第四章位置隨動(dòng)系統(tǒng)課件

1、廣師 http:/第四章第四章 位置隨動(dòng)系統(tǒng)位置隨動(dòng)系統(tǒng) 在實(shí)際生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)在實(shí)際生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)不一定都是轉(zhuǎn)速，也可能是生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)的表現(xiàn)不一定都是轉(zhuǎn)速，也可能是生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)生一定的位置移動(dòng)，這時(shí)需要控制的量就不再生一定的位置移動(dòng)，這時(shí)需要控制的量就不再是轉(zhuǎn)速，而是控制對(duì)象的角位移或線位移，此是轉(zhuǎn)速，而是控制對(duì)象的角位移或線位移，此時(shí)必須采用位置隨動(dòng)系統(tǒng)才能控制要求。時(shí)必須采用位置隨動(dòng)系統(tǒng)才能控制要求。 廣師 http:/4-1 位置隨動(dòng)系統(tǒng)概述位置隨動(dòng)系統(tǒng)概述一、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用一、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用 它的根本任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)位置指令它的根本任務(wù)就

2、是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)位置指令（給定量）的準(zhǔn)確跟蹤，被控制量（輸出量）一（給定量）的準(zhǔn)確跟蹤，被控制量（輸出量）一般是負(fù)截的空間位移，當(dāng)給定量隨機(jī)變化時(shí)，系般是負(fù)截的空間位移，當(dāng)給定量隨機(jī)變化時(shí)，系統(tǒng)能使被控制量準(zhǔn)確無誤地跟隨并復(fù)現(xiàn)給定量。統(tǒng)能使被控制量準(zhǔn)確無誤地跟隨并復(fù)現(xiàn)給定量。位置隨機(jī)系統(tǒng)中的位置指令（給定量）和被位置隨機(jī)系統(tǒng)中的位置指令（給定量）和被控制量一樣也是位移（或代表位移的電量），當(dāng)控制量一樣也是位移（或代表位移的電量），當(dāng)然可以是角位移，也可以是直線位移，所以位置然可以是角位移，也可以是直線位移，所以位置隨動(dòng)系統(tǒng)必定是一個(gè)位置反饋控制系統(tǒng)。隨動(dòng)系統(tǒng)必定是一個(gè)位置反饋控制系統(tǒng)。廣師 h

3、ttp:/ 位置隨動(dòng)系統(tǒng)的基本組成，其原理圖如圖位置隨動(dòng)系統(tǒng)的基本組成，其原理圖如圖5-1所所示。這是一個(gè)電位器式位置隨動(dòng)系統(tǒng)，用來實(shí)現(xiàn)雷示。這是一個(gè)電位器式位置隨動(dòng)系統(tǒng)，用來實(shí)現(xiàn)雷達(dá)天線的跟蹤控制。這個(gè)系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：達(dá)天線的跟蹤控制。這個(gè)系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：（1 1）位置檢測(cè)器）位置檢測(cè)器 （2 2）電壓比較放大器）電壓比較放大器 （3 3）可逆功率放大器）可逆功率放大器 （4 4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)）執(zhí)行機(jī)構(gòu) 二、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的組成及原理二、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的組成及原理廣師 http:/（1）位置檢測(cè)器）位置檢測(cè)器 由電位器由電位器RP1和和RP2組成位置（角度）檢測(cè)器，其中組成位置（角度

4、）檢測(cè)器，其中電位器電位器RP1的轉(zhuǎn)軸與手輪相連，作為轉(zhuǎn)角給定，電位器的轉(zhuǎn)軸與手輪相連，作為轉(zhuǎn)角給定，電位器RP2的轉(zhuǎn)軸通過機(jī)械機(jī)構(gòu)與負(fù)載部件相連接，作為轉(zhuǎn)角反的轉(zhuǎn)軸通過機(jī)械機(jī)構(gòu)與負(fù)載部件相連接，作為轉(zhuǎn)角反饋，兩個(gè)電位器均由同一個(gè)直流電源供電，這樣可將位饋，兩個(gè)電位器均由同一個(gè)直流電源供電，這樣可將位置直接轉(zhuǎn)換成電量輸出。置直接轉(zhuǎn)換成電量輸出。 廣師 http:/ （2）電壓比較放大器）電壓比較放大器 由放大器由放大器1A、2A組成，其中放大器組成，其中放大器1A僅起倒相作用，僅起倒相作用，2A則起電壓比較和放大作用，其輸出信號(hào)作為下一級(jí)功則起電壓比較和放大作用，其輸出信號(hào)作為下一級(jí)功率放大器

