各種電機(jī)控制方式介紹演示文稿

各種電機(jī)控制方式介紹演示文稿本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分各種電機(jī)控制方式介紹本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分主要內(nèi)容步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)1無(wú)刷直流電機(jī)控制

2永磁同步電動(dòng)機(jī)控制3總結(jié)與展望4本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分步進(jìn)電機(jī)的工作原理當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分步進(jìn)電機(jī)的分類步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）

反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）

混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度。而五相步進(jìn)角一般為0.72度。

單相式步進(jìn)電機(jī)等本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分步進(jìn)電機(jī)的一些基本參數(shù)電機(jī)固有步距角步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)保持轉(zhuǎn)矩（HOLDINGTORQUE）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩DETENTTORQUE本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分電機(jī)固有步距角它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°），這個(gè)步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。在沒(méi)有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則‘相數(shù)’將變得沒(méi)有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分保持轉(zhuǎn)矩（HOLDINGTORQUE）是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說(shuō)2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分起動(dòng)轉(zhuǎn)矩DETENTTORQUE

是指步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENTTORQUE在國(guó)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒(méi)有DETENTTORQUE。本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分步進(jìn)電機(jī)的一些特點(diǎn)一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分4線步進(jìn)電機(jī)控制本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分單片機(jī)中的程序#define uchar unsignedchar#defineuint unsignedint#include<reg52.h>uchar cnt=0;void main(void) { TMOD=0x21; //T0工作在方式1，T1工作在方式2自動(dòng)重裝

TL0=0x00; EA=1; ET0=1; TR0=1; while(1){;}

} //產(chǎn)生脈沖波形voidTimer0(void)interrupt1using1 { TH0=0x00; TL0=0x00; switch(cnt) { case0:P2=0x03; break; case1:P2=0x06; break; case2:P2=0x0c; break; case3:P2=0x09; break; default: break; } ++cnt; if(cnt==4)cnt=0; }本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分無(wú)刷直流電機(jī)（BLDCM）的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)秀的線形機(jī)械特性較寬的調(diào)速范圍大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制方法較簡(jiǎn)單利用電子換向替代了機(jī)械換向，沒(méi)有磨損、火花，噪聲大大減小本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分無(wú)刷直流電機(jī)三相全控電路對(duì)于全橋式功率驅(qū)動(dòng)，其常見(jiàn)導(dǎo)通方式有兩兩導(dǎo)通方式(120°導(dǎo)通方式)和三三導(dǎo)通方式(180°導(dǎo)通方式)。本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分兩兩導(dǎo)通方式兩兩導(dǎo)通方式是指每一時(shí)刻電機(jī)都有兩相導(dǎo)通，第三相懸空，各相的導(dǎo)通順序與時(shí)間由位置檢測(cè)電路獲得的轉(zhuǎn)子信號(hào)決定。在三相橋式電路工作時(shí)，任意時(shí)刻只允許兩個(gè)管子導(dǎo)通，每個(gè)管子導(dǎo)通120°電角度，每次一個(gè)管子導(dǎo)通，逆變橋就進(jìn)行一次換相，換相一次的電角度為60°，每個(gè)周期換相6次。每經(jīng)過(guò)一次換相，合成轉(zhuǎn)矩的方向就轉(zhuǎn)過(guò)60°電角度，一個(gè)周期能轉(zhuǎn)矩要經(jīng)過(guò)六次方向變換，使得轉(zhuǎn)矩波動(dòng)比三相半橋式驅(qū)動(dòng)電路要平緩得多。由圖所示，功率器件按照、、……、的順序進(jìn)行導(dǎo)通。本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分三三導(dǎo)通方式是指每一瞬間逆變橋均有三只功率管器件同時(shí)導(dǎo)通。同兩兩導(dǎo)通方式相比，也是每隔1/6周期(60°電角度)換相一次，其硬件原理完全相同。只是功率管器件的導(dǎo)通次序不同，每一功率管器件導(dǎo)通180°電角度。三三導(dǎo)通方式可以更進(jìn)一步提高繞組的利用率，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。但值得注意的是三三導(dǎo)通方式在換相時(shí)刻容易導(dǎo)致同一橋的上、下橋臂同時(shí)導(dǎo)通，損壞功率管。如圖所示，功率器件按照、、…

