第二章伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)之

第二章伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)之第1頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.1設(shè)計(jì)概述

2.1.1速度伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.2位置伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.3設(shè)計(jì)步驟

2.2負(fù)載的分析計(jì)算

2.2.1幾種典型負(fù)載

2.2.2負(fù)載的折算

2.2.3負(fù)載的綜合計(jì)算

2.3執(zhí)行元件的選擇

2.3.1執(zhí)行元件概述

2.3.2執(zhí)行電機(jī)的選擇

2.4檢測(cè)裝置的選擇

2.4.1伺服系統(tǒng)的測(cè)速與測(cè)角

2.4.2檢測(cè)裝置的選擇和設(shè)計(jì)

2.5信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和選擇

2.5.1概述

2.5.2相敏整流電路

2.5.3振幅調(diào)制線路

2.5.4脈沖寬度調(diào)制(PWM)線路

2.6放大裝置的設(shè)計(jì)和選擇

2.6.1功率放大裝置概述

2.6.2放大裝置的設(shè)計(jì)與選擇

2.7電源設(shè)備等裝置的設(shè)計(jì)第二章伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)第2頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1設(shè)計(jì)概述

速度控制系統(tǒng)和位置控制系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是：通過(guò)系統(tǒng)的執(zhí)行元件直接或經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)被控對(duì)象，完成要求的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。因此工程上對(duì)它們的技術(shù)要求，主要是圍繞著機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的要求。第3頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.1設(shè)計(jì)概述（舊版書(shū)：5–1）

2.1.1速度伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.2位置伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.3設(shè)計(jì)步驟

2.2負(fù)載的分析計(jì)算（舊版書(shū)：5–2）

2.2.1幾種典型負(fù)載

2.2.2負(fù)載的折算

2.2.3負(fù)載的綜合計(jì)算

2.3執(zhí)行元件的選擇（舊版書(shū)：5–3）

2.3.1執(zhí)行元件概述

2.3.2執(zhí)行電機(jī)的選擇

2.4檢測(cè)裝置的選擇（舊版書(shū)：第二章、5–4）

2.4.1伺服系統(tǒng)的測(cè)速與測(cè)角

2.4.2檢測(cè)裝置的選擇和設(shè)計(jì)

2.5信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.5.1概述

2.5.2相敏整流電路

2.5.3振幅調(diào)制線路

2.5.4脈沖寬度調(diào)制(PWM)

線路

2.6放大裝置的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.6.1功率放大裝置概述

2.6.2放大裝置的設(shè)計(jì)與選擇

2.7電源設(shè)備等裝置的設(shè)計(jì)（舊版書(shū)：5–4）第二章伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)第4頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1速度控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

速度調(diào)節(jié)要求：可逆性要求：?jiǎn)蜗蛘{(diào)速、可逆調(diào)速平滑性要求：有級(jí)調(diào)速、無(wú)級(jí)調(diào)速連續(xù)性要求：調(diào)速是連續(xù)的還是容許有間歇的。第5頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1速度控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.

系統(tǒng)輸出軸要求：最大轉(zhuǎn)速：nmax(r/min)、Ωmax(rad/s)、Vmax(m/s)最

低

平

穩(wěn)

轉(zhuǎn)

速：nmin(r/min)、Ωmin(rad/s)、Vmin(m/s)調(diào)速范圍D：第6頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1速度控制系統(tǒng)通常的技術(shù)指標(biāo)要求

3.

系統(tǒng)輸出軸上負(fù)載力矩變化時(shí)，控制精度技術(shù)指標(biāo)：轉(zhuǎn)速降?n（）：?n

=

n0

–

n

其

中：n0---控

制

信

號(hào)

一

定

的

情

況下

，理想的空載轉(zhuǎn)速

n

---控

制

信

號(hào)

一

定

的

情

況

下

，滿

載

時(shí)

的

轉(zhuǎn)

速靜差率δ

：﹪=﹪第7頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1速度控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

4.階

躍

輸

入

下

系

統(tǒng)

的

動(dòng)

態(tài)

響

應(yīng)

特

性

：最

大

超

調(diào)

量

%調(diào)

節(jié)

時(shí)

間

ts：偏

差

在

±5﹪

或

±2﹪

范

圍振

蕩

次

數(shù)

N第8頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1速度控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

5.負(fù)

載

擾

動(dòng)

下

的

動(dòng)

態(tài)

響

應(yīng)

特

性

：

階

躍

擾

動(dòng)