5、的控制信號(hào)，并具備鑒別電壓極性（正反相位）率放大器的控制信號(hào)，并具備鑒別電壓極性（正反相位）的能力。的能力。 廣師 http:/（3）可逆功率放大器）可逆功率放大器 為了推動(dòng)隨動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，只有電壓放大是不為了推動(dòng)隨動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，只有電壓放大是不夠的，還必須有功率放大，功率放大由晶閘管或大功率夠的，還必須有功率放大，功率放大由晶閘管或大功率晶體管組成整流電路，由它輸出一個(gè)足以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)晶體管組成整流電路，由它輸出一個(gè)足以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)SM的電壓。的電壓。 廣師 http:/（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)）執(zhí)行機(jī)構(gòu) 永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)SM作為帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行作為帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行

6、機(jī)構(gòu)，這個(gè)系統(tǒng)中的雷達(dá)天線即為負(fù)載，電動(dòng)機(jī)到負(fù)載機(jī)構(gòu)，這個(gè)系統(tǒng)中的雷達(dá)天線即為負(fù)載，電動(dòng)機(jī)到負(fù)載之間還得通過減速器來匹配。之間還得通過減速器來匹配。 廣師 http:/三、位置隨動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的比較三、位置隨動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的比較隨動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)一樣都是反饋控制系統(tǒng)，即通過隨動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)一樣都是反饋控制系統(tǒng)，即通過對(duì)系統(tǒng)的輸出量和組定量時(shí)行比較，組成閉環(huán)控制，因?qū)ο到y(tǒng)的輸出量和組定量時(shí)行比較，組成閉環(huán)控制，因此兩者的控制原理是相同的。此兩者的控制原理是相同的。調(diào)速系統(tǒng)的給定量是恒值，不管外界擾動(dòng)情況如何，調(diào)速系統(tǒng)的給定量是恒值，不管外界擾動(dòng)情況如何，希望輸出能夠穩(wěn)定，因此系統(tǒng)的抗性能往

7、往顯得十分重希望輸出能夠穩(wěn)定，因此系統(tǒng)的抗性能往往顯得十分重要。而位置隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置指令是經(jīng)常變化的，是一要。而位置隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置指令是經(jīng)常變化的，是一個(gè)隨機(jī)變量，要求輸出里準(zhǔn)確跟定量的變化，輸出響應(yīng)個(gè)隨機(jī)變量，要求輸出里準(zhǔn)確跟定量的變化，輸出響應(yīng)的快速性、靈活性、準(zhǔn)確性成了位置隨動(dòng)系統(tǒng)的主要特的快速性、靈活性、準(zhǔn)確性成了位置隨動(dòng)系統(tǒng)的主要特征。也就是說，系統(tǒng)的跟隨性能成了主要指標(biāo)。征。也就是說，系統(tǒng)的跟隨性能成了主要指標(biāo)。隨動(dòng)系統(tǒng)可以在調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)位置環(huán)，隨動(dòng)系統(tǒng)可以在調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)位置環(huán)，位置環(huán)是位置隨動(dòng)系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)物征。因此，隨動(dòng)系位置環(huán)是位置隨動(dòng)系統(tǒng)的主要結(jié)

8、構(gòu)物征。因此，隨動(dòng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上往往要比調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜一些。統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上往往要比調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜一些。廣師 http:/四、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的分類四、位置隨動(dòng)系統(tǒng)的分類由于位置隨機(jī)系統(tǒng)的基本特征體現(xiàn)在位置上，體現(xiàn)在由于位置隨機(jī)系統(tǒng)的基本特征體現(xiàn)在位置上，體現(xiàn)在位置給定信號(hào)和位置反饋信號(hào)及兩個(gè)綜合比較方面，因位置給定信號(hào)和位置反饋信號(hào)及兩個(gè)綜合比較方面，因此可根據(jù)這個(gè)特征將它劃分兩個(gè)類型，一類是模擬式隨此可根據(jù)這個(gè)特征將它劃分兩個(gè)類型，一類是模擬式隨動(dòng)系統(tǒng)，另一類是數(shù)字式隨機(jī)系統(tǒng)。動(dòng)系統(tǒng)，另一類是數(shù)字式隨機(jī)系統(tǒng)。模擬式角位移隨動(dòng)系統(tǒng)的各種參量都是連續(xù)變化的模模擬式角位移隨動(dòng)系統(tǒng)的各種參量都是連續(xù)變化的模擬量，

