机电传动控制系统
机电传动控制1112
3) 振荡次数 N
第三节 晶闸管电动机直流传动控制系统
分类：G—M，SCR--M
直流传动控制单双闭闭环环直直流流调调速速系系统统无有静静差差调调速速 可逆调速系统
一、单闭环直流调速系统
1. 有静差调速系统（转速负反馈）
U U g U f UK KPU
Ud KSUK
U f n U d K S K P (U g n)
二、双闭环直流调速系统
转速、电流双闭环调速系统特点： • 系统的调整性能好、有很硬的静持性，基本上无
静差； • 动态响应快，启动时间短； • 两个调节器可分别设计．调整方便(先调电流环，
再调速度环)； • 系统的抗干扰能力强。
所以，它在自动调速系统中得到了广泛的应用。
第三节 晶闸管电动机直流传动控制系统
第一节 机电传动控制系统的组成和分类
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）按反馈方式的不同，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）按系统的复杂程度，可分为 单环自动调节系统和多环自动调节系统；
由T=KmIa 知：若保证Ia = Imax则过渡过程最短。 单闭环系统只保证n 恒定，而对I 没有控制。
反馈控制规律 ：要想保持某量不变，则引入该 量的负反馈。因此，可在转速环基础上增加一个电 流环，形成双闭环系统。
二、双闭环直流调速系统
2. 组成：
1）双环：转速环--外环，电流环--内环；
2）
第十二章 交流传动控制系统
交流电动机有同步电动机与异步电动机两大类。 同步电动机的调速靠改变供电电压的频率来改变其 同步转速；
机电传动控制系统的模型建立与动态特性分析
机电传动控制系统的模型建立与动态特性分析机电传动控制系统是由机械元件和电气元件相互配合，实现工业生产过程中的能量转换和自动控制的系统。
在工业生产过程中，机电传动控制系统的稳定性和动态特性分析十分重要，可以有效提高生产效率和质量。
本文将围绕模型建立和动态特性分析展开。
一、机电传动控制系统模型建立机电传动控制系统的模型建立是建立一个能够描述系统动态行为的数学模型。
下面将介绍常用的几种模型建立方法。
1. 传递函数模型传递函数模型是一种广泛应用的描述线性系统动态行为的数学模型。
通过实验测量和系统辨识技术，可以建立机电传动控制系统的传递函数模型，用于分析系统的频率响应和稳定性。
2. 状态空间模型状态空间模型是描述系统状态随时间变化的数学模型。
通过建立系统的状态方程和输出方程，可以得到机电传动控制系统的状态空间模型，用于分析系统的稳定性和时域响应。
3. 动力学模型动力学模型是描述系统动态行为的数学模型，可以通过考虑系统的质量、惯性、摩擦等因素来建立机电传动控制系统的动力学模型。
动力学模型能够提供系统的加速度、速度和位置等关键参数的信息。
二、机电传动控制系统动态特性分析机电传动控制系统的动态特性分析是通过对系统动态行为的研究，了解系统的稳定性、响应速度和精度等指标。
下面将介绍常用的几种动态特性分析方法。
1. 频率响应分析通过对机电传动控制系统的传递函数模型进行频率响应分析，可以得到系统的幅频特性和相频特性，了解系统在不同频率下的响应情况。
频率响应分析可以帮助优化系统参数，提高系统的稳定性和精度。
2. 动态响应分析动态响应分析是通过对机电传动控制系统的输入信号和输出响应的比较，来研究系统的动态特性。
通过分析系统的时间响应曲线、超调量和调节时间等指标，可以评估系统的动态性能，指导系统的设计和调试。
3. 稳态误差分析稳态误差分析是对机电传动控制系统在稳定工作状态下输出与期望值之间的偏差进行分析。
通过分析系统的稳态误差特性，可以评估系统的精度和稳定性。
基于深度学习的机电传动控制系统的优化设计
基于深度学习的机电传动控制系统的优化设计深度学习是一种基于人工神经网络的机器学习方法，它在许多领域展现出了强大的能力。
机电传动控制系统在工业自动化中起着至关重要的作用，其中的优化设计对于提高系统的性能和效率具有重要意义。
本文将基于深度学习的机电传动控制系统的优化设计进行探讨。
根据任务要求，以下是对深度学习在机电传动控制系统的优化设计中的应用的详细回答。
1. 深度学习在机电传动控制系统中的数据处理深度学习非常适用于机电传动控制系统中的数据处理。
机电传动系统通常会产生大量的数据，包括传感器数据、控制指令以及运行状态等。
传统的数据处理方法往往需要手动提取特征，并且对数据进行预处理。
然而，这种方法存在一定的局限性，并且对数据的处理效果依赖于先验知识和经验。
相比之下，深度学习可以自动进行特征提取和数据预处理，减少了手动干预的需求，并且能够更好地利用数据中的信息。
