《自動(dòng)控制原理與應(yīng)用》課件第8章

第8章位置隨動(dòng)系統(tǒng)8.1概述

8.2位置隨動(dòng)系統(tǒng)的組成及工作原理

8.3位置隨動(dòng)系統(tǒng)的控制特點(diǎn)與實(shí)例分析

8.1概

述

電位器式的小功率位置隨動(dòng)系統(tǒng)，其原理圖如圖8-1所示，它由以下五個(gè)部分組成。圖

8-1電位器式位置隨動(dòng)系統(tǒng)原理圖

1．位置傳感器

由電位器RP1和RP2組成位置(角度)傳感器。RP1是給定位置傳感器，其轉(zhuǎn)軸與操縱輪連接，發(fā)出轉(zhuǎn)角給定信號(hào)θ*m；RP2是反饋位置傳感器，其轉(zhuǎn)軸通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與負(fù)載的轉(zhuǎn)軸相連，得到轉(zhuǎn)角反饋信號(hào)θm。兩個(gè)電位器由同一個(gè)直流電源Us供電，使電位器輸出電壓U*和U，直接將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓量。偏差電壓ΔU=U*-U反映了給定與反饋的轉(zhuǎn)角誤差Δθm=θ*m－θm，通過(guò)放大器等環(huán)節(jié)拖動(dòng)負(fù)載，最終消滅誤差。

2．電壓比較放大器(A)兩個(gè)電位器輸出的偏差電壓ΔU在放大器A中進(jìn)行放大，發(fā)出控制信號(hào)Uc。由于ΔU是可正可負(fù)的，因此，放大器必須具有鑒別電壓極性的能力，輸出的控制電壓Uc也必須是可逆的。

3．電力電子變換器(UPE)

它主要起功率放大的作用(同時(shí)也放大了電壓)，而且必須是可逆的。在小功率直流隨動(dòng)系統(tǒng)中多采用P-MOSFET或IGBT橋式PWM變換器。

4．伺服電機(jī)(SM)

在小功率直流隨動(dòng)系統(tǒng)中多采用永磁式直流伺服電機(jī)，在不同情況下也可采用其它直流或交流伺服電機(jī)。由伺服電機(jī)和電力電子變換器構(gòu)成的可逆拖動(dòng)系統(tǒng)是位置隨動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

5．減速器與負(fù)載在一般情況下負(fù)載的轉(zhuǎn)速是很低的，因此，在電機(jī)與負(fù)載之間必須設(shè)有傳動(dòng)比為i的減速器。在現(xiàn)代機(jī)器人、汽車(chē)電子機(jī)械等設(shè)備中，為了減少機(jī)械裝置，傾向于采用低速電機(jī)直接傳動(dòng)，可以取消減速器。通過(guò)分析上面的例子，可以總結(jié)出位置隨動(dòng)系統(tǒng)的主要特征如下：①位置隨動(dòng)系統(tǒng)的主要功能是使輸出位移快速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)給定位移。②必須有具備一定精度的位置傳感器，能準(zhǔn)確地給出反映位移誤差的電信號(hào)。③電壓和功率放大器以及拖動(dòng)系統(tǒng)都必須是可逆的。④

控制系統(tǒng)應(yīng)能滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)快速響應(yīng)的要求。

8.2位置隨動(dòng)系統(tǒng)的組成及工作原理8.2.1位置檢測(cè)元件

1.伺服電位器(RP)

如圖8-2所示為伺服電位器示意圖，其中RPs為給定電位器，RPd為檢測(cè)電位器。在圖8-2的聯(lián)接中，其輸出電壓即偏差電壓ΔU為

式中:Δθ為兩電位器軸的角位移之差。圖8-2伺服電位器示意圖2．自整角機(jī)(CT)