或

脈

沖

擾

動(dòng)

下

，最

大

轉(zhuǎn)

速

降

△nmax(或△

max或△Vmax)調(diào)

整

時(shí)

間

tsf

第9頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1速度控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

6.其它要求：工

作

制

的

要

求

：長(zhǎng)

期

連

續(xù)

運(yùn)

行

制

、間

歇

運(yùn)

行

制

、短

時(shí)

運(yùn)

行

制

。系

統(tǒng)

可

靠

性

要

求

：通

常

用

連

續(xù)

運(yùn)

行

無(wú)

故

障

時(shí)

間

來(lái)

衡

量

。使

用

壽

命使

用

環(huán)

境

條

件

：環(huán)

境

溫

度

、濕

度、振

動(dòng)、抗

沖

擊

、防

水、防

化、防

輻

射、電

源

條

件

的

限

制經(jīng)

濟(jì)

性

要

求

：生

產(chǎn)

成

本

、標(biāo)

準(zhǔn)

化

程

度結(jié)

構(gòu)

型

式

要

求

：體

積

、質(zhì)

量

、安

裝

特

點(diǎn)

等第10頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.1設(shè)計(jì)概述（舊版書(shū)：5–1）

2.1.1速度伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.2位置伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.3設(shè)計(jì)步驟

2.2負(fù)載的分析計(jì)算（舊版書(shū)：5–2）

2.2.1幾種典型負(fù)載

2.2.2負(fù)載的折算

2.2.3負(fù)載的綜合計(jì)算

2.3執(zhí)行元件的選擇（舊版書(shū)：5–3）

2.3.1執(zhí)行元件概述

2.3.2執(zhí)行電機(jī)的選擇

2.4檢測(cè)裝置的選擇（舊版書(shū)：第二章、5–4）

2.4.1伺服系統(tǒng)的測(cè)速與測(cè)角

2.4.2檢測(cè)裝置的選擇和設(shè)計(jì)

2.5信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.5.1概述

2.5.2相敏整流電路

2.5.3振幅調(diào)制線路

2.5.4脈沖寬度調(diào)制(PWM)

線路

2.6放大裝置的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.6.1功率放大裝置概述

2.6.2放大裝置的設(shè)計(jì)與選擇

2.7電源設(shè)備等裝置的設(shè)計(jì)（舊版書(shū)：5–4）第二章伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)第11頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2位置控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

速

度

調(diào)

節(jié)

要

求

：平滑性要求：有級(jí)調(diào)速、無(wú)級(jí)調(diào)速可逆性要求：?jiǎn)蜗蛘{(diào)速、可逆調(diào)速連續(xù)性要求：調(diào)速是連續(xù)的還是容許有間歇的。第12頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2位置控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.

系

統(tǒng)

輸

出

軸

要

求

：最大轉(zhuǎn)速：nmax(r/min)、Ωmax(rad/s)、Vmax(m/s)最

低

平

穩(wěn)

轉(zhuǎn)

速：nmin(r/min)、Ωmin(rad/s)、Vmin(m/s)調(diào)速范圍D：第13頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2位置伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

3.

系

統(tǒng)

靜

誤

差

es

(

系

統(tǒng)

靜

差)

隨動(dòng)系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)成無(wú)靜差系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)靜止協(xié)調(diào)時(shí)，沒(méi)有位置誤差。但實(shí)際系統(tǒng)存在非線性因素，如：測(cè)角元件的分辨率有限、系統(tǒng)輸出端機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分存在干摩擦等等，都將給系統(tǒng)造成一定

的

靜

誤

差

。第14頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2位置控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

4.階

躍

輸

入

下

系

統(tǒng)

的

動(dòng)

態(tài)

響

應(yīng)

特

性

：最

大

超

調(diào)

量

%調(diào)

節(jié)

時(shí)

間

ts：偏

差

在

±5﹪

或

±2﹪

范

圍振

蕩

次

數(shù)

N第15頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2位置控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

等

速

跟

蹤

時(shí)，負(fù)

載

擾

動(dòng)

下

的

動(dòng)態(tài)

響

應(yīng)

特

性

：最

大

誤

差

角

em

f過(guò)

渡

過(guò)

程

時(shí)

間

tsf

第16頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2位置控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

6.

系

統(tǒng)

跟

蹤

狀

態(tài)

下

的

誤

差

指

標(biāo)

：速度誤差ev最大正弦誤差em相對(duì)精度指標(biāo)：

速

度

品

質(zhì)

系

數(shù)

Kv:(1/s)

加

速

度

品

質(zhì)

系

數(shù)

Ka:

(1/s2)

第17頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2位置控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

7.

