《《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》PPT課件》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》PPT課件(36頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 Motion Control System 南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 Nanjing University of Science & Technology Department of Automation 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 教 師:蘇少鈺 辦公室:自動(dòng)化系樓 313室 聯(lián)系電話: 025-84315872-313 Motion Control System 南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 Nanjing University of Science & Technology Department of Automation 緒論 Motion Control System 第 0章 緒論 1、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是
2、 什么 ? 2、 為什么 要學(xué)習(xí)? 3、本課程有 什么特點(diǎn) ? What? Why? How? Listen To Me! Motion Control System 第 0章 緒論 1、什么 是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) Motion Control System 第 0章 緒論 控制系統(tǒng) 人工控制 Motion Control System 第 0章 緒論 Motion Control System 第 0章 緒論 自動(dòng)控制系統(tǒng) 1)液位自動(dòng)控制動(dòng)畫(huà) 2)自動(dòng)控制定義 所謂自動(dòng)控制,是指在 沒(méi)有人直接參與 的情況下, 利用外加的設(shè)備或裝置(稱控制裝置或 控制器 ),
3、使機(jī) 器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程(統(tǒng)稱 被控對(duì)象 )的某個(gè)工作狀態(tài) 或參數(shù)(即被控量)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。 例如:數(shù)控車(chē)床按照預(yù)定程序自動(dòng)地切削工件;化 學(xué)反應(yīng)爐的溫度或壓力自動(dòng)地維持恒定;無(wú)人飛機(jī)按照 預(yù)定航跡自動(dòng)升降和飛行等等 . Motion Control System 第 0章 緒論 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī) 為控制對(duì)象,以 控制器 為核心,以 電 力電子功率變換裝置 作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),在 自動(dòng)控制 理論 的指導(dǎo)下組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 典型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成 控制器 驅(qū)動(dòng)器 電動(dòng)機(jī) 生產(chǎn)機(jī)械 測(cè)量反饋裝置 給定量 - 電網(wǎng) Motion Control System 第 0章 緒論 運(yùn)動(dòng)控
4、制系統(tǒng)的分類(lèi) 按 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 分: 直流 傳動(dòng)系統(tǒng)用直流電機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械; 交流 傳動(dòng)系統(tǒng)用交流電機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械; 按 被控物理量 分: 調(diào)速 系統(tǒng)以轉(zhuǎn)速為被控量; 位置隨動(dòng) 系統(tǒng)(伺服系統(tǒng)) 以角位移或直線位移為被控量; 按 控制器的類(lèi)型 分: 模擬 控制系統(tǒng)以模擬電路構(gòu)成控制器; 數(shù)字 控制系統(tǒng)以數(shù)字電路構(gòu)成控制器; 按 閉環(huán)數(shù) 分:?jiǎn)苇h(huán),雙環(huán),多環(huán)系統(tǒng) 對(duì)某一實(shí)際運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可能是這些分類(lèi)的交叉: 如:用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng); Motion Control System 第 0章 緒論 直流電機(jī)系列 Motion Control System 第 0章 緒論 步進(jìn)電機(jī)系列
5、接收數(shù)字控制信號(hào),把電脈 沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移 Motion Control System 第 0章 緒論 交流電機(jī)系列 Motion Control System 第 0章 緒論 2、 為什么 要學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 機(jī)械加工,冶金,交通運(yùn)輸,石油加工, 航天航空 、 國(guó)防工業(yè) 、家電生產(chǎn)、輕工、 農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。 Motion Control System 第 0章 緒論 具體應(yīng)用例子: 工業(yè)領(lǐng)域:數(shù)控機(jī)床; 印刷電路板生產(chǎn)線:表面貼焊,快速打孔, 機(jī)械手放置器件; 國(guó)防領(lǐng)域:雷達(dá)跟蹤,自動(dòng)武器,飛行器控制等; 家電領(lǐng)域:冰箱,空調(diào),洗衣機(jī),電腦光驅(qū), 電風(fēng)扇等; 機(jī)器人
6、:機(jī)械手、足球機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人等。 Motion Control System 第 0章 緒論 數(shù)控車(chē)床 Motion Control System 第 0章 緒論 數(shù)控銑床 Motion Control System 第 0章 緒論 機(jī)械手 Motion Control System 第 0章 緒論 Mars Rover Motion Control System 第 0章 緒論 Mars Rover2 Motion Control System 第 0章 緒論 六自由度機(jī)械手取物 六自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng) Motion Control System 第 0章 緒論 據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量約