自整角機(jī)在結(jié)構(gòu)上分為接觸式和無(wú)接觸式兩類(lèi)。下面通過(guò)接觸式介紹其結(jié)構(gòu)和工作原理。如圖8-3所示為接觸式自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)圖和示意圖。圖8-3接觸式自整角機(jī)(a)結(jié)構(gòu)圖;(b)示意圖

自整角機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子鐵芯均為硅鋼沖片壓疊而成。定子繞組與交流電動(dòng)機(jī)三相繞組相似，也是U、V、W三相分布繞組，它們彼此在空間上相隔120°，一般聯(lián)接成Y形，定子繞組稱(chēng)為整步繞組。轉(zhuǎn)子繞組為單相兩極繞組(通常做成隱極式，為直觀起見(jiàn)，圖中常畫(huà)成磁極式)。轉(zhuǎn)子繞組稱(chēng)為勵(lì)磁繞組，它通過(guò)兩只滑環(huán)—電刷與外電路相連，以通入交流勵(lì)磁電流?？刂剖阶哉菣C(jī)是作為轉(zhuǎn)角電壓變換器用的。使用時(shí)，總是用一對(duì)相同的自整角機(jī)來(lái)檢測(cè)指令軸(輸入量)與執(zhí)行軸(輸出量)之間的角差。與指令軸相聯(lián)的自整角機(jī)稱(chēng)為發(fā)送器，與執(zhí)行軸相聯(lián)的則稱(chēng)為接收器。在實(shí)際使用時(shí)，通常將發(fā)送器定子繞組的三個(gè)出線端U1、V1、W1與接收器定子繞組的三個(gè)對(duì)應(yīng)的出線端U2、V2、W2相聯(lián)，如圖8-4所示。

圖8-4自整角機(jī)發(fā)送器與接收器接線圖

工作時(shí)，發(fā)送器的轉(zhuǎn)子繞組上加一正弦交流勵(lì)磁電壓Uf，Uf(t)=Ufmsinω0t，式中ω0稱(chēng)為調(diào)制角頻率，與ω0對(duì)應(yīng)的頻率f0稱(chēng)為調(diào)制頻率。f0通常為400Hz(也有50Hz的)。當(dāng)發(fā)送器轉(zhuǎn)子繞組加上勵(lì)磁電壓后，便會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁電流，此電流產(chǎn)生的交變脈動(dòng)磁通將在定子的三相繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此電動(dòng)勢(shì)又作用于接收器定子的三相繞組，產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流(iu、iv、iw)。這些電流的綜合磁通將使接收器轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)正弦交流電壓Uct?？梢宰C明，此正弦交流電壓的頻率與勵(lì)磁電壓的頻率相同，其振幅與兩個(gè)自整角機(jī)間的角差Δθ的正弦成正比。即當(dāng)Δθ很小時(shí)，sinΔθ≈Δθ，則上式可寫(xiě)成

這種線路的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，可供遠(yuǎn)距離檢測(cè)與控制，其精度有0、1、2三級(jí)，最大誤差在0.25°～0.75°之間。它的缺點(diǎn)是有剩余電壓、誤差較大、轉(zhuǎn)子有一定的慣性等。

3.光電編碼盤(pán)

光電編碼盤(pán)(簡(jiǎn)稱(chēng)光電碼盤(pán))也是目前常用的角位移檢測(cè)元件。編碼盤(pán)是一種按一定編碼形式(如二進(jìn)制編碼、循環(huán)碼編碼等)將圓盤(pán)分成若干等分，縱向分成若干圈，各圈對(duì)應(yīng)著編碼的位數(shù)，稱(chēng)為碼道。如圖8-5(a)所示為16個(gè)等分、四個(gè)碼道的4位二進(jìn)制編碼盤(pán)。其中透明(白色)的部分為“0”，不透明(黑色)的部分為“1”。由不同的黑、白區(qū)域的排列組合即構(gòu)成與角位移位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼，

