2.2 转动惯量和飞轮转矩的折算
当速比较大时，中间传动机构的转动惯量或飞轮转矩
折算后在整个系统中所占比重不大，实际工程中可通过增
+ n
2. 运动方程式
根据动力学定义，旋转运动系统的动力学方程表示为：
MM
T合
J
d
dt
对单轴拖动系统，受到电机输出转矩 TM及负载转矩TL的作用：
T T J d
M
L
dt
系统转动惯量
J mr2 1 mD2 1 GD2
4
4g
+TM
++TTLL
实际中一般用飞轮矩GD2代替转动惯量J，GD2=4gJ；角速度一般用转速 表示，即ω=2πn/60。可得到运动方程式的实用形式:
解:(1)
TL
TLL c M
TL
c j
470.4 34.1N m 0.92 3 5
机电传动控制
解:(2)飞轮惯量的计算
GDZ2
(GDM2
GD12 ) (GD22
GD32 )
1 j12
(GD42
GDL2 )
1 jL2
(294
29.4)
启动时
机电传动第01~03章机电传动控制概述(江苏大学)
根据运动方程式可知，运动系统有两张不同 的运动状态：
1. 稳态（TM=TL时）
Td
Jd0,即d0
dt
dt
为常数，传动系统以恒速运动
2. 动态（TM≠TL时）
TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 加 速 运 动 TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 减 速 运 动
TL
a点： TM -TL =0
当负载由TL突然增加到T‘L时，由 于机械惯性，速度n和电动机的输
出转矩不能突变，此时有TMT‘L<0。由拖动系统的运动方程式 可知：系统要减速，即n要下降。
当n下降到n ‘ 时，系统在新的平
衡点a ‘
稳定运行，
T
‘
-
M
T‘L=0
当负载波动消除（ T‘L回到TL ）时，同样由于机械惯性，速 度n和电动机的输出转矩不能突变，此时有T‘M- TL>0。由拖 动系统的运动方程式可知：系统要加速，即n要上升。当n上
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
第二章：机电传动的动力学基础
学习要点：
❖ 机电传动系统的运动方程式； ❖ 多轴传动系统中转矩折算的基本原则和
方法； ❖ 了解几种典型生产机械的负载特性； ❖ 了解机电传动系统稳定运行的条件以及
TL Cn
直线型机械特性
十三、 恒功率型机械特性
如在车床加工过程中， 粗加工时，切削量大， 负载阻力大，开低速； 精加工时，切削量小， 负载阻力小，开高速。 但在不同转速下，切 削功率基本不变。即 呈现恒功率型机械特 性。
机电传动控制技术的研究与发展
机电传动控制技术的研究与发展摘要：机电传动控制技术是指利用电子技术、自动控制技术和机械传动技术相结合，对机械运动进行调节和控制的一种技术。
本文主要介绍机电传动控制技术的研究和发展现状，分析其应用领域和存在的问题，并对未来的发展方向进行探讨。
关键词：机电传动，控制技术，应用领域，问题，发展方向一、引言机电传动是一种传统的工业机械传动方式，其广泛应用于各个工业领域中。
随着科技的发展，自动化控制技术不断成熟与完善，机电传动控制技术得到了快速的发展。
目前，机电传动控制技术已经广泛应用于机床、自动化生产线、航空航天、汽车、机器人等领域。
本文将结合现有研究成果，对机电传动控制技术的研究和发展现状作出详细论述。
二、机电传动控制技术的研究现状机电传动控制技术理论机电传动控制技术是一种综合了电子技术、自动化控制技术和机械传动技术的新型技术。
此技术的研究涉及众多的控制理论，其中PID控制优先应用于肯定。
PID 控制（即比例积分微分控制）是目前自动化领域中最常用的一种控制模型之一。
通过对被控对象进行反馈控制，使其目标参数能够保持稳定。
机电传动控制技术的应用机电传动控制技术广泛应用于各个领域，例如工业生产中的机床、自动化生产线、航空航天等，以及家庭机器人、智能家居等。
此技术达到了降低生产成本、提高生产效率、确保生产安全等多重目的，并且为社会提供了更为优质的生活服务。
机电传动控制技术的发展瓶颈在机电传动控制技术的应用过程中，确实也存在一些现存问题。
例如，在机器人技术应用中，精度问题是一个十分棘手的难题。
此外，各个领域应用产品的专业性和需求特性具有不同的差异性，因此在技术应用到实际生产中时，仍需进行细致而繁琐的调试，以满足客户的多元化需求。
三、机电传动控制技术的发展趋势提高自动化程度随着科技的进步，机电传动控制技术将愈加智能化，且自动化程度将得到持续提升。