頻率響應(yīng)特性指標(biāo)要求振

蕩

指

標(biāo)

Mp:位

置

伺

服

系

統(tǒng)

閉

環(huán)

幅

頻

特

性A

(

p

)

的

最

大

值

與

A(0)

的

比

值

；(一

般

位

置

伺

服

系

統(tǒng)

無(wú)

靜差：A(0)=1)頻

帶

寬

度

ωb:閉

環(huán)

幅

頻

特

性

A(

b)

=

0.707

時(shí)

的

角

頻

率。相

角

儲(chǔ)

量

γ第18頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2位置控制系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

8.其它要求：工

作

制

的

要

求

：長(zhǎng)

期

連

續(xù)

運(yùn)

行

制

、間

歇

運(yùn)

行

制

、短

時(shí)

運(yùn)

行

制

。系

統(tǒng)

可

靠

性

要

求

：通

常

用

連

續(xù)

運(yùn)

行

無(wú)

故

障

時(shí)

間

來(lái)

衡

量

。使

用

壽

命使

用

環(huán)

境

條

件

：環(huán)

境

溫

度

、濕

度、振

動(dòng)、抗

沖

擊

、防

水、防

化、防

輻

射、電

源

條

件

的

限

制經(jīng)

濟(jì)

性

要

求

：生

產(chǎn)

成

本

、標(biāo)

準(zhǔn)

化

程

度結(jié)

構(gòu)

型

式

要

求

：體

積

、質(zhì)

量

、安

裝

特

點(diǎn)

等第19頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.1設(shè)計(jì)概述（舊版書(shū)：5–1）

2.1.1速度伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.2位置伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.3設(shè)計(jì)步驟

2.2負(fù)載的分析計(jì)算（舊版書(shū)：5–2）

2.2.1幾種典型負(fù)載

2.2.2負(fù)載的折算

2.2.3負(fù)載的綜合計(jì)算

2.3執(zhí)行元件的選擇（舊版書(shū)：5–3）

2.3.1執(zhí)行元件概述

2.3.2執(zhí)行電機(jī)的選擇

2.4檢測(cè)裝置的選擇（舊版書(shū)：第二章、5–4）

2.4.1伺服系統(tǒng)的測(cè)速與測(cè)角

2.4.2檢測(cè)裝置的選擇和設(shè)計(jì)

2.5信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.5.1概述

2.5.2相敏整流電路

2.5.3振幅調(diào)制線路

2.5.4脈沖寬度調(diào)制(PWM)

線路

2.6放大裝置的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.6.1功率放大裝置概述

2.6.2放大裝置的設(shè)計(jì)與選擇

2.7電源設(shè)備等裝置的設(shè)計(jì)（舊版書(shū)：5–4）第二章伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)第20頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、系統(tǒng)方案的制訂與穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師應(yīng)該熟悉市場(chǎng)上供應(yīng)的元器件和材料了解新產(chǎn)品資料了解國(guó)內(nèi)加工工藝和檢驗(yàn)技術(shù)水平追蹤新元器件、新工藝和新技術(shù)的發(fā)展密切關(guān)注電力電子學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)2.1.3伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟第21頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，在充分掌握上述信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)技術(shù)要求，制訂出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。選定系統(tǒng)各主要元部件的形式確定各部件的接口方式、系統(tǒng)控制方式確定系統(tǒng)的主干線路、輔助線路及電源型式第22頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算執(zhí)行元件的計(jì)算和選擇功率放大器的選擇和計(jì)算敏感元件的確定中間控制電路的確定傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)第23頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月檢驗(yàn)各部件之間輸入、輸出的功率匹配以及精度解決信號(hào)的有效傳遞、綜合疊加、信號(hào)形成與變換，以及級(jí)間耦合匹配等問(wèn)題。

!要為引入校正補(bǔ)償裝置留有余地，盡量照顧到改善動(dòng)態(tài)性能及綜合校正的方便第24頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型即推導(dǎo)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)或閉環(huán)傳遞函數(shù)或建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程它是進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)推導(dǎo)過(guò)程中，需作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和近似線性化處理必要時(shí)需對(duì)有關(guān)元部件的特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，以獲得必要的數(shù)據(jù)第25頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析綜合研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)決定校正裝置的形式和參數(shù)以及提高動(dòng)態(tài)品質(zhì)的措施第26頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、模擬試驗(yàn)第27頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)研理論設(shè)計(jì)調(diào)試穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)推導(dǎo)傳遞函數(shù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)第28頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、調(diào)研