7、為 4億多千瓦, 其用電量占當(dāng)年全國(guó)發(fā)電量的 60% 70%。 當(dāng)前,能源緊張! 合理、經(jīng)濟(jì)、有效的利用電能,是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)者的責(zé)任。 Motion Control System 第 0章 緒論 綜合性強(qiáng) , 多個(gè)學(xué)科交叉 ( 自動(dòng)控制 、 電子技術(shù) 、 微機(jī)技術(shù)等 ) 工程化理論與實(shí)踐相結(jié)合 。 涉及的知識(shí):自動(dòng)控制理論 、 模擬與數(shù)字電路 、 微機(jī)原理 重視能力培養(yǎng) , 學(xué)會(huì)如何將學(xué)到的知識(shí)具體應(yīng)用 到實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中 。 3、本課程有 什么特點(diǎn) Motion Control System 第 0章 緒論 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 控制器 驅(qū)動(dòng)器 電動(dòng)機(jī) 生產(chǎn)機(jī)械 測(cè)量反饋裝置 PC或 PL
8、C 主要研究?jī)?nèi)容 : ( 1)電力傳動(dòng)裝置與系統(tǒng) ( 2)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)量與反饋 ( 3)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略 Motion Control System 第 0章 緒論 ( 1)電力傳動(dòng)裝置與系統(tǒng) 電力傳動(dòng) :電源、控制設(shè)備、電動(dòng)機(jī)和 被拖動(dòng)的機(jī)械對(duì)象的組合。 電動(dòng)機(jī) : 電能到機(jī)械能的變換裝置。 電力傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛、研究最深入的電動(dòng)機(jī): 直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)器 :向電動(dòng)機(jī)提供功率并控制其轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速 或位置的裝置。 Motion Control System 第 0章 緒論 ( 2)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)量和反饋 測(cè)量和反饋部分的核心 :傳感器 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的傳感器的作用 : 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)量
9、力學(xué)參數(shù)的測(cè)量 電氣參數(shù)的測(cè)量 控制系統(tǒng)對(duì)測(cè)量反饋部分的基本性能要求: 準(zhǔn)確性(靜態(tài)特性)、實(shí)時(shí)性(動(dòng)態(tài)特性) Motion Control System 第 0章 緒論 ( 3)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略 開(kāi)環(huán)控制: 一種不需要測(cè)量系統(tǒng)輸出,以及不需 要根據(jù)輸出作出反應(yīng)的控制技術(shù)。 閉環(huán)控制 :將測(cè)量系統(tǒng)輸出與輸入給定值相比較, 并采取正確行動(dòng)已獲得期望的輸出結(jié)果 的技術(shù)。 閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般圍繞某種 控制目標(biāo) 進(jìn)行。 Motion Control System 第 0章 緒論 閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制目標(biāo): ( 1)位置控制: 將某負(fù)載從某一確定的空間位置按某種軌跡移動(dòng) 到另一確定的空間位置。(數(shù)控機(jī)
10、床、機(jī)器人) ( 2)速度和加速度控制: 以確定的速度曲線使負(fù)載產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。(電梯) ( 3)轉(zhuǎn)矩控制: 通過(guò)轉(zhuǎn)矩的反饋來(lái)維持轉(zhuǎn)矩的恒定。(造紙機(jī)械) Motion Control System 第 0章 緒論 閉環(huán)控制器中的著名控制機(jī)制: 比例 -積分 -微分 ( PID) 控制 對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行處理并得到控制量的三種方式 它們的 本質(zhì) 是什么? 它們的 作用 各有哪些? 它們是如何 實(shí)現(xiàn) 的?在工程設(shè)計(jì)中如何 使用 ? Motion Control System 第 0章 緒論 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史 19世紀(jì) 80年代 以前 僅有 直流電氣 傳動(dòng) 19世紀(jì)末 , 出現(xiàn)交流電機(jī) (鼠籠式異步交
11、流電機(jī)) 開(kāi)始逐步使用 交流電 氣 傳動(dòng) 20世紀(jì) 30年代起 , 形成 直流 調(diào)速 ,交流不調(diào)速的格局 20世紀(jì)后期 , 交流調(diào)速 興起 Motion Control System 第 0章 緒論 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 高頻化 交流化 網(wǎng)絡(luò)化 Motion Control System 第 0章 緒論 以省電為目的:改原來(lái)交流不調(diào)速為交流調(diào)速; 以減少維護(hù)為目的:改直流調(diào)速為交流調(diào)速; 原直流調(diào)速達(dá)不到的領(lǐng)域:大功率、高壓、高速 場(chǎng)合應(yīng)用交流調(diào)速系統(tǒng)。 Motion Control System 第 0章 緒論 本課程時(shí)間安排: 總共 32學(xué)時(shí) 講課 24學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn) 8學(xué)時(shí) 本課程內(nèi)容安排
12、: 調(diào)速系統(tǒng):直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng); 伺服系統(tǒng)(位置隨動(dòng)系統(tǒng)); 實(shí)驗(yàn) Motion Control System 第 0章 緒論 1)直流調(diào)速系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng); 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng); 轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)(速度環(huán) +電流環(huán))直流調(diào)速系統(tǒng); 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)( PWM); 2)交流調(diào)速系統(tǒng) 變頻調(diào)速; 3)位置隨動(dòng)系統(tǒng)(伺服系統(tǒng)); Motion Control System 第 0章 緒論 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 張崇巍主編 武漢理工大學(xué)出版社 2002 Motion Control System 第 0章 緒論 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) (第 3版) 陳伯時(shí)主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 Motion Control System 第 0章 緒論 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 爾桂花主編 清華大學(xué)出版社 2002