如“0000”對(duì)應(yīng)“0”號(hào)位，“0011”對(duì)應(yīng)“3”號(hào)位等等。

應(yīng)用編碼盤(pán)進(jìn)行角位移檢測(cè)的示意圖如圖8-5(b)所示。對(duì)應(yīng)碼盤(pán)的每一個(gè)碼道，有一個(gè)光電檢測(cè)元件。(圖8-5(b)為四碼道光電碼盤(pán))。當(dāng)碼盤(pán)處于不同的角度時(shí)，以透明與不透明區(qū)域組成的數(shù)碼信號(hào)由光電元件的受光與否轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送往數(shù)碼寄存器，由數(shù)碼寄存器即可獲得角位移的位置數(shù)值。光電碼盤(pán)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是非接觸檢測(cè)、精度較高，可用于高轉(zhuǎn)速系統(tǒng)。目前單個(gè)碼盤(pán)可做到18位，組合碼盤(pán)可做到22位。

其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴、安裝較困難。

圖8-5光電碼盤(pán)及角位移測(cè)量示意圖(a)二進(jìn)制編碼盤(pán);(b)應(yīng)用光電碼盤(pán)測(cè)量角位移示意圖

4.差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器是電磁感應(yīng)式位移傳感器。它由一個(gè)可以移動(dòng)的鐵芯和繞在它外面的一個(gè)一次繞組、兩個(gè)二次繞組組成。一次繞組通以50Hz～10kHz的交流電，兩個(gè)二次繞組反極性相聯(lián)，作為輸出繞組，如圖8-6所示。其輸出電壓Uc為兩電動(dòng)勢(shì)之差。即Uc=e1－e2。

圖8-6差動(dòng)變壓器(a)差動(dòng)變壓器及相敏整流電路;(b)差動(dòng)變壓器輸出特性

若鐵芯在中央，則兩個(gè)二次繞組感生的電動(dòng)勢(shì)相等，即e1=e2，由于兩個(gè)二次繞組反極性相聯(lián)，此時(shí)輸出電壓Uc=e1－e2=0。當(dāng)鐵芯有微小的位移后，則兩個(gè)二次繞組的電動(dòng)勢(shì)就不再相等，其合成電壓Uc也就不再為零。而且鐵芯的位移量越大，兩個(gè)二次電動(dòng)勢(shì)的差值就越大，則Uc也越大，Uc的數(shù)值與鐵芯的位移量x成正比。若鐵芯的位移方向相反，則其合成電動(dòng)勢(shì)的相位將反向(相位變180°)。為了將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，并且使這直流電壓的極性能反映位移的方向，通常采用的方法是相敏整流(即整流后的直流電壓的極性能跟隨相位的倒相而改變)。圖8-6(a)中即采用由兩個(gè)半波整流電路組成的相敏整流電路。由圖可以看出，輸出的直流電壓Uc的極性與位移的方向相對(duì)應(yīng)。差動(dòng)變壓器的輸出特性如圖8-6(b)所示。差動(dòng)變壓器無(wú)磨損部分，驅(qū)動(dòng)力矩小，靈敏度高，測(cè)量精度高(0.5％～0.2％)，而且線性度好，因此在檢測(cè)微小位移量時(shí)常采用差動(dòng)變壓器,它的缺點(diǎn)是位移量小(大約為全長(zhǎng)的1/10～1/4)。此外，由于鐵芯質(zhì)量較大，故不宜使用在位移速度很快的場(chǎng)合。8.2.2執(zhí)行元件

1.直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的一種執(zhí)行元件，它的作用是將控制電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸上的角位移或角速度輸出，通過(guò)改變控制電壓的極性和大小能變更伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間的積累便是角位移。直流伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，但它與普通直流電動(dòng)機(jī)相比，有更高的控制性能要求：

