机电传动控制讲义教学课件
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
《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。
机电传动控制教学课件
机械特性方程
机械特性的硬度
dT Δ T 100%
dn Δ n
（1）绝对硬特性 （2）硬特性>10 （3）软特性<10
二、固有机械特性
在额定条件（额定电压UN和额定磁通 N )下和电枢电路内不外
接任何电阻时的 n=f(T)
即:
n UN
Ra
T
Ke N 9.55(Ke N )2
固有特性的计算方法： (1) 估算电枢电阻Ra
4）Φ≤ΦN，n≥nN
3．5 直流他励电动机的制动特性
1．制动与启动 启动：电动机速度从静止加速到某一稳定转速的一种运动状态；
制动：电动机速度是从某一稳定转速开始减速到停止或是限制 位能负载下降速度的一种运转状态。
2. 制动与自然停车 1）自然停车：电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻转矩消耗机 械能使转速慢慢下降，直到转速为零而停车。 2）制动：电动机脱离电网，外加阻力转矩使电动机迅速停车。
2．位能转矩 , 其特点为：
✓转矩大小恒定不变； ✓方向不变
二、离心式通风型机械特性
TL Cn2
其中：C为常数。
三、直线型机械特性 TL Cn
其中：C为常数。
四、恒功率型机械特性
恒功率型机械特性的负载转矩TL的大小与速度n的大小成正比，
即
TL
C n
其中：C为常数
2.4 机电系统稳定运行的条件 一、机电系统稳定运行的含义 1. 系统应能以一定速度匀速运行；
当T的方向与n同向时，符号与n相同；T为 拖动转矩 当T的方向与n反向时，符号与n相反；T为制动转矩
2. TL的符号与性质
当TL的方向与n同向时，符号与n相反；TL为 拖动转矩
当TL的方向与n反向时，符号与n相同；TL为制动转矩
《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
《机电传动控制教案》PPT课件第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的定义1.2 机电传动控制系统的组成1.3 机电传动控制的应用领域1.4 机电传动控制的发展趋势第二章：电动机及其控制2.1 电动机的分类及特点2.2 电动机的选型与安装2.3 电动机的控制方式2.4 电动机的运行维护第三章：机电传动系统的动力学分析3.1 机电传动系统的动力学基本原理3.2 机电传动系统的负载分析3.3 机电传动系统的速度和加速度控制3.4 机电传动系统的稳定性分析第四章：机电传动控制电路设计4.1 机电传动控制电路的基本组成4.2 常用控制电路的设计方法4.3 电路图的绘制与解读4.4 电路的调试与故障排查第五章：机电传动控制系统的性能评估5.1 机电传动控制系统的性能指标5.2 机电传动控制系统的仿真与实验5.3 机电传动控制系统的优化方法5.4 机电传动控制系统的可靠性分析第六章：传感器与检测技术6.1 传感器的分类与作用6.2 常用传感器的原理与应用6.3 传感器信号的处理与分析6.4 传感器的标定与补偿第七章：PLC在机电传动控制中的应用7.1 PLC的基本原理与结构7.2 PLC的编程技术与应用7.3 PLC与电动机的接口与通信7.4 PLC在机电传动控制实例分析第八章：变频器在机电传动控制中的应用8.1 变频器的基本原理与结构8.2 变频器的选型与安装8.3 变频器的控制策略与编程8.4 变频器在机电传动控制实例分析第九章：伺服控制系统及其应用9.1 伺服控制系统的基本原理9.2 伺服电动机的选型与安装9.3 伺服控制系统的调速与定位9.4 伺服控制系统在机电传动控制中的应用实例第十章：机电传动控制系统的节能与环保10.1 节能原理与技术10.2 环保原理与技术10.3 节能与环保在机电传动控制中的应用10.4 未来发展趋势与挑战第十一章：机电传动控制系统的故障诊断与维护11.1 故障诊断的基本方法11.2 故障诊断与维护的常用工具11.3 机电传动控制系统的常见故障分析11.4 故障诊断与维护的实践操作第十二章：现代机电传动控制技术12.1 智能控制技术在机电传动控制中的应用12.2 传动控制技术12.3 电动汽车传动控制技术12.4 微机电传动控制技术第十三章：案例分析与实践13.1 机电传动控制案例分析13.2 机电传动控制实验设计与实践13.3 机电传动控制系统的仿真13.4 课程设计及毕业设计指导第十四章：安全与职业素养14.1 机电传动控制系统的安全防护14.2 职业素养与职业道德14.3 安全生产法律法规14.4 安全事故案例分析与预防第十五章：课程总结与展望15.1 课程主要内容回顾15.2 机电传动控制技术的未来发展15.3 机电传动控制技术的创新与应用15.4 面向未来的学习与研究方向重点和难点解析本文主要介绍了《机电传动控制教案》PPT课件的十五个章节，涵盖了机电传动控制概述、电动机及其控制、动力学分析、控制电路设计、性能评估、传感器与检测技术、PLC和变频器在机电传动控制中的应用、伺服控制系统及其应用、节能与环保、故障诊断与维护、现代机电传动控制技术、案例分析与实践、安全与职业素养以及课程总结与展望等内容。
《机电传动控制》讲义(8)PPT课件
由于转子磁铁的磁化间距 受到限制，难于制造，故 步距角较大。
与VR型相比转矩大，但转 子惯量也较大。
制动力矩大。
混合型(HB型一Hybrid Type)。
❖ 这种电机转子上嵌有永久磁铁，故可以说是永磁型步进电机，但 从定子和转子的导磁体来看，又和可变磁阻型相似，所以是永磁 型和可变磁阻型相结合的一种形式。故称为混合型步进电机，其 结构如图3—12所示。
A
B'
C'
C
B
A'
A
B'
C'
C
B
A'
AB通电
BC通电
A
B'
C'
C
B
A'
CA通电
工作方式为三相双三 拍时，每通入一个电 脉冲，转子也是转
30，即 S = 30。
以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六 拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。
步进电机脉冲环形分配方式
步进电机也可以制成四相、五相、六相或更多的相数， 以减小步距角并改善步进电机的性能。
一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦 选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）
❖电流的选择
静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很 大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电 源、及驱动电压）。
❖力矩与功率换算
步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一 般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下：
电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁 绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场
《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