9、其位置檢測(cè)器可用電位器，自整角機(jī)，旋轉(zhuǎn)變壓擬量，其位置檢測(cè)器可用電位器，自整角機(jī)，旋轉(zhuǎn)變壓器，感應(yīng)同步器等。一般是在調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上外加一器，感應(yīng)同步器等。一般是在調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上外加一個(gè)位置環(huán)組成。個(gè)位置環(huán)組成。采用數(shù)學(xué)式檢測(cè)裝置來組成數(shù)字式隨動(dòng)系統(tǒng)。在這類采用數(shù)學(xué)式檢測(cè)裝置來組成數(shù)字式隨動(dòng)系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，一般仍可采用模擬的電流環(huán)和速度環(huán)以保證系系統(tǒng)中，一般仍可采用模擬的電流環(huán)和速度環(huán)以保證系統(tǒng)的快速響應(yīng)，但位置環(huán)是數(shù)字式的。統(tǒng)的快速響應(yīng)，但位置環(huán)是數(shù)字式的。廣師 http:/數(shù)字式隨動(dòng)系統(tǒng)的類型數(shù)字式隨動(dòng)系統(tǒng)的類型 數(shù)字式相位控制隨動(dòng)數(shù)字式相位控制隨動(dòng)系統(tǒng)，如圖系統(tǒng)，如圖5-3所示。這

10、所示。這是數(shù)控機(jī)床上廣泛采用是數(shù)控機(jī)床上廣泛采用的一種隨動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)的一種隨動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)相位閉環(huán)（又上是一個(gè)相位閉環(huán)（又稱鎖相環(huán)）的反饋控制稱鎖相環(huán)）的反饋控制系統(tǒng)。其位置環(huán)由數(shù)字系統(tǒng)。其位置環(huán)由數(shù)字相位給定、數(shù)字相位反相位給定、數(shù)字相位反饋和數(shù)字相位比較三個(gè)饋和數(shù)字相位比較三個(gè)部分組成，即圖部分組成，即圖5-3中的中的數(shù)字給定、位置檢測(cè)和數(shù)字給定、位置檢測(cè)和鑒相器三個(gè)部件。鑒相器三個(gè)部件。 廣師 http:/ 數(shù)字給定裝置的任務(wù)數(shù)字給定裝置的任務(wù)是將數(shù)字指令變換成脈沖是將數(shù)字指令變換成脈沖的個(gè)數(shù)，然后再經(jīng)脈沖相的個(gè)數(shù)，然后再經(jīng)脈沖相位數(shù)模變換（位數(shù)模變換（D/A），即），即一個(gè)指令脈

11、沖的出現(xiàn)將使一個(gè)指令脈沖的出現(xiàn)將使春輸出方波電壓的給定相春輸出方波電壓的給定相位位 前移或后移一個(gè)脈前移或后移一個(gè)脈沖當(dāng)量，這個(gè)脈沖當(dāng)量可沖當(dāng)量，這個(gè)脈沖當(dāng)量可以做得很小，以保證系統(tǒng)以做得很小，以保證系統(tǒng)有很高的給定精度。有很高的給定精度。 *廣師 http:/ 一系列令指脈沖的一系列令指脈沖的出現(xiàn)將使方波電壓的給出現(xiàn)將使方波電壓的給定相位以一定速度前移定相位以一定速度前移或后移，其速度取決于或后移，其速度取決于指令脈沖的頻率。位置指令脈沖的頻率。位置檢測(cè)部件產(chǎn)生相位反饋，檢測(cè)部件產(chǎn)生相位反饋，其功能是將工作臺(tái)的機(jī)其功能是將工作臺(tái)的機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與給定方械位移轉(zhuǎn)換成與給定方波同頻率的方波電壓的