①寬廣的調(diào)速范圍。②線性的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性。③無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，即要求控制電壓為零時(shí)，電動(dòng)機(jī)能自行停轉(zhuǎn)。④快速響應(yīng)，即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能迅速響應(yīng)控制電壓的改變。由于上述的要求，因此直流伺服電動(dòng)機(jī)與普通直流電動(dòng)機(jī)相比，其電樞形狀較細(xì)較長(zhǎng)(慣量小)，磁極與電樞間的氣隙較小，加工精度與機(jī)械配合要求高，鐵芯材料好。直流伺服電動(dòng)機(jī)按照其勵(lì)磁方式的不同，又可分為電磁式(即他勵(lì)式，型號(hào)為SZ)，和永磁式(即其磁極為永久磁鋼，型號(hào)為SY)。直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性均為直線(當(dāng)然，這里不考慮摩擦阻力等非線性因素，因此實(shí)際曲線還是略有彎曲的)，而且調(diào)節(jié)的范圍也比較寬，這些都是直流伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是有換向器，有火花，維護(hù)不便。直流伺服電動(dòng)機(jī)的額定功率一般在600W以下(也有達(dá)幾kW的)。額定電壓有6V、9V、12V、24V、27V、48V、110V和220V幾種。轉(zhuǎn)速可達(dá)1500～6000r/min。時(shí)間常數(shù)低于0.03s。

2.交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)也是自動(dòng)控制系統(tǒng)中一種常用的執(zhí)行元件。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。它的定子裝有兩個(gè)在空間上相差90°的繞組：勵(lì)磁繞組A和控制繞組B。運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁繞組A始終加上一定的交流勵(lì)磁電壓(其頻率通常有50Hz或400Hz等幾種)。控制繞組B則接上交流控制電壓。常用的一種控制方式是在勵(lì)磁回路串接電容C，如圖8-7所示，這樣控制電壓在相位上(亦即在時(shí)間上)與勵(lì)磁電壓相差90°。圖

8-7交流伺服電動(dòng)機(jī)的電路圖

交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常有籠型和空心杯式兩種。籠型(如SL型)交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與普通籠型轉(zhuǎn)子有兩點(diǎn)不同：一是其形狀細(xì)而長(zhǎng)(主要是為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)；二是其轉(zhuǎn)子導(dǎo)體采用高電阻率材料(如黃銅、青銅等)，這是為了獲得近似線性的機(jī)械特性。空心杯轉(zhuǎn)子(如SK型)交流伺服電動(dòng)機(jī)，它是用鋁合金等非導(dǎo)磁材料制成的薄壁杯形轉(zhuǎn)子，杯內(nèi)置有固定的鐵芯。這種轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)是慣量小，動(dòng)作迅速靈敏，缺點(diǎn)是氣隙大，因而效率低。

1)交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理當(dāng)定子的兩個(gè)在空間上相差90°的繞組(勵(lì)磁繞組和控制繞組)里通以在時(shí)間上相差90°電角的電流時(shí)，兩個(gè)繞組產(chǎn)生的綜合磁場(chǎng)是一個(gè)強(qiáng)度不均勻的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在此旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體相對(duì)地切割著磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體為閉合回路，因而形成感應(yīng)電流。此電流在磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生電磁力，構(gòu)成電磁轉(zhuǎn)矩，使伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致。分析表明，增大控制電壓，將使伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加；改變控制電壓極性，將使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向，

從而導(dǎo)致伺服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

2)交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與調(diào)節(jié)特性①機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是控制電壓不變時(shí)，轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T間的關(guān)系。由于交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻較大，因此它的機(jī)械特性為一略帶彎曲的下垂斜線。即當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，其轉(zhuǎn)速將下降。對(duì)于不同的控制電壓UB，它為一簇略帶彎曲的下垂斜線，如圖8-8(a)所示。在低速時(shí)，它們近似為一簇直線，而交流伺服電動(dòng)機(jī)較少用于高速，因此有時(shí)近似作線性特性處理。