2. 深度学习在机电传动控制系统中的故障诊断和预测故障诊断和预测是机电传动控制系统中的重要任务，能够帮助实现系统的安全运行和维修的及时性。
深度学习在故障诊断和预测的应用上展现出了良好的性能。
通过深度学习算法，可以对传感器数据进行实时监测和分析，从而识别和预测可能出现的故障。
深度学习模型能够从历史数据中学习到系统的隐含规律，并根据这些规律做出准确的故障预测。
3. 深度学习在机电传动控制系统中的系统优化机电传动控制系统中的系统优化是提高系统性能和效率的关键。
深度学习可以用于机电传动控制系统的系统优化中。
通过深度学习算法，可以对系统进行建模和仿真，从而实现对系统行为的精确预测。
在此基础上，可以使用优化算法进行参数优化和控制策略的优化，以达到最佳的系统性能。
深度学习模型能够处理大规模的数据集，并且能够从中学习到更加复杂的模型和规律，从而提供更准确的优化结果。
4. 深度学习在机电传动控制系统中的自主学习和决策深度学习在机电传动控制系统中的自主学习和决策方面也具有潜力。
机电传动控制系统的优化设计与性能评估
机电传动控制系统的优化设计与性能评估1. 引言机电传动控制系统作为现代工业生产中的关键组成部分，对于实现自动化、智能化的生产过程具有重要作用。
因此，对机电传动控制系统进行优化设计和性能评估，能够提高生产效率、降低能源消耗、增强系统稳定性和可靠性。
2. 机电传动控制系统的优化设计2.1 系统拓扑设计在机电传动控制系统的优化设计中，首先需要确定适当的系统拓扑结构。
该结构应综合考虑传感器、执行器、控制器和通信等组件之间的连接方式，以保证传输效率和控制精度。
常见的系统拓扑结构包括集中式控制、分布式控制和网络控制等。
2.2 控制算法设计控制算法是机电传动控制系统优化设计中的关键因素之一。
合理选择和设计控制算法能够使系统具有更好的控制性能和稳定性。
常见的控制算法包括比例-积分-微分（PID）控制算法、模糊控制算法和自适应控制算法等。
2.3 传感器选择与布置传感器的选择和布置对机电传动控制系统的性能至关重要。
合理选择传感器能够保证系统对关键参数的准确感知，布置位置的合理性可使得系统对参数的响应更加灵敏和有效。
根据实际需求和参数要求，例如角度、速度、力等，选择合适的传感器类型和技术，如光电传感器、电容传感器和霍尔效应传感器等。
2.4 执行器选择与控制执行器是实现机电传动控制系统动作的关键组件之一。
确保选择合适的执行器类型和参数可以使得系统的响应速度更快、精度更高。
常见的执行器包括电动执行器、液压执行器和气动执行器等。
此外，合理的控制策略和参数调整对于控制执行器的行为也十分重要，如控制执行器的工作电压、频率和控制信号等。
3. 机电传动控制系统的性能评估3.1 动态响应评估机电传动控制系统的动态响应能力是评估系统性能好坏的重要指标之一。
通过对系统施加不同的输入信号，记录系统输出的时间响应曲线，分析系统的稳定性、超调量和动态误差等指标，从而对系统的动态响应进行评估。
3.2 精度评估机电传动控制系统的精度评估是评估系统控制精度的重要方法之一。
机电传动控制
对于进给运动的传动系统即晶闸管直流调速系统是由给定电压、前置放大、移相触发器、晶闸管整流器、直流电动机及各种反馈环节组成；主回路采用单相半控桥式整流线路，电动机的正、反转由接触器FKM、RKM控制，用整流元件均设有阻容保护元件，电动机的制动采用能耗制动，制动时接触器KM动作，将电阻R并接在电枢两端；有一个相位可移动的能够改变控制角a的触发器脉冲装置，采用了以同步信号为锯齿波移负反馈相控制的触发线路，整个触发器由锯齿波形成、移相控制、脉冲形成三个环节组成；前置放大器可提高系统的放大倍数，增加调速系统的精度，在放大器的输入端还加有采用深度速度负反馈、电压微分（软）负反馈环节、电流微分负反馈环节、电流截止负反馈环节。
第
一机电传动控制系统主要有直流传动控制系统和交流传动控制系统。它由电机、电器、电子部件组合而成。从自动控制系统的原理又可分为开环控制系统和闭环控制系统（反馈控制系统）。
二机械与电气调速方法常有机械的、电气的、液压的、气动的几种。
机电传动控制系统调速方案主要是根据生产机械对调速系统提出的调速技术指标来选择的，有静态指标和动态指标。静态指标主要有静差度、调速范围、调速的平滑度；动态指标有过渡时间、最大超调量、震荡次数等。
4．直流脉宽调制（PWM）调速系统
与晶闸管直流调速系统比较，其特点：主电路所需的功率元件少、控制线路简单、直流脉宽调制放大器的开关频率一般在1 5kHZ，有的甚至可达10kHZ、直流脉宽调制放大器的电压放大系数不随输出电压的改变而改变。
