第四章 伺服電機(jī)new11

1、第四章第四章直流伺服電機(jī)的微機(jī)控制系統(tǒng)直流伺服電機(jī)的微機(jī)控制系統(tǒng) 伺服電機(jī)概述 伺服電機(jī)又稱執(zhí)行電機(jī)，可以把輸入的電壓信號伺服電機(jī)又稱執(zhí)行電機(jī)，可以把輸入的電壓信號變換為軸上角位移和角速度輸出。變換為軸上角位移和角速度輸出。 常用于常用于位置控制、速度控制和力矩控制位置控制、速度控制和力矩控制 直流伺服電機(jī)的直流伺服電機(jī)的種類種類： 電磁式、永磁式；電磁式、永磁式；轉(zhuǎn)動慣量較大轉(zhuǎn)動慣量較大 無槽電樞式、圓盤電樞式；轉(zhuǎn)動慣量較小無槽電樞式、圓盤電樞式；轉(zhuǎn)動慣量較小 杯形電樞式；轉(zhuǎn)動慣量最小杯形電樞式；轉(zhuǎn)動慣量最小 直流伺服電機(jī)的直流伺服電機(jī)的構(gòu)成構(gòu)成： 定子定子 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 直流伺服電機(jī)的直流伺服

2、電機(jī)的控制方式控制方式： 電樞控制，電樞控制，Ua 磁極控制，磁極控制，UfUfEa+-UaIa第一節(jié) 直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)特性 一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性n=f(T),n=f(Ua)電樞反應(yīng)原理：電樞反應(yīng)原理：Ea=UaIaRanCEeaamTCT電樞的反電動勢：電樞的反電動勢：電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩：2meaeaCCTRCUn20,meaeaCCRkCUnkTnn0可得靜態(tài)特征方程：可得靜態(tài)特征方程：第一節(jié) 直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)特性1.2.eaCUnn0aaMDRUCTTT=0時(shí)，理想空載速度：時(shí)，理想空載速度：n=0時(shí)，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：時(shí)，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：機(jī)械特性機(jī)械特性n=f(T)：Ua為常數(shù)，為常數(shù)，TC

3、CRnnmea20n01n02n03Ua1Ua2Ua3TD3TD2TD1Tn0KD絕對值增大絕對值增大aMeDRCCdndTK2第一節(jié) 直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)特性調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)特性n=f(Ua)：T為常數(shù)，為常數(shù)，kTCUneaT1T2T3Ua3Ua2Ua1Uan0KG增大增大CedUdnKaG1第一節(jié) 直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)特性第一節(jié) 直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)特性二、影響靜態(tài)特性的因素二、影響靜態(tài)特性的因素1.功放電路內(nèi)阻對機(jī)械特性的影響功放電路內(nèi)阻對機(jī)械特性的影響TCCRnnmea20Ua+-IaUcRiUaUcUaUcIaUcn0TD2TD1Tn0k2k12.負(fù)載變化對調(diào)節(jié)特性的影響負(fù)載變化對調(diào)節(jié)特性的

4、影響MdaCTI aaaaRIUEnCEea當(dāng)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩增加很快，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩增加很快，使電樞電流使電樞電流Ia增加很增加很快快。IaRa比比Ua增加得快，增加得快， Ea減小減小。n減小減小nUa即當(dāng)電樞電壓升高時(shí)，轉(zhuǎn)即當(dāng)電樞電壓升高時(shí)，轉(zhuǎn)速速n的變化率越來越小。的變化率越來越小。三、動態(tài)特性三、動態(tài)特性定義定義：電樞回路輸入一個(gè)階躍電壓信號，轉(zhuǎn)速隨時(shí)：電樞回路輸入一個(gè)階躍電壓信號，轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的動態(tài)變化規(guī)律，間的動態(tài)變化規(guī)律，n=f(t)。形成動態(tài)過渡過程的形成動態(tài)過渡過程的原因原因： 轉(zhuǎn)子負(fù)載有轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)速不能突變，造成轉(zhuǎn)子負(fù)載有轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)速不能突變，造成機(jī)

5、械過渡過程機(jī)械過渡過程 電機(jī)繞組有電感，電樞電流不能突變，造成電機(jī)繞組有電感，電樞電流不能突變，造成電磁過渡過程電磁過渡過程（電磁過渡過程（電磁過渡過程0,占空比增大，施加在電機(jī)中的直流分量為占空比增大，施加在電機(jī)中的直流分量為正正，正轉(zhuǎn)；，正轉(zhuǎn)；當(dāng)當(dāng)Ui0+5V=-2.5V+2.5V=PWM功率放大功率放大=電機(jī)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)：測速發(fā)電機(jī)：Ua=kn=A/D=單片機(jī)單片機(jī)光電編碼盤：光電編碼盤：=kD1. 控制量輸出單片機(jī)輸出00FF到DAC0832，VREF=-5VU4通過PWM功放控制直流伺服電機(jī)：-D=80HFFH，U40+2.5V，正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)D=00H7FH， U4-2.50V，反轉(zhuǎn)

6、，反轉(zhuǎn)D=80H， U40V，停止（微振），停止（微振）2. 速度反饋測速發(fā)電機(jī) 輸出電壓輸出電壓Uakan，對應(yīng)正反轉(zhuǎn)，對應(yīng)正反轉(zhuǎn)ne，-30V+30VR8、R9分壓，分壓，R9上：上：-15V+15V運(yùn)放運(yùn)放U5：有源低通濾波器：有源低通濾波器 放大倍數(shù)放大倍數(shù)kR5/R6=1/3，輸出，輸出-5V+5V，至，至ADC0809 截止頻率：截止頻率：HzCkRfc102215 ADC0809: VREF(+)=+5V, VREF(-)=-5V,5 .25)5()5(5)5(25555)()()(5VVVVVVDREFREFREF當(dāng)nne，正轉(zhuǎn)，V5+5V，D255FFH當(dāng)n0，停止，V50，

7、D12880H當(dāng)nne，反轉(zhuǎn)，V5-5V，D000H81FFH007FH3. 角度測試 9位光電編碼盤，位光電編碼盤，P1口、口、P3.0輸入數(shù)字量輸入數(shù)字量DDD703125. 092360實(shí)驗(yàn)安排 實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)一、A/D與與D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)其他如其他如I/O口控制、定時(shí)器口控制、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等計(jì)數(shù)器等 實(shí)驗(yàn)二、步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二、步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)其他如直流電機(jī)、紅外發(fā)送其他如直流電機(jī)、紅外發(fā)送/接收等接收等地點(diǎn)：地點(diǎn)：502微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)室微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)老師：姜晟實(shí)驗(yàn)老師：姜晟設(shè)計(jì)題目：基本功能：基本功能：設(shè)計(jì)制作電路，利用單片計(jì)設(shè)計(jì)制作電路，利用單片計(jì)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。要求：控制