電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究與開發(fā)ppt課件

1、 在伺服控制系統(tǒng)中，伺服電機(jī)是最重要的組成部分之一。因此，電機(jī)伺服控制的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)伺服控制系統(tǒng)的性能。當(dāng)然，直流伺服電機(jī)也不例外。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按其驅(qū)動(dòng)元件的不同，可分為閉環(huán)、半閉環(huán)、開環(huán)三種控制系統(tǒng)。以直流伺服電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以其精度高、響應(yīng)快、調(diào)速范圍寬、低速大轉(zhuǎn)矩等特點(diǎn)在中、高檔數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人的精確運(yùn)動(dòng)控制，高精度云臺(tái)等應(yīng)用領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。本課題針對(duì)直流伺服電機(jī)，研究了電機(jī)伺服控制系統(tǒng)。 對(duì)于一些傳統(tǒng)工業(yè)，它們雖然對(duì)直流伺服電機(jī)控制模塊的設(shè)計(jì)上沒有什么特殊的要求，但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是電子產(chǎn)品集成化、模塊化的設(shè)計(jì)思想的迅速崛起，人們對(duì)電子產(chǎn)品的

2、技術(shù)性能指標(biāo)要求也越來(lái)越高，對(duì)直流伺服電機(jī)的控制性能要求也越來(lái)越高。因此，研制高性能的直流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)成為一項(xiàng)伺服控制領(lǐng)域內(nèi)普遍關(guān)注的課題。 直流伺服電機(jī)的控制經(jīng)歷了從模擬控制電路到以單片機(jī)為核心的數(shù)字控制電路的發(fā)展過程，但都存在內(nèi)在的缺陷。前者由于采用模擬器件容易老化而且對(duì)溫度變化敏感;后者能夠克服模擬器件的內(nèi)在缺陷，運(yùn)算速度較快，基本可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)直流伺服電機(jī)實(shí)時(shí)控制的要求。AT90S8535矩陣鍵盤輸入NS公司的直流電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片 直流伺服電機(jī)光電編碼器點(diǎn)陣型液晶LCD） 本系統(tǒng)的直流伺服電機(jī)采用FAULHABER電機(jī)。FAULHABER關(guān)于電機(jī)的概念很簡(jiǎn)單，然而卻是革命性的：

3、與其旋轉(zhuǎn)笨重的帶鐵芯芯的轉(zhuǎn)子，為何不將其設(shè)計(jì)成空心，這樣僅需旋轉(zhuǎn)很輕的繞組呢？Fritz Faulhaber博士的發(fā)明1965年獲得專利），開創(chuàng)了直流電機(jī)微型化的新紀(jì)元?！癝ystem FAULHABER專利技術(shù)其優(yōu)點(diǎn)顯著而獨(dú)特，給微型驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保障。 斜繞組空心杯轉(zhuǎn)子原理 對(duì)稱繞制,使可能的振動(dòng)最小化； 雙層繞組熱處理，使轉(zhuǎn)子剛度高 繞組直接連接換向系統(tǒng) 散熱好，電流密度高。 繞組、換向器及電機(jī)軸一體化 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低； 效率高， 力能指標(biāo)高。 工作曲線斜繞組空心杯轉(zhuǎn)子使輸出特性線性化。 電壓和轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系； 電流和轉(zhuǎn)矩呈線性關(guān)系；a轉(zhuǎn)矩與功率成函數(shù)關(guān)系；b效率與轉(zhuǎn)矩成函

4、數(shù)關(guān)系。 電流和轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩成函數(shù)關(guān)系。光電編碼盤減速箱直流電機(jī)本身.LMD18200工作電路原理圖如下圖）：人機(jī)交互模塊人機(jī)交互模塊包括鍵盤和液晶兩部分鍵盤鍵盤我們采用的是2*6的矩陣式鍵盤,鍵盤包括有數(shù)字鍵和功能鍵,其主要作用為電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)速度的輸入,使用時(shí)先通過數(shù)字鍵輸入一個(gè)固定速度,按下確定鍵后兩個(gè)電動(dòng)機(jī)將會(huì)以我們輸入的固定速度為定速勻速前進(jìn).液晶顯示對(duì)于顯示部分,我們采用128*64點(diǎn)陣的液晶來(lái)實(shí)現(xiàn),我們使用的OCMJ液晶塊自帶有豐富的漢字庫(kù)。電機(jī)在運(yùn)行過程中,各種參數(shù),包括左右輪的電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入的標(biāo)準(zhǔn)速度以及電動(dòng)小車的運(yùn)行距離等都將實(shí)時(shí)顯示在液晶上，醒目、直觀。128*64點(diǎn)陣的液晶顯

5、示模塊2*6的矩陣式鍵盤,用于輸入電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度 系統(tǒng)實(shí)物圖片：電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊AT90S8535單片機(jī)主控模塊人機(jī)交互模塊動(dòng)力組電池11*2*1*)(ZZTKKSKKZDipippKiKT2/12/1STSTeZST2)1()(*)1()() 1()(neneTKneneKnUnUip PID三大參數(shù)選擇的好壞，直接影響到控制效果的好壞。PID參數(shù)的整定方法很多，歸納起來(lái)可以分為兩大類，即理論計(jì)算整定法和工程整定法。理論計(jì)算整定法有Ziegler-Nichols法、對(duì)數(shù)頻率特性法、跟軌跡法等。這類整定方法要求已知過程的數(shù)學(xué)模型，并且計(jì)算繁瑣，工作量大，可靠性不高，在現(xiàn)場(chǎng)使用中還需反復(fù)修正。過程

6、整定法無(wú)需事先知道過程的數(shù)學(xué)模型，直接在控制系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整定，方法簡(jiǎn)單，易于掌握，常用的方法有: 1)現(xiàn)場(chǎng)湊試法:先將調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置在某一數(shù)值上，然后在閉環(huán)系統(tǒng)中加擾動(dòng)，觀察過渡過程的曲線形狀。若不理想，則按照先比例、后積分、最后微分的順序，反復(fù)湊試。 2)臨界比例度法:目前工程上較常用。在閉合的控制系統(tǒng)里，將調(diào)節(jié)器置于純比例作用下，從大到小逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度，得到等幅振蕩的過渡過程。此時(shí)的比例度稱為臨界比例度，相鄰兩個(gè)波峰的時(shí)間間隔，稱為臨界振蕩周期。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定比例系數(shù)為引起輸出振蕩所需值的一半，積分系數(shù)為等幅振蕩的周期，微分系數(shù)為積分系數(shù)的1/80。 3)衰減曲線法。

7、 4)響應(yīng)曲線法。unsigned int PID(unsigned int count,unsigned int out ) /count是輪子的計(jì)數(shù)值 double p=0.8; double i=0.5; double x; unsigned int y; if(setpointcount) if(setpoint-count)30) x=out+p*(setpoint-count); else x=out+p*(setpoint-count)-(setpoint-lastcount)+i *(setpoint-count)- (setpoint-lastcount); else if(setpoint30) x=out-p*(setpoint-count); else x=out-p*(setpoint-count)-(setpoint-lastcount)-i *(setpoint-count)- (setpoint-lastcount); else if(setpoint=count) x=out; y=fround(x);if(y=90) y=95;return y; 系統(tǒng)在無(wú)障礙路面的直線往返運(yùn)動(dòng)實(shí)況 系統(tǒng)在有障礙路面的直線往返運(yùn)動(dòng)實(shí)況 系統(tǒng)