12、波同頻率的方波電壓的相位相位 ，可以用感應(yīng)同，可以用感應(yīng)同步器來實(shí)現(xiàn)這樣的位移步器來實(shí)現(xiàn)這樣的位移相位交換，其精度可相位交換，其精度可達(dá)達(dá) ，所以其相位，所以其相位能精確反映機(jī)械的實(shí)際能精確反映機(jī)械的實(shí)際位置。位置。 mm001. 0廣師 http:/ 鑒相器的主要功能鑒相器的主要功能是進(jìn)行給定相位是進(jìn)行給定相位 和和反饋相位反饋相位 的比較，的比較，將它們的偏差量將它們的偏差量 轉(zhuǎn)變成模擬量電壓，轉(zhuǎn)變成模擬量電壓，此模擬量電壓的極性此模擬量電壓的極性應(yīng)能反映相位差的極應(yīng)能反映相位差的極性。鑒相器的輸出經(jīng)性。鑒相器的輸出經(jīng)變換處理后作為速度變換處理后作為速度控制器的給定經(jīng)過功控制器的給定經(jīng)過功

13、率放大，控制電機(jī)和率放大，控制電機(jī)和機(jī)床工作臺(tái)向消除偏機(jī)床工作臺(tái)向消除偏差的方向移動(dòng)，因而差的方向移動(dòng)，因而使使 不斷地跟蹤不斷地跟蹤 ，也就可以使工作臺(tái)精也就可以使工作臺(tái)精確地按指令要求運(yùn)動(dòng)。確地按指令要求運(yùn)動(dòng)。 *廣師 http:/數(shù)字式脈沖控制隨動(dòng)系統(tǒng)數(shù)字式脈沖控制隨動(dòng)系統(tǒng) 第二種為數(shù)字式脈沖控制隨動(dòng)系統(tǒng)，其原理框圖如圖第二種為數(shù)字式脈沖控制隨動(dòng)系統(tǒng)，其原理框圖如圖5-4所所示。示。 在數(shù)字式脈沖控制隨動(dòng)系統(tǒng)中，數(shù)字給定信號(hào)是指令在數(shù)字式脈沖控制隨動(dòng)系統(tǒng)中，數(shù)字給定信號(hào)是指令脈沖數(shù)脈沖數(shù)D*，作為位置檢測(cè)用的光柵則發(fā)出位置反饋脈沖，作為位置檢測(cè)用的光柵則發(fā)出位置反饋脈沖數(shù)數(shù)D，它們分別進(jìn)

14、入可逆計(jì)數(shù)器的加法端和減法端。，它們分別進(jìn)入可逆計(jì)數(shù)器的加法端和減法端。 廣師 http:/ 經(jīng)運(yùn)算后得到脈沖的誤差量經(jīng)運(yùn)算后得到脈沖的誤差量 ，其中，其中 是為了克服后級(jí)模擬放大器零漂影響而在計(jì)數(shù)器中預(yù)置是為了克服后級(jí)模擬放大器零漂影響而在計(jì)數(shù)器中預(yù)置的常數(shù)值。此誤差信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，作為速度控制器的常數(shù)值。此誤差信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，作為速度控制器的給定信號(hào)，再經(jīng)功率放大，便使電機(jī)和機(jī)床工作臺(tái)向的給定信號(hào)，再經(jīng)功率放大，便使電機(jī)和機(jī)床工作臺(tái)向消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)。由于數(shù)字光柵的精度可以做得很消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)。由于數(shù)字光柵的精度可以做得很高，從而能保證這種系統(tǒng)獲得很高的控制精度。高，從而能保證這

15、種系統(tǒng)獲得很高的控制精度。 0*DDDD0D廣師 http:/數(shù)字式編碼控制隨動(dòng)系統(tǒng)數(shù)字式編碼控制隨動(dòng)系統(tǒng) 數(shù)字式編碼控制隨動(dòng)系統(tǒng)的原理圖如圖數(shù)字式編碼控制隨動(dòng)系統(tǒng)的原理圖如圖5-5所示。所示。 在這種系統(tǒng)中，給定往往是二進(jìn)制數(shù)字碼信號(hào)。檢測(cè)在這種系統(tǒng)中，給定往往是二進(jìn)制數(shù)字碼信號(hào)。檢測(cè)元件一般是光電編碼盤或其它數(shù)字反饋發(fā)送器借助于轉(zhuǎn)元件一般是光電編碼盤或其它數(shù)字反饋發(fā)送器借助于轉(zhuǎn)換電路得到二進(jìn)制碼信號(hào)，二者聯(lián)合構(gòu)成換電路得到二進(jìn)制碼信號(hào)，二者聯(lián)合構(gòu)成“角度角度數(shù)數(shù)碼碼”轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換器或“線位移線位移數(shù)碼數(shù)碼”轉(zhuǎn)換器。它的輸出信轉(zhuǎn)換器。它的輸出信號(hào)與數(shù)碼信號(hào)同時(shí)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較并確定誤差，按