主要组成部分：主电路（功率开关放大器），按输出极性有单极性输出和双极性输出之分，而双极性输出的主电路又分为H型和T型两类，H型脉宽放大器又可分为单极性和双极性两种；控制电路包括速度调节器ASR和电流调节器ACR、三角波发生器、电压-脉冲变换器、脉冲分配器及功率放大及其他控制电路。
第六章机电传动控制系统(1)
三、电动机正反控制线路
1 b 、 正 反 转 控 制 线 路 图 （ ）
三、电动机正反控制线路
2、工作过程
SB2 SB1 正转 停车
SB2
反转
3、特点
该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正 转。SBF和SBR不能同时按下，否则会造成短路！
基本控制电路
湖北轻工职院机电系
电气控制系统图及有关规定
机电传动控制系统：
机电传动控制系统是以电动机为控制对象，对生产机 械按工艺要求进行控制的系统。
常用的电动机：
交流电动机
继电-接触控制系统 交流传动控制Βιβλιοθήκη 统电动机直流电动机
直流传动控制系统 步进传动控制系统
步进电动机
其它电动机
第一节 继电器-接触器控制系统
原因：起动时
n 0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势
转子电流 定子电流
影响：
频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
影响其他负载工作
4．4 三相异步电动机的启动特性 采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。 （1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。一般场 合下希望启动越快越好，以提高生产效率。即要求电动机的启动转 矩大于负载转矩，否则电动机不能启动。 （2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。因为 过大启动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不利的。 （3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机 械的冲击。 （4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。 （5）启动过程中的功率损耗越小越好。
FU
机电传动控制课件第5章
不稳定性的影响
不稳定系统可能导致控制精度 下降、系统振荡甚至失控。
稳定性改进
通过调整控制器参数或改变系 统结构，提高系统的稳定性。
控制系统的性能指标
调节时间
系统达到设定值所需的时间。
超调量
系统达到最大偏差时的偏差量 。
稳态误差
系统达到稳态后与设定值的偏 差量。
抗干扰能力
系统对外部干扰的抵抗能力。
04
机电传动控制系统的设计
控制系统设计的基本原则与步骤
总结词
基本原则与步骤
详细描述
控制系统设计应遵循稳定性、快速性和准确性原则，同时需考虑工艺要求、设备条件和安全保护等方面的因素。 设计步骤包括确定控制方案、选择合适的元件和装置、设计控制系统结构、进行系统仿真和调试等。
控制系统设计的数学模型
总结词：数学模型
可控硅整流器
可控硅整流器是一种利用PN结的开关 作用进行整流的电子器件，具有耐高 压、大电流、开关速度快等优点，常 用于交流电的控制和整流。
03
控制系统的基本环节
控制系统的基本组成
输出环节
将系统处理后的信号输出到执 行机构，以实现对被控对象的 控制。
执行机构
根据控制量调整被控对象的参 数或状态。
交流电机
交流电机是一种将交流电能转换为机械能的装置，分为异步电机和同步电机两种 类型。异步电机结构简单、运行可靠，广泛应用于工业领域；同步电机则具有更 高的功率因数和效率，常用于需要精确控制转速和转矩的场合。
电力电子器件的工作原理与分类
电力电子器件的工作原理
电力电子器件是一种利用半导体材料进行电能转换和控制的电子器件，其工作原理主要是基于半导体 PN结的开关作用。
控制系统电路设计
《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。
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全自动双面钻的机电传动控制系统
11机电 2011994126 李秋谊一、该系统总结结构的设计或描述
本机为专用千斤顶油缸两端面钻孔加工的组合机床，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头（电机均为1.5KW）同时进行切削。
动力头的快进、工进及快退均由液压油缸驱动。