②調(diào)節(jié)特性電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性是電磁轉(zhuǎn)矩(或負(fù)載轉(zhuǎn)矩)不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與控制電壓UB間的關(guān)系。交流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性如圖8-8(b)所示。對(duì)不同的轉(zhuǎn)矩，它們是一簇彎曲上升的斜線，轉(zhuǎn)矩愈大，則對(duì)應(yīng)的曲線愈低，這意味著，負(fù)載轉(zhuǎn)矩愈大，要求達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)速，所需的電樞電壓愈大。此外，由圖可見(jiàn)，交流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性是非線性的。

圖8-8交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與調(diào)節(jié)特性(a)機(jī)械特性；

(b)調(diào)節(jié)特性

綜上所述，交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。但它的機(jī)械特性與調(diào)節(jié)特性線性度差，效率低，體積大，所以常用于小功率伺服系統(tǒng)中。國(guó)產(chǎn)的SL系列，電源頻率為50Hz時(shí)，額定電壓有36V、110V、220V和380V等幾種；電源頻率為400Hz時(shí)，

額定電壓有20V、

26V、

36V和115V等幾種。

3．高性能伺服電動(dòng)機(jī)一般的交、直流伺服電動(dòng)機(jī)，在低速性能和動(dòng)態(tài)指標(biāo)上，往往不能滿(mǎn)足高精度和快速隨動(dòng)系統(tǒng)的要求。因此，在后來(lái)人們又研制出了小慣量無(wú)槽直流電動(dòng)機(jī)(它的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，快速性能好)和寬調(diào)速力矩電動(dòng)機(jī)(它的特點(diǎn)是低速轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)行平穩(wěn))等高性能伺服電動(dòng)機(jī)。

8.2.3相敏整流與濾波電路由于檢測(cè)獲得的信號(hào)通常是很小的，一般都要經(jīng)過(guò)電壓放大。現(xiàn)在常用的是運(yùn)算放大器，它是直流信號(hào)放大器。若采用的是輸出交流信號(hào)電壓的檢測(cè)元件(如自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器等)，則在輸入運(yùn)放器以前，應(yīng)通過(guò)整流電路，將檢測(cè)輸出的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，而且直流信號(hào)電壓的極性還應(yīng)隨著檢測(cè)角差Δθ的正負(fù)而改變，以保證隨動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī)向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)。因此整流電路就需要采用相敏整流電路。相敏整流電路的形式有多種，在介紹差動(dòng)變壓器時(shí)，已介紹了一種相敏整流電路，如圖8-9所示為另一種由Ⅰ、Ⅱ兩組二極管橋式整流電路組成的相敏整流電路。

圖

8-9相敏整流與濾波電路

由圖8-9可見(jiàn)，Ⅰ組整流橋的輸入電壓U1為Us1與Ui1相加(因?yàn)樗鼈兊臉O性一致)，所以U1=Us1+Ui1=U+Ui。Ⅰ組整流橋輸出電壓為U1′=|Us+Ui|。Ⅱ組整流橋的輸入電壓U2=Us2－Ui2=Us－Ui(因?yàn)樗鼈兊臉O性相反)，其輸出電壓U2′=|Us－Ui|。相敏整流電路的輸出電壓Uo為兩組整流橋輸出的疊加。由圖8-10可見(jiàn)，兩組輸出電壓極性相反，所以Uo=U1－U2′。當(dāng)角差Δθ>0時(shí)，Us與Ui同相。如圖8-10(a)所示。圖8-10(a)給出了Us、Ui、U1′、U2′及Uo的電壓波形。由圖可見(jiàn)，此時(shí)Uo=U1′－U2′=+2|Ui|。同理，當(dāng)Δθ<0時(shí)，則Us與Ui反相，如圖8-10(b)所示。這時(shí)的Ⅰ組電壓恰與圖8-10(a)中Ⅱ組的電壓相同，Ⅱ組的電壓與圖8-10(a)中的Ⅰ組電壓相同。于是Uo=U1′－U2′=－2|Ui|。由以上分析可見(jiàn)，相敏整流電路通過(guò)輸入電壓與一個(gè)比它大的同步電壓疊加，并使一組相加而另一組相減；然后再利用兩組對(duì)稱(chēng)但反向的整流橋的電壓疊加，來(lái)達(dá)到既能把交流信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，又能反映出輸入信號(hào)極性的要求。由于相敏整流電路的輸出電壓為全波整流信號(hào)，因此還需要設(shè)置如圖8-9所示的由R、C組成的T形濾波電路，以獲得較為平穩(wěn)的直流信號(hào)。圖