1.選定伺服系統(tǒng)各部件型號(hào)；

2.確定各部件間接口方式；

3.選擇伺服系統(tǒng)的控制方案；

4.確定伺服系統(tǒng)的主干線路、輔助線路及電源二、理論設(shè)計(jì)

1.穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)

負(fù)載分析計(jì)算選擇執(zhí)行電機(jī)選擇檢測(cè)元件信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和選擇放大裝置的設(shè)計(jì)和選擇電源設(shè)備等裝置的設(shè)計(jì)和選擇

2.傳遞函數(shù)的推導(dǎo)

3.動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)希望特性的繪制

設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)三、調(diào)試第29頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.1設(shè)計(jì)概述（舊版書(shū)：5–1）

2.1.1速度伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.2位置伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.3設(shè)計(jì)步驟

2.2負(fù)載的分析計(jì)算（舊版書(shū)：5–2）

2.2.1幾種典型負(fù)載

2.2.2負(fù)載的折算

2.2.3負(fù)載的綜合計(jì)算

2.3執(zhí)行元件的選擇（舊版書(shū)：5–3）

2.3.1執(zhí)行元件概述

2.3.2執(zhí)行電機(jī)的選擇

2.4檢測(cè)裝置的選擇（舊版書(shū)：第二章、5–4）

2.4.1伺服系統(tǒng)的測(cè)速與測(cè)角

2.4.2檢測(cè)裝置的選擇和設(shè)計(jì)

2.5信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.5.1概述

2.5.2相敏整流電路

2.5.3振幅調(diào)制線路

2.5.4脈沖寬度調(diào)制(PWM)

線路

2.6放大裝置的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.6.1功率放大裝置概述

2.6.2放大裝置的設(shè)計(jì)與選擇

2.7電源設(shè)備等裝置的設(shè)計(jì)（舊版書(shū)：5–4）第二章伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)第30頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1幾種典型負(fù)載

直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)干

摩

擦

負(fù)

載粘

性

摩

擦

負(fù)

載慣性負(fù)

載干

摩

擦

力

Fc

（N）:

Fc

=

|Fc|·

Sign

V

式中：V

--

負(fù)

載

線

速

度干

摩

擦

力

矩

Mc

（N·

m）:

Mc

=

|Mc|·

Sign

Ω

式中：Ω

--

負(fù)

載

角

速

度粘

性

摩

擦

力

矩

Mb

（N·

m）:

Mb

=

b2

Ω

式中：b2(N·s·m)

–

粘性摩擦系數(shù)慣

性

力

矩

MJ（N·

m）:

MJ

=

J·ε式中：ε（rad/s2)

--

負(fù)

載

角

加

速

度粘

性

摩

擦

力

Fb

（N）:

Fb

=

b1

V

式中：b1(N·s/m)–

粘性摩擦系數(shù)慣

性

力

Fm

（N）:

Fm

=

m·a

式中：a(m/s2)

--

負(fù)

載

線

加

速

度1.2.3.第31頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1幾種典型負(fù)載直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)位能

負(fù)

載彈性負(fù)載風(fēng)阻負(fù)載重

力

W（N）:

W

=

m·g不

平

衡

力

矩

MW

（N·

m）彈

性

力

矩

Mk

（N·

m）:

Mk

=

k2

Φ

式中：k2(N·m/rad)

–

彈性摩擦系數(shù)

Φ

–角位移風(fēng)

阻

力

矩

Mt（N·

m）:

Mt

=

f2·Ω2

式中：f2（N·

m·s2)

–

風(fēng)阻系數(shù)彈力Fk

(N):

Fk

=

k1

L

式中：K1(N/m)–彈性摩擦系數(shù)L(m)–線位移風(fēng)

阻

力

Ft

（N）:

Ft

=

f1·V2

式中：f1(N·s2/m2)

–

風(fēng)阻系數(shù)4.5.6.第32頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.1設(shè)計(jì)概述（舊版書(shū)：5–1）

2.1.1速度伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.2位置伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.3設(shè)計(jì)步驟