在工业生产领域，应用机电传动中自动化控制技术可以提高生产线的生产效率和工作稳定性，如此一举将降低了生产成本，并大大提高安全性。
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班级：09机设
姓名：叶冬
学号：200930454014
机电传动控制技术的发展概述
一、设备驱动方式的发展概述
1、发展
按电动机供电电流制式的不同，有直流电力拖动和交流电力拖动两种。
早期的生产机械如通用机床、风机、泵等不要求调速或调速要求不高，以电磁式电器组成的简单交、直流电力拖动即可以满足。
随着工业技术的发展，对电力拖动的静态与动态控制性能都有了较高的要求，具有反馈控制的直流电力拖动以其优越的性能曾一度占据了可调速与可逆电力拖动的绝大部分应用场合。
自20年代以来，可调速直流电力拖动较多采用的是直流发电机-电动机系统,并以电机扩大机、磁放大器作为其控制元件。
电力电子器件发明后，以电子元件控制、由可控整流器供电的直流电力拖动系统逐渐取代了直流发电机-电动机系统,并发展到采用数字电路控制的电力拖动系统。
这种电力拖动系统具有精密调速和动态响应快等性能。
这种以弱电控制强电的技术是现代电力拖动的重要特征和趋势。
交流电动机没有机械式整流子，结构简单、使用可靠,有良好的
节能效果,在功率和转速极限方面都比直流电动机高；但由于交流电力拖动控制性能没有直流电力拖动好，所以70年代以前未能在高性能电力拖动中获得广泛应用。
随着电力电子器件的发展，自动控制技术的进步，出现了如晶闸管的串级调速、电力电子开关器件组成的变频调速等交流电力拖动系统，使交流电力拖动已能在控制性能方面与直流电力拖动相抗衡和媲美，并已在较大的应用范围内取代了直流电力拖动。
2、主要形式：
1) 成组拖动
成组拖动的方式为：一台电动机---一根天轴---一组生产机械设备。
其特点是：机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差.
2) 单台电动机拖动
单台电动机拖动的结构方式是：一台电动机---一台设备。
其特点是：当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂,满足不了生产工艺要求.
3) 多台电动机拖动
多台电动机拖动的结构式：一台专门的电动机---同一台设备的每一个运动部件。
其特点为：机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化.
举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架,横梁,夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的.
二、电气控制系统的发展概况
1、发展
电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同。
随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。
在控制方法上，从手动控制发展到自动控制；在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从笨重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。
现代电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。
2、主要形式：
1) 继电器-接触器控制系统
●能对控制对象实现起动,制动,有级调速控制;
●结构简单,动作可靠;控制速度慢,控制精度差.
2) 连续控制方式和自动控制系统
●20世纪30年代的电机放大机控制,40-50年代的磁放大器控制
和水银整流器控制,1958年以后的晶闸管-直流电动机无级调
速系统,80年代以来的新型电力电子元件-交流电动机无级调
速系统;控制简单
●可靠性高,连续控制,拖动性能好.
3) 可编程序控制器(PLC)
●是继电器常规控制技术与微机技术的结合,是一台按开关量输
入的工业控制专用计算机;
●具有逻辑运算功能,定时/计数功能,数字运算功能,通信功能.
4) 计算机数字控制系统
●1952年美国出现第一台数控铣床,1958年出现加工中心,20世
纪70年代CNC应用于数控机床和加工中心,80年代出现了柔性制造系统(FMS);
●提高了生产机械的通用性和效率,实现机械加工全盘自动化.。