8-10相敏整流電路的輸入電壓與輸出電壓波形

8.2.4放大電路

1.電壓放大電路電壓放大通常采用由運(yùn)算放大器組成的放大電路。有時(shí)電壓放大環(huán)節(jié)與串聯(lián)校正環(huán)節(jié)合在一起，

采用由運(yùn)放器組成的調(diào)節(jié)器。

2.功率放大電路供電給電動(dòng)機(jī)的電路通常就是功率放大電路，由于隨動(dòng)系統(tǒng)需要消除可能出現(xiàn)的正、負(fù)兩種位移偏差，需要電動(dòng)機(jī)能正、反兩個(gè)方向可逆運(yùn)行，因此供電電路通常是可逆供電電路。目前采用較多的是由晶閘管組成的可逆供電電路或由大功率晶體管(GTR)組成的PWM供電電路。8.3

位置隨動(dòng)系統(tǒng)的控制特點(diǎn)與實(shí)例分析

8.3.1系統(tǒng)組成原理圖如圖8-11所示是一個(gè)小功率晶閘管交流調(diào)壓位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由以下部分組成。

圖

8-11晶閘管交流調(diào)壓位置隨動(dòng)系統(tǒng)

1)交流伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的被控對(duì)象是交流伺服電動(dòng)機(jī)SM，被控變量為角位移θo；A為勵(lì)磁繞組，B為控制繞組；在勵(lì)磁回路中串接了電容C，使勵(lì)磁電流和控制電流相差90°角；勵(lì)磁繞組通過(guò)變壓器T1由115V、400Hz的交流電源供電；控制繞組通過(guò)變壓器T2經(jīng)交流調(diào)壓電路(主電路)接于同一交流電源。

2)主電路隨動(dòng)系統(tǒng)的位置偏差可能為正，也可能為負(fù)。要消除位置偏差，必須要求電動(dòng)機(jī)能正、反兩個(gè)方向運(yùn)行。因此，系統(tǒng)的主電路為單相雙向晶閘管交流調(diào)壓電路，它是由VT正和VT反構(gòu)成的正、反兩組供電電路。連接形式如圖8-11所示。

當(dāng)VT正組導(dǎo)通工作時(shí)，變壓器T2的一次側(cè)a繞組便有電流i正通過(guò)，電源交流電壓經(jīng)變壓器T2變壓后提供給控制繞組，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)(設(shè)為正轉(zhuǎn))；反之，當(dāng)VT反組導(dǎo)通工作時(shí)，變壓器T2的一次側(cè)b繞組將有電流i反流過(guò)，電源交流電壓經(jīng)變壓器T2變壓后提供給控制繞組，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

3)觸發(fā)電路觸發(fā)電路也有正、反兩組，由同步變送器T3提供同步信號(hào)電壓。如圖8-11所示，引腳①、③為正組觸發(fā)輸出，送往VT正門(mén)極；引腳②、③為反組觸發(fā)輸出，送往VT反門(mén)極；引腳③為公共端。在主電路中，VT正、VT反不能同時(shí)導(dǎo)通，因此，在正、反兩組觸發(fā)電路中要增設(shè)互鎖環(huán)節(jié)，以保證在任意時(shí)刻，只可能一組發(fā)出觸發(fā)脈沖。

4)控制電路

(1)給定信號(hào)。位置給定量為θi，通過(guò)伺服電位器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)Uθi=Kθi