2.2負(fù)載的分析計(jì)算（舊版書(shū)：5–2）

2.2.1幾種典型負(fù)載

2.2.2負(fù)載的折算

2.2.3負(fù)載的綜合計(jì)算

2.3執(zhí)行元件的選擇（舊版書(shū)：5–3）

2.3.1執(zhí)行元件概述

2.3.2執(zhí)行電機(jī)的選擇

2.4檢測(cè)裝置的選擇（舊版書(shū)：第二章、5–4）

2.4.1伺服系統(tǒng)的測(cè)速與測(cè)角

2.4.2檢測(cè)裝置的選擇和設(shè)計(jì)

2.5信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.5.1概述

2.5.2相敏整流電路

2.5.3振幅調(diào)制線路

2.5.4脈沖寬度調(diào)制(PWM)

線路

2.6放大裝置的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.6.1功率放大裝置概述

2.6.2放大裝置的設(shè)計(jì)與選擇

2.7電源設(shè)備等裝置的設(shè)計(jì)（舊版書(shū)：5–4）第二章伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)第33頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2負(fù)載的折算1.單軸傳動(dòng)2.多軸傳動(dòng)3.直

線

運(yùn)

動(dòng)

與

旋轉(zhuǎn)

運(yùn)

動(dòng)

轉(zhuǎn)

換直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮減速比i考

慮

傳

動(dòng)

效

率η負(fù)載參數(shù)的折算單軸傳動(dòng)多軸傳動(dòng)第34頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2負(fù)載的折算1.單軸傳動(dòng)2.多軸傳動(dòng)3.直

線

運(yùn)

動(dòng)

與

旋轉(zhuǎn)

運(yùn)

動(dòng)

轉(zhuǎn)

換直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮減速比i考

慮

傳

動(dòng)

效

率η負(fù)載參數(shù)的折算單軸傳動(dòng)多軸傳動(dòng)第35頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月直線運(yùn)動(dòng)電機(jī)負(fù)載FΣ=Fc+Fb+Fm=Fc+b1v+(md+mz)·a式中:

FΣ

----電機(jī)軸受到的合力

md----

電機(jī)動(dòng)子質(zhì)量

mz----

負(fù)載質(zhì)量第36頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2負(fù)載的折算1.單軸傳動(dòng)2.多軸傳動(dòng)3.直

線

運(yùn)

動(dòng)

與

旋轉(zhuǎn)

運(yùn)

動(dòng)

轉(zhuǎn)

換直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮減速比i考

慮

傳

動(dòng)

效

率η負(fù)載參數(shù)的折算單軸傳動(dòng)多軸傳動(dòng)第37頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電機(jī)負(fù)載MΣ

=Mc+MJ=Mc+(Jd+Jz)·ε式中:

MΣ

----電機(jī)軸受到的合力矩

Jd

----

電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

Jz

----

負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量第38頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2負(fù)載的折算1.單軸傳動(dòng)2.多軸傳動(dòng)3.直

線

運(yùn)

動(dòng)

與

旋轉(zhuǎn)

運(yùn)

動(dòng)

轉(zhuǎn)

換直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮減速比i考

慮

傳

動(dòng)

效

率η負(fù)載參數(shù)的折算單軸傳動(dòng)多軸傳動(dòng)第39頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月考慮減速比iz22z11z31z21z12z32123電機(jī)負(fù)載Ωd=i·ΩzΦd=i·Φz(mì)εd=i·εzi=i1·i2·i3

式

中：

i1

、i2、i3

----各級(jí)齒輪減速比

i----齒輪減速器總的減速比第40頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2負(fù)載的折算1.單軸傳動(dòng)2.多軸傳動(dòng)3.直

線

運(yùn)

動(dòng)

與

旋轉(zhuǎn)

運(yùn)

動(dòng)

轉(zhuǎn)

換直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮減速比i考

慮

傳

動(dòng)

效

率η負(fù)載參數(shù)的折算單軸傳動(dòng)多軸傳動(dòng)第41頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月考慮傳動(dòng)效率ηz22z11z31z21z12z32123電機(jī)負(fù)載電機(jī)的輸出功率與負(fù)載消耗功率相等

Md·Ωd=MZ·ΩZMd=---------MZi·ηΩd=i·Ωzη第42頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2負(fù)載的折算1.單軸傳動(dòng)2.多軸傳動(dòng)3.直

線

運(yùn)

動(dòng)

與

旋轉(zhuǎn)

運(yùn)

動(dòng)

轉(zhuǎn)

換直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮減速比i考

慮

傳

動(dòng)