液压系统采用两位四通电磁阀进行控制，并用死挡铁方法实现位置控制
（1）在主回路中仅需对电机的启停进行控制和对动力头电机进行能耗制动的设计，不需控制正反转；
（2）在液压回路的液压泵附近处应添加压力继电器，并在液压控制回路的首端加入该压力继电器的常开触点，以实现满足油压后才能进行其他控制的要求；
（3）对于机床的半自动循环，可以采用起保停电路来实现，而对于各个动作的单独调整则可在控制首端加入万能转换开关，并对各个动作设置手动按钮来实现该
控制要求；
（4）控制回路中可添加辅助回路，以控制照明和显示功能；
（5）在每个电动机的连接处，均接入一个适合的热继电器，以实现过热保护，在主回路中各个支路与主电源相连接处均接入一个适合的熔断器，以实现过流保护
（短路保护），而在控制回路与变压器相连处也应接入适合的熔断器，同样实
现过流保护；
（6）增选一个冷却泵，并接入主回路，在控制回路中加设一支路，通过按钮控制冷却泵的启停。
主电路
主电路的设计中主要应满足一下几点要求：
（1） 动力头电机应实现能耗制动；
（2） 动力头电机、液泵电机、冷却泵电机三者应分开接向主电源，并由不同的接触
器控制；
（3） 三种电机君应实现短路保护（过流保护）与 过热保护；
（4） 电源处应有一个总闸控制电源的关断。
二﹑系统的传动部分 机械式---主要是指利用机械方式传递动力和运动的传动。
一是靠机件间的摩擦力传递动力与摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动。
传动系统的作用是将发动机的动力，经传动系统传递给车轮，实现叉车的前进和后退。
传动系统由离合器、变速器、液力传动装置、驱动桥、联轴器、差速器等部分组成。
这种传动装置都有一定的档数，其每一个档位都有一个固定的传动比，常称为有级变速。
电机的拖动的发展过程如下：
三、系统的接触器-继电器控制部分和调整部分的设计或描述（要作出电路图）；
成组拖动 多电机拖动（不同机
构由单独电机拖动）
单电机拖动
在原理图的设计部分，我们将其分为3大模块进行分工设计。
其中包括有主电路模块的设计、控制电路模块的设计与辅助电路模块的设计三部分。
而在控制电路模块中，我们将其又分为电机控制电路与液压控制回路两部分。
辅助回路中主要包括有照明与显示电路部分。
主电路的设计中主要应满足一下几点要求：
（5）动力头电机应实现能耗制动；
（6）动力头电机、液泵电机、冷却泵电机三者应分开接向主电源，并由不同的接触器控制；
（7）三种电机君应实现短路保护（过流保护）与过热保护；
（8）电源处应有一个总闸控制电源的关断。
对于要求（1），我们将左右动力头的两电机接在同一个接触器上进行控制，然后在接触器的首位接上一个可控的直流电源（由变压器和整流桥组成）来实现。
对于要求（2），我们选用三个接触器来控制三种不同功率的电动机，并分开三个回路来控制即可。
对于要求（3），我们选用合适的熔断器，在三个回路接向电源出接上相应的熔断器来实现短路保护；再选用合适的热继电器，在接向电动机处接如相应热继电器来实现过热保护。
对于要求（4），我们在电源处，添加一个刀开关QS即可。
具体电路图如下：
图1. 主回路电路设计图
四﹑电动机的选择及其原因；
液泵电动机M1的功率为370W，冷却泵电动机M2的功率为0.125kW，动力头电动机M3、M4的功率均为1.5kW。
而工业用电一般都为380V三相交流电，故查[3]，选择功率相近的电动机得一下结果：
M1：Y2-90L-8
M2：Y2-801-8
M3、M4：Y2-100L1-4
其中，M1功率0.55kW，转速660r/min；M2功率0.18kW，转速630r/min；M3、M4功率2.2kW，转速1430r/min。
（注：在实际设计当中，应同时考虑工况、班制等选择因素）
五、启动和制动控制电路
在控制回路中，主要有两部分：电机控制回路与液压控制回路。
这两部分均应接向110V 交流电压，故该回路与主回路相连接时，应将主电源的L1、L2相接如变压器来降压，以提供110V的两相交流电。
下面仅介绍电机控制回路
电机控制回路
在控制电机时，为满足动力头电机的能耗制动，我们利用时间继电器来控制直流电源的延时断开。
在三种电机的启停控制上，我们利用接触器的“起保停”电路来控制，我们分别加入启停按钮。
而在动力头电机的停止上，我们利用联动开关来控制，以其常闭触点为停止，常开触点为直流电源的接入。
这样，保证了动力头电机的停止，同时也接入了能耗制动。
另外，我们在主电路的最后加上了一个急停回路，利用接触器KM0与刀开QS0关来控制。
同时，在控制回路的起始端接入接触器KM0的常闭触点，来实现急停功能。
具体电路图如下：
图2. 电机控制回路设计图。