…、的順序?qū)ā１疚臋n共52頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分獲得電機(jī)位置或速度的實(shí)時(shí)信息的方法依靠霍耳元件或者碼盤來(lái)獲得位置、速度信號(hào)缺點(diǎn)：增加了器件成本，在無(wú)法加裝傳感器的時(shí)候無(wú)效無(wú)傳感器(Sensorless)方法反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)法三次諧波分析法Kalman預(yù)測(cè)法缺點(diǎn)：局限于反電動(dòng)勢(shì)為梯形的BLDCM，而且有的需要加裝特別的外部電路，在一些場(chǎng)合下無(wú)法實(shí)現(xiàn)；有的算法復(fù)雜，會(huì)造成較大的實(shí)時(shí)誤差，也不是很實(shí)用本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分七段式的空間矢量法(SVPWM，SpaceVectorPWM)本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分濾波在采樣的過(guò)程中往往會(huì)引入較多的噪聲，需要進(jìn)行濾波存在扇區(qū)邊界切換問(wèn)題在旋轉(zhuǎn)矢量跨越邊界的時(shí)候，由于某一基本矢量作用時(shí)間太短會(huì)導(dǎo)致采樣無(wú)法完成，這個(gè)時(shí)候，可以通過(guò)限制作用時(shí)間最小值來(lái)保證采樣過(guò)程正常進(jìn)行，但這樣必然會(huì)使生成的正弦波發(fā)生畸變本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分無(wú)位置、速度傳感器下電機(jī)控制啟動(dòng)過(guò)程：由于整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有傳感器以獲得電機(jī)的實(shí)際位置，如果從任意位置啟動(dòng)，可能會(huì)造成電機(jī)反轉(zhuǎn)甚至啟動(dòng)完全失敗，因此需要對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行初始化，即把后面控制算法中涉及到的轉(zhuǎn)子角度的初始值清零。我們采用的初始化方法是生成一個(gè)固定的PWM脈沖序列，該序列的特點(diǎn)是只作用于在某一相，最后將電機(jī)鎖定于某一磁極，達(dá)到了初始化的目的。正常運(yùn)轉(zhuǎn)：目前我們采用TI公司的TMS320LF2407A作為控制的DSP，該DSP本身具備PWM控制寄存器，通過(guò)較簡(jiǎn)單的程序就能完成前面所述的七段法SVPWM波的輸出。本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分編碼盤測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速、位置軸碼盤發(fā)光裝置VccVcc發(fā)光裝置本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分電機(jī)速度與位置檢測(cè)方法T法測(cè)量電機(jī)速度M法測(cè)速M(fèi)/T法測(cè)速本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分T法測(cè)量電機(jī)速度本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分M法測(cè)速本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分M/T法測(cè)速本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分一、課題背景及研究意義國(guó)內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)暴露的缺點(diǎn)：1.體積大、控制精度低、可靠性不高2.易受外界環(huán)境干擾，抗擾性差3.引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，成本造價(jià)高智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.智能算法2.配以先進(jìn)的控制器3.采用無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀上海研究所低端產(chǎn)品大連儀表廠模擬量輸入鞍山閥門廠可靠性低上海萬(wàn)迅精度不高無(wú)刷直流電機(jī)1.有位置傳感器優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，較成熟，的工業(yè)級(jí)別缺點(diǎn)：抗擾性，可靠性，應(yīng)的用范圍2.無(wú)位置傳感器優(yōu)點(diǎn)：可靠性，抗擾性，體的積變小缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，電機(jī)的功率不大Rockwell智能化SIEMENS一體化結(jié)構(gòu)SIPOS變頻控制ABB數(shù)字化處理本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分abcd(a)主控板和驅(qū)動(dòng)板；(b)滾珠絲杠及齒輪箱；(c)手動(dòng)柄；(d)電機(jī)SIPOS公司SIPOS5Flash智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分三、主要研究工作算法研究

1.滑模變結(jié)構(gòu)圖1-1切換面上三種點(diǎn)的特性示意圖A通常點(diǎn)、B起始點(diǎn)、C終止點(diǎn)

1.滑動(dòng)模態(tài)存在

2.可達(dá)性

3.穩(wěn)定性本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)滑模面控制函數(shù)本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分圖1-2三層結(jié)構(gòu)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2.模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第44頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分圖1-3模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑模系統(tǒng)方框圖3、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑模變結(jié)構(gòu)本文檔共52頁(yè)；當(dāng)前第45頁(yè)；編輯于星期三\22點(diǎn)10分圖