16、號(hào)與數(shù)碼信號(hào)同時(shí)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較并確定誤差，按一定控制規(guī)律運(yùn)算后（如一定控制規(guī)律運(yùn)算后（如PID運(yùn)算），構(gòu)成數(shù)字形式的校運(yùn)算），構(gòu)成數(shù)字形式的校正信號(hào)，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，作為速度控制器的正信號(hào)，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，作為速度控制器的給定。給定。 廣師 http:/4-2位置信號(hào)的檢測(cè)位置信號(hào)的檢測(cè)位置隨機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別首先在于信號(hào)的檢測(cè)。由于位置位置隨機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別首先在于信號(hào)的檢測(cè)。由于位置隨機(jī)系統(tǒng)要控制的量多數(shù)是直線位移或上移，組成位置隨機(jī)系統(tǒng)要控制的量多數(shù)是直線位移或上移，組成位置環(huán)時(shí)必須通過檢測(cè)裝置將它們轉(zhuǎn)換成一定形式的電量，環(huán)時(shí)必須通過檢測(cè)裝置將它們轉(zhuǎn)換成一定形式的電量，這就需要

17、位移檢測(cè)裝置。位置隨動(dòng)系統(tǒng)中常用的位移檢這就需要位移檢測(cè)裝置。位置隨動(dòng)系統(tǒng)中常用的位移檢測(cè)裝置有自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光電編測(cè)裝置有自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光電編碼盤等。碼盤等。一、自整角機(jī)（一、自整角機(jī)（BS）自整角機(jī)是角位移傳感器，在隨動(dòng)系統(tǒng)中總是成對(duì)應(yīng)自整角機(jī)是角位移傳感器，在隨動(dòng)系統(tǒng)中總是成對(duì)應(yīng)用的，與指令軸相聯(lián)的自整角機(jī)稱為發(fā)送機(jī)，與執(zhí)行軸用的，與指令軸相聯(lián)的自整角機(jī)稱為發(fā)送機(jī)，與執(zhí)行軸聯(lián)的稱作接收機(jī)。聯(lián)的稱作接收機(jī)。廣師 http:/單相自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理單相自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 它具有一個(gè)單相勵(lì)磁繞組它具有一個(gè)單相勵(lì)磁繞組及一個(gè)三相整步繞組，單相及

18、一個(gè)三相整步繞組，單相勵(lì)磁繞組安置在轉(zhuǎn)子上，通勵(lì)磁繞組安置在轉(zhuǎn)子上，通過兩個(gè)滑環(huán)引入交流勵(lì)磁電過兩個(gè)滑環(huán)引入交流勵(lì)磁電流，勵(lì)磁磁極通常做成隱極流，勵(lì)磁磁極通常做成隱極式（圖中為了表示方便畫成式（圖中為了表示方便畫成磁極），這樣可使輸入阻抗磁極），這樣可使輸入阻抗不隨轉(zhuǎn)子位置而變化。整步不隨轉(zhuǎn)子位置而變化。整步繞組是三相繞組，一般為分繞組是三相繞組，一般為分布繞組，安置在定子上，它布繞組，安置在定子上，它們彼此在空間相隔們彼此在空間相隔120o，并，并接成丫形。接成丫形。 廣師 http:/ 控制式自整角機(jī)是作為轉(zhuǎn)角電壓變換器用的。使用時(shí)，控制式自整角機(jī)是作為轉(zhuǎn)角電壓變換器用的。使用時(shí)，將兩臺(tái)自

19、整角機(jī)的定子繞組出線端用三根導(dǎo)線聯(lián)接起來，將兩臺(tái)自整角機(jī)的定子繞組出線端用三根導(dǎo)線聯(lián)接起來，發(fā)送機(jī)發(fā)送機(jī)BST轉(zhuǎn)子繞組接單相交流勵(lì)磁電源，而接收機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接單相交流勵(lì)磁電源，而接收機(jī)BSR轉(zhuǎn)