机电传动控制系统
机电传动控制11

Ud I d R n (Ce Ke) Ce
( 转速反馈系数)
U d I d R K s K p (U g n) I d R 则:n Ce Ce
转速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程式:
K p K sU g I d R K p K sU g RId n Ce (1 K p K s / Ce ) Ce (1 K ) Ce (1 K )
机电传动控制系统是由电机、电器、电子部件组 合而成,通过一定的控制去实现对生产机械的驱 动任务。
1、开环控制系统 没有反馈 由交流电动机(异步机或同步机)拖动直流发电 机G实现变流,由G给需要调速的直流电动机M供 电,调节G的励磁电流即可改变其输出电压,从而 调节电动机的转速。简称G-M系统
G-M系统图
式中
K
K p K s Ce
称作闭环系统的开环放大系数,
转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构图:
- IdR Ug
+
-
∆U Kp
Uk Ks Ks
Ud
+
E 1/Ce
n
Uf
2、闭环系统静特性和开环系统机械特性的关系
系统的开环机械特性为:
* U d 0 I d R K p K sU n RId n n0op nop Ce Ce Ce
3)调速的平滑性
调速的级数愈多则认为调速愈平滑, 用平滑系数 j ,即相邻两级转速后线速度之比,来衡量
ni i j ni 1 i 1
j = 1 时称为无级调速,此时转速连续可调
2、动态技术指标
常用的阶跃响应跟随性能指标有 上升时间、超调量、调节时间 1)最大超调量
n
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;
智能机电传动控制系统在工业自动化中的应用研究

智能机电传动控制系统在工业自动化中的应用研究智能机电传动控制系统是工业自动化领域中的关键技术之一,它在现代制造业中的应用呈现出日益重要的地位。
本文将探讨智能机电传动控制系统在工业自动化中的应用研究,分为以下几个方面进行分析和讨论。
首先,智能机电传动控制系统的基本原理和组成。
智能机电传动控制系统由控制器、电机、传感器和执行器等多个组件构成。
控制器作为系统的大脑,通过接收传感器的反馈信号,对电机进行精确控制。
传感器用来感知工业自动化系统中的各种参数,如位置、速度、温度等。
电机则负责将电能转换为机械能,实现工业设备的运动。
其次,智能机电传动控制系统在工业自动化中的具体应用。
智能机电传动控制系统广泛应用于各种工业领域,如制造业、物流业、能源领域等。
以制造业为例,智能机电传动控制系统能够实现生产线的智能化管理和优化。
通过对电机的控制,可以实现生产线上各个环节的高效协调,提高生产效率和产品质量。
此外,在物流领域,智能机电传动控制系统可以实现自动化的仓储和搬运操作,提高物流效率和减少人工成本。
然后,智能机电传动控制系统在工业自动化中的优势和挑战。
智能机电传动控制系统具有精确控制、高效性能和灵活性等优势。
它可以根据工作负荷的变化实现自动调节,提高工作效率。
然而,智能机电传动控制系统在应用过程中也面临一些挑战,如系统稳定性、复杂性和可靠性等方面的问题。
因此,研究人员需要不断改进和完善智能机电传动控制系统的设计和应用技术,使其更好地满足工业自动化的需求。
接着,智能机电传动控制系统在工业自动化中的研究进展和未来发展方向。
近年来,随着人工智能、云计算和大数据等技术的不断发展,智能机电传动控制系统也得到了快速进步。
例如,智能机电传动控制系统可以与人工智能技术结合,实现智能化的故障诊断和预测维护。
此外,未来的研究还应着重解决智能机电传动控制系统的标准化、可靠性、安全性和可扩展性等方面的问题,以更好地满足工业自动化的需求。
最后,总结智能机电传动控制系统在工业自动化中的应用研究。
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。
机电传动控制(第1、2章)机电传动控制的目的与任务