效

率η負(fù)載參數(shù)的折算單軸傳動(dòng)多軸傳動(dòng)第43頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載參數(shù)的折算第44頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載參數(shù)的折算第45頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載參數(shù)的折算第46頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2負(fù)載的折算1.單軸傳動(dòng)2.多軸傳動(dòng)3.直

線

運(yùn)

動(dòng)

與

旋轉(zhuǎn)

運(yùn)

動(dòng)

轉(zhuǎn)

換直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮減速比i考

慮

傳

動(dòng)

效

率η負(fù)載參數(shù)的折算單軸傳動(dòng)多軸傳動(dòng)第47頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單軸傳動(dòng)已

知：負(fù)

載

W

=

m

g

，轉(zhuǎn)

子

轉(zhuǎn)

動(dòng)

慣

量

Jd，轆

輪

轉(zhuǎn)

動(dòng)

慣

量

Jp，直

徑

2R，電

機(jī)

和

轆

輪

的

角

速

度

為

Ω

，負(fù)

載

線

速

度

v

=

Ω

·R提升負(fù)載時(shí)，電機(jī)軸上的總負(fù)載力矩下降負(fù)載時(shí)，電機(jī)軸上的總負(fù)載力矩MΣ=MJ-MW=(Jd+JP+m·R2)·ε2

-

W·R電

機(jī)負(fù)

載轆

輪W

MΣ=MJ

+MW=

(Jd+JP

+m·R2)·ε1

+W·R第48頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2負(fù)載的折算1.單軸傳動(dòng)2.多軸傳動(dòng)3.直

線

運(yùn)

動(dòng)

與

旋轉(zhuǎn)

運(yùn)

動(dòng)

轉(zhuǎn)

換直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮減速比i考

慮

傳

動(dòng)

效

率η負(fù)載參數(shù)的折算單軸傳動(dòng)多軸傳動(dòng)第49頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

多軸傳動(dòng)電

機(jī)負(fù)

載轆

輪Wz22z11z31z21z12z32123若

電

機(jī)

軸

與

轆

輪

之

間

存

在

減

速比

i

和

傳

動(dòng)

效

率

η

，則提升負(fù)載時(shí)，電機(jī)軸上的總負(fù)載力矩

MΣ=MJ’+MW’=

(Jd+)·ε1’+.

下放負(fù)載時(shí)，電機(jī)軸上的總負(fù)載力矩

MΣ=MJ’-MW’=

(Jd+)·ε2’-.

第50頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.1設(shè)計(jì)概述（舊版書(shū)：5–1）

2.1.1速度伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.2位置伺服系統(tǒng)通常的技術(shù)要求

2.1.3設(shè)計(jì)步驟

2.2負(fù)載的分析計(jì)算（舊版書(shū)：5–2）

2.2.1幾種典型負(fù)載

2.2.2負(fù)載的折算

2.2.3負(fù)載的綜合計(jì)算

2.3執(zhí)行元件的選擇（舊版書(shū)：5–3）

2.3.1執(zhí)行元件概述

2.3.2執(zhí)行電機(jī)的選擇

2.4檢測(cè)裝置的選擇（舊版書(shū)：第二章、5–4）

2.4.1伺服系統(tǒng)的測(cè)速與測(cè)角

2.4.2檢測(cè)裝置的選擇和設(shè)計(jì)

2.5信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.5.1概述

2.5.2相敏整流電路

2.5.3振幅調(diào)制線路

2.5.4脈沖寬度調(diào)制(PWM)

線路

2.6放大裝置的設(shè)計(jì)和選擇（舊版書(shū)：5–4）

2.6.1功率放大裝置概述

2.6.2放大裝置的設(shè)計(jì)與選擇

2.7電源設(shè)備等裝置的設(shè)計(jì)（舊版書(shū)：5–4）第二章伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)第51頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3負(fù)載的綜合計(jì)算負(fù)

載

運(yùn)

動(dòng)

有

規(guī)

律負(fù)

載

運(yùn)

動(dòng)

沒(méi)

有

固

定

規(guī)

律負(fù)載力矩不僅與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，還與運(yùn)動(dòng)狀況有關(guān)。第52頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

負(fù)載運(yùn)動(dòng)有規(guī)律龍

門

刨

床

工

作

臺(tái)

的

控

制

系

統(tǒng)：執(zhí)

行

電

動(dòng)

機(jī)

轉(zhuǎn)

子

的

轉(zhuǎn)

動(dòng)

慣

量

Jd,減

速

齒

輪

組