程憲平機(jī)電傳動(dòng)與控制(第三版)課件

程憲平《機(jī)電傳動(dòng)與控制(第三版)》課件目錄緒論電機(jī)原理與特性電力電子技術(shù)基礎(chǔ)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例01緒論Chapter

機(jī)電傳動(dòng)與控制的發(fā)展歷程工業(yè)革命時(shí)期機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，如蒸汽機(jī)、水輪機(jī)等。電氣時(shí)代電動(dòng)機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，使得機(jī)械傳動(dòng)和控制技術(shù)進(jìn)入電氣時(shí)代?，F(xiàn)代技術(shù)發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電傳動(dòng)與控制技術(shù)不斷更新?lián)Q代，智能化、自動(dòng)化成為發(fā)展趨勢(shì)。01020304通過精確的傳動(dòng)和控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。提高生產(chǎn)效率精確的傳動(dòng)和控制技術(shù)可以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。保證產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)化傳動(dòng)和控制方式，降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。降低能耗通過自動(dòng)化和智能化的控制，減少人工操作，提高生產(chǎn)安全性。提高安全性機(jī)電傳動(dòng)與控制的重要性農(nóng)業(yè)機(jī)械、灌溉系統(tǒng)等領(lǐng)域的傳動(dòng)與控制系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、火力發(fā)電等領(lǐng)域的傳動(dòng)與控制系統(tǒng)。自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等。地鐵、高鐵、飛機(jī)等領(lǐng)域的傳動(dòng)與控制系統(tǒng)。電力行業(yè)制造業(yè)交通行業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)電傳動(dòng)與控制的應(yīng)用領(lǐng)域02電機(jī)原理與特性Chapter直流電機(jī)是利用磁場(chǎng)和電流的相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的電機(jī)。直流電機(jī)的特性包括轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性和效率-功率特性，其性能可以通過調(diào)節(jié)輸入電壓或勵(lì)磁電流來改變。直流電機(jī)原理與特性直流電機(jī)特性直流電機(jī)原理交流電機(jī)是利用磁場(chǎng)和電流的相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的電機(jī)，常見的交流電機(jī)有異步電機(jī)和同步電機(jī)。交流電機(jī)的特性包括轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性和效率-功率特性，其性能受到電源頻率、電壓和極數(shù)等因素的影響。交流電機(jī)原理交流電機(jī)特性交流電機(jī)原理與特性步進(jìn)電機(jī)原理步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，其旋轉(zhuǎn)角度和速度可以通過改變輸入的脈沖信號(hào)來控制。步進(jìn)電機(jī)特性步進(jìn)電機(jī)具有定位精度高、響應(yīng)速度快、慣性小等特性，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等領(lǐng)域。步進(jìn)電機(jī)原理與特性伺服電機(jī)原理伺服電機(jī)是一種將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，其旋轉(zhuǎn)角度和速度可以通過改變輸入的電信號(hào)來控制。伺服電機(jī)特性伺服電機(jī)具有高精度、快速響應(yīng)、低噪音等特性，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化設(shè)備和控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。伺服電機(jī)原理與特性03電力電子技術(shù)基礎(chǔ)Chapter01020304電力電子器件概述電力電子器件是用于轉(zhuǎn)換和控制電能的電子器件，具有高效、節(jié)能、小型化等特點(diǎn)。半控型器件如晶體管、可關(guān)斷晶閘管等，可以通過控制信號(hào)控制其導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)。不可控器件如硅整流管和可控硅整流器，其工作原理是基于PN結(jié)的伏安特性進(jìn)行整流。全控型器件如絕緣柵雙極晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)管等，可以通過控制信號(hào)控制其通斷狀態(tài)。電力電子器件的原理與特性單相整流電路單相整流電路由一個(gè)或多個(gè)整流二極管組成，分為半波整流和全波整流兩種。三相整流電路三相整流電路由三個(gè)單相整流電路組成，輸出電壓更加平穩(wěn)，常用于大功率場(chǎng)合。整流電路的工作原理整流電路的作用是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，其工作原理基于二極管的單向?qū)щ娦?。整流電路的原理與特性03三相逆變電路三相逆變電路由三個(gè)單相逆變電路組成，輸出電壓和頻率更加可調(diào)，常用于交流電機(jī)控制。01逆變電路的工作原理逆變電路的作用是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，其工作原理基于開關(guān)管的高速通斷。02單相逆變電路單相逆變電路由一個(gè)或多個(gè)開關(guān)管組成，通過高速通斷實(shí)現(xiàn)交流電輸出。逆變電路的原理與特性降壓斬波電路降壓斬波電路用于降低直流電壓，通過控制開關(guān)管的通斷時(shí)間實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。