转距方向
二、运动方程式
d T TL J dt
……运动方程式
GD T T 375
2 Nm L Nm
N m 2
d nr / min d s t
T TL Td
……转矩平衡方程式
三、传动系统的状态
1.稳态(T TL时) : d
Td J dt
机 电 传 动 控 制
第一章
概
ห้องสมุดไป่ตู้
述
1.1 机电传动控制的目的与任务
一、机电传动系统的定义 机电传动是以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称。 机电传动系统包括: 1. 拖动生产机械的电动机 2. 控制电动机的控制系统
二、机电系统的组成
驱动运动部件的原动机 (这里指的是各种电动机) 之总称
机电系统完成生 产任务的基础 控制电动机的系统 驱动生产机械的电 动机和控制电动机 的一整套电气系统
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; 2. 系统受某种外部干扰(如电压波动、负载转矩波动等)使运 行速度发生变化时,应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行
速度。
二、机电系统稳定运行的条件
1. 必要条件
电动机的输出转矩T和负载转矩TL大小相等,方向相反。 n=f(T)和n=f(TL)必须有交点,交点被称为平衡点。
例:如图所示电动机拖动重物上升和下降。 设重物上升时速度n的符号为正,下降时n的符号为负。
2.2 多轴拖动系统的简化
一、多轴拖动系统的组成
二、负载转矩的折算 ---按功率守恒的原则 1.对旋转运动:
TL
cM
TL L
'
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
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+ω(n) + TM
M
+TL
图4
-ω(n) - TM
M
- TL
图5
+ω(n) - TM
M
- TL
图6
-ω(n) - TM
M
+TL
图7
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
2.机电传动系统的动力学基础
根据上述约定,可以从转矩与转速的符号来判定TM与TL的性 质:
若TM与n符号相同,则表示TM的作用方向与n相同, TM为拖动转矩;
J 1 mD 2 1 G D2 1 GD 2
4
4g
4g
(2)
2 n
60
(3)
将式(2)和式(3)代入式(1),就可得运动方程的实用形式:
TM
TL
GD 2 375
dn dt
(4)
式中,常数375包含g=9.81m/s2,故它 有加速度的量纲;GD2是整个物理量。
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
1.组成 机电传动控制系统一般可分三大部分组成:
电气控制 系统
电力拖动 或机电传动
机电传动控制
机械运动 部件
图1 机电系统的一般组成
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
1.组成 在现代工业中,机电传动不仅包括拖动生产机械的电
机,而且还包括控制电动机的一整套控制系统,以满足生 产过程自动化的要求。
2.机电传动系统的动力学基础
例1:如图7、图8所示,在提升重物过程中,试判定卷扬机 启动和制动时电机转矩TM和负载转矩TL的符号及转矩性质。
+TM +ω(n)
M
+ TL
- TM
+ω(n)
M
+TL
图7启动时
TM为拖动转矩 TL为制动转矩
图8制动
TM为制动转矩 TL为拖动转矩
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
机电传动控制技术系列讲座
第二讲
机电传动控制系统
主讲老师:刘遥生
系列讲座简介
机电传动控制技术系列讲座内容:
第一讲:机电传动概述及控制系统中常用检测元件 主要内容:讲述机电传动的目的和任务及发展概况,介
绍机电传动控制系统中常用的元器件(如速度传感器、线位 移传感器、角位移传感器等)。
第二讲:机电传动控制系统 主要内容:讲述机电传动控制系统的组成和分类,重点
2.机电传动系统的动力学基础
例2
+
+
+
-
-
-
图中箭头方向表示转矩的实际方向:试列出几种情况下的系统的 运动方程式,并说明系统的运行状态是加速、减速、还是匀速?
解:先判方向,后列运动方程式
TM
TL
介绍机电传动控制系统调速方法。
第三讲:步进电机控制系统 主要内容:讲述步进电机的结构、原理和控制系统;重
点介绍步进电机的控制与应用等方面的知识。
机电传动控制技术系列讲座
第二讲
机电传动控制系统
(直流调速)
第二讲 机电传动控制系统
内容: 2.1 机电传动系统的组成及动力学基础 2.2 调速系统主要性能指标 2.3 晶闸管—电动机调速系统
也就是说,现代机电传动是和各种控制组成的自动控 制系统联系在一起的。
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
2.机电传动系统的动力学基础
TL TM ω(n)
+ω(n) +TM
M
+TL
图2 单轴拖动系统
转矩TM、TL与角速度ω(或转速n)之间的函数关系称为运动方程式。源自TM TL
J
d
dt
(1)
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
若TL与n符号相同,则表示TL的作用方向与n相反, TL为制动转矩;
若TL与n符号相反,则表示TL的作用方向与n相同, TL为拖动转矩
+ω(n) + TM
-ω(n) - TM
+ω(n)
-ω(n)
- TM
- TM
M
M
M
M
+TL
- TL
- TL
+TL
图4
图4
TL为制动转矩
图5
图6
TL为拖动转矩
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
2.机电传动系统的动力学基础
TM
TL
J
d
dt
(1)
+ω(n) +TM
M
+TL
在实际工程计算中,往往用转速n代替角速度ω,
图3
用飞轮惯量GD2代替转动惯量J,由于J=mρ2=mD2/4。
其中,ρ和D分别定义为惯性半径和惯性直径,而质量m和重力G
的关系是G=mg,g为重力加速度,所以,J与GD2的关系是:
2.机电传动系统的动力学基础
TL
GD 2 dn TM TL 375 dt
(4)
TM
运动方程是研究机电传动系统最基本的方程式,它决 定着系统运动的特征。
当TM=TL时,加速度a=dn/dt=0,传动系统为稳速,称为静态; 当TM>TL时,加速度a=dn/dt>0为正,传动系统为加速度运动; 当TM<TL时,a=dn/dt<0为负,传动系统为减速运动。 系统处于加速或减速的运动状态称为动态。处于动态时,系统
中必然存在一个动态转矩:
Td
GD 2 375
dn dt
(5)
它使系统的运动状态发生变化。
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
2.机电传动系统的动力学基础
TM
TL
J
d
dt
TM
TL
GD 2 375
dn dt
(1) (4)
Td
GD 2 375
dn dt
+ω(n) +TM
M
+TL
图3
(5)
这样运动方程式(1)或(4)也可写成转矩平衡方程
式:
TM - TL=Td 或
TM=TL+Td
就是说,在任何情况下,电动机所产生的转矩总是由轴 上的负载转矩(即静态转矩)和动态转矩之和所平衡。
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
2.机电传动系统的动力学基础
由于传动系统有多种运动状态,相应的运 动方程式中的转速和转矩就有不同的符号。因为, 电动机和生产机械以共同的转速旋转,所以,一 般以转动方向为参考来确定转矩的正负。
+ω(n) +TM
M
+TL
图3
约定:设电动机某一运动方向的转速n为正,则约定电动机转 矩TM与n一致的方向为正,负载转矩TL与n相反的方向为正。
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
2.机电传动系统的动力学基础 约定 设电动机某一运动方向的转速n为正,则约定:
电机转矩TM与n一致的方向为正, 负载转矩TL与n相反的方向为正。
若TM与n符号相反,则表示TM的作用方向与n相反, TM为制动转矩
+ω(n) + TM
M
-ω(n) - TM
M
+ω(n) - TM
M
-ω(n) - TM
M
+TL
- TL
- TL
+TL
图4
图4
TM为拖动转矩
图5
图6
TM为制动转矩
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
2.机电传动系统的动力学基础 根据上述约定,可以从转矩与转速的符号来判定TM与TL的性质: