第六章電動(dòng)機(jī)的微機(jī)控制演示文稿

第六章電動(dòng)機(jī)的微機(jī)控制演示文稿目前一頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)優(yōu)選第六章電動(dòng)機(jī)的微機(jī)控制目前二頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.2直流伺服電機(jī)的控制伺服系統(tǒng)（servomechanism）：由伺服電機(jī)組成的控制系統(tǒng)。其作用是：伺服系統(tǒng)應(yīng)用：船舶駕駛、火炮控制、雷達(dá)控制、導(dǎo)航和制導(dǎo)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等。伺服系統(tǒng)基本概念：運(yùn)動(dòng)規(guī)劃；坐標(biāo)系統(tǒng)；最小運(yùn)動(dòng)增量和分辨率；準(zhǔn)確度或精度；精密度與重復(fù)性；超調(diào)；調(diào)整時(shí)間；跟蹤誤差和穩(wěn)態(tài)誤差；振動(dòng)。以下功率指令信號去控制大功率負(fù)載。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離同步傳動(dòng)控制。通過運(yùn)動(dòng)指令對機(jī)械設(shè)備實(shí)施精確控制。目前三頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.2.1直流伺服電機(jī)及其控制

直流伺服電機(jī)分電磁式、永磁式、杯型電樞式、無槽電樞式、圓盤電樞式、無刷式等。直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)和直流電機(jī)相同。它由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。在定子上裝有磁極，電磁式伺服電機(jī)的定子磁極上繞有勵(lì)磁繞組。

直流伺服電機(jī)可采用電樞控制或磁場控制。

目前四頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)PWM晶體管功率放大器，即脈沖寬度調(diào)制晶體管功率放大器，它由兩部分組成：一部分是電壓—脈寬變換器，另一部分是開關(guān)式功率放大器。

脈寬調(diào)制PWM原理目前五頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)（1）伺服電機(jī)在PWM功率放大器驅(qū)動(dòng)下可以處于停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)三種狀態(tài)。（2）控制信號UI的特性決定了伺服電機(jī)的工作狀態(tài)。UI=0電機(jī)停止；UI>0電機(jī)正轉(zhuǎn)，|UI|越大正轉(zhuǎn)越快；UI<0電機(jī)反轉(zhuǎn)，|UI|越大反轉(zhuǎn)越快。

PWM功率放大器的脈寬調(diào)制波形

目前六頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)橋式PWM功率放大器目前七頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.2.2伺服電機(jī)的功率接口目前八頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)型的PWM功率放大器目前九頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)計(jì)算機(jī)和PWM功率放大器的接口

目前十頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前十一頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.2.3伺服系統(tǒng)檢測元件目前十二頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前十三頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前十四頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)循環(huán)碼000000000100010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111010011511111000目前十五頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前十六頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前十七頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.2.4直流伺服電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

伺服系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在伺服控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)除了要控制系統(tǒng)的功率主回路外，同時(shí)還要實(shí)時(shí)檢測伺服系統(tǒng)的狀態(tài)。典型的伺服系統(tǒng)中，除了PWM功率放大器之外，還有電壓負(fù)反饋、速度負(fù)反饋、位置負(fù)反饋等環(huán)節(jié)。

目前十八頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)系統(tǒng)組成目前十九頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)系統(tǒng)傳遞函數(shù)目前二十頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)系統(tǒng)仿真（連續(xù)）目前二十一頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)仿真結(jié)果1、角度響應(yīng)曲線2、速度響應(yīng)曲線3、控制輸出目前二十二頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)系統(tǒng)仿真（離散）目前二十三頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)角度階躍響應(yīng)曲線目前二十四頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)速度響應(yīng)曲線目前二十五頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)控制輸出目前二十六頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.3步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制6.3.1步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子為三對磁極，每相一對，相對的極屬一相，不過每一個(gè)定子磁極的磁靴上有許多小齒，轉(zhuǎn)子圓周上也有許多小齒，根據(jù)工作要求，定、轉(zhuǎn)子齒寬距必須相等。

（1）在同相的幾個(gè)磁極下，定、轉(zhuǎn)子齒應(yīng)同時(shí)對齊或同時(shí)錯(cuò)開，這樣才能使幾個(gè)磁極的作用相加，產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。（2）在不同相的磁極下，定、轉(zhuǎn)子齒的相對位置應(yīng)依次錯(cuò)開1/m齒距（m為相數(shù)），這樣才能在連續(xù)改變通電狀態(tài)下，獲得連續(xù)不變的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。

目前二十七頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)的齒距角θZ

θZ=2π/Nτ如果轉(zhuǎn)子有40個(gè)齒，那么，轉(zhuǎn)子的齒距角θZ為：θZ=360°/40=9°目前二十八頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前二十九頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作方式

為了使步進(jìn)電機(jī)能反向旋轉(zhuǎn)，對于圖6-22而言就是逆時(shí)針步進(jìn)，對各相的通電順序采用如下方式：ABC目前三十頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作方式

目前三十一頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作方式

目前三十二頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作方式

目前三十三頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作方式

目前三十四頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作方式

目前三十五頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作方式

目前三十六頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)6.3.3步進(jìn)電機(jī)的功率放大電路在實(shí)際應(yīng)用中，脈沖分配回路有各種構(gòu)成的辦法。最常用的是環(huán)行分配器電路，現(xiàn)在已漸漸采用微型計(jì)算機(jī)代替舊式的環(huán)行分配器；而在控制系統(tǒng)中，大量采用的是單片微型機(jī)。功率放大電路的結(jié)構(gòu)對步進(jìn)電機(jī)的性能有著十分重要的作用。功率放大電路有單電壓、雙電壓、斬波形、調(diào)頻調(diào)壓型和細(xì)分型等型式的電路。

目前三十七頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)（一）單電壓功率放大電路

單電壓功率放大電路是步進(jìn)電機(jī)控制中最簡單的一種驅(qū)動(dòng)電路。Ｌ是步進(jìn)電機(jī)的一相繞組電感；ＲＬ是繞組電阻；ＲＣ是外接電阻，也是限流電阻；Ｒd是續(xù)流電阻；Ｄ是續(xù)流二極管。

Tj=L/(RL+RC)回路的時(shí)間常數(shù)目前三十八頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)（二）雙電壓功率放大電路

雙電壓功率放大電路就是采用兩種工作電源電壓的功放電路。由于這兩種電源電壓分別是高壓和低壓電源，故也稱高低壓功率放大電路。目前三十九頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前四十頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前四十一頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前四十二頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前四十三頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前四十四頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前四十五頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)目前四十六頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)簡易四相步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)目前四十七頁\總數(shù)四十九頁\編于九點(diǎn)各種工作方式控制模型表工作方式PB3PB2PB1PB0控制模型單四拍000101H001002H010004H100008H雙四拍001103H011006H11000CH100109H目前四