升壓斬波電路升壓斬波電路用于提高直流電壓，通過改變開關(guān)管的通斷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)電壓的升降調(diào)節(jié)。直流斬波電路的工作原理直流斬波電路的作用是調(diào)節(jié)直流電壓或電流的幅度，其工作原理基于開關(guān)管的通斷控制。直流斬波電路的原理與特性04控制系統(tǒng)基礎(chǔ)Chapter123控制系統(tǒng)是由控制器、受控對(duì)象和反饋通路組成的整體。控制系統(tǒng)的定義按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，如控制方式、控制精度、控制速度等，可以將控制系統(tǒng)分為多種類型?？刂葡到y(tǒng)的分類控制系統(tǒng)由控制器、受控對(duì)象和反饋通路三部分組成，其中控制器負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)受控對(duì)象的輸出，使其達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)值。控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的基本概念建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型需要先確定系統(tǒng)的輸入和輸出，然后通過實(shí)驗(yàn)或理論分析得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)或狀態(tài)方程。建立數(shù)學(xué)模型的步驟傳遞函數(shù)是控制系統(tǒng)的一種數(shù)學(xué)模型，它描述了系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)特性。傳遞函數(shù)狀態(tài)方程是描述系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變量的微分方程，它包含了系統(tǒng)內(nèi)部所有狀態(tài)變量的變化規(guī)律。狀態(tài)方程控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)之一，它決定了系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后能否恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。穩(wěn)態(tài)誤差分析穩(wěn)態(tài)誤差是衡量控制系統(tǒng)精度的重要指標(biāo)，它反映了系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)對(duì)設(shè)定值的偏離程度。動(dòng)態(tài)性能分析動(dòng)態(tài)性能反映了系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度和超調(diào)量等性能指標(biāo)，是評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)好壞的重要依據(jù)?？刂葡到y(tǒng)的性能分析控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法經(jīng)典控制理論設(shè)計(jì)方法經(jīng)典控制理論主要采用根軌跡法和頻率法等設(shè)計(jì)控制器，以達(dá)到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性要求?，F(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代控制理論主要采用狀態(tài)空間法設(shè)計(jì)控制器，以達(dá)到最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制等高級(jí)控制目標(biāo)。05機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例Chapter數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控機(jī)床是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床，通過數(shù)字控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的加工。數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括主軸、進(jìn)給和傳動(dòng)裝置等部分，通過精確控制實(shí)現(xiàn)高精度的加工。數(shù)控機(jī)床的控制技術(shù)數(shù)控機(jī)床的控制技術(shù)主要包括計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)反饋系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的精確控制。數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例工業(yè)機(jī)器人概述工業(yè)機(jī)器人是一種自動(dòng)化、智能化的機(jī)械設(shè)備，能夠代替人工完成危險(xiǎn)、繁重、重復(fù)的工作。工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括關(guān)節(jié)、連桿和傳動(dòng)裝置等部分，通過精確控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種動(dòng)作。工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)主要包括運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳感器等，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的精確控制。工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例自動(dòng)化生產(chǎn)線是一種高度自動(dòng)化的生產(chǎn)流程，通過自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)性和高效性。自動(dòng)化生產(chǎn)線概述自動(dòng)化生產(chǎn)線的傳動(dòng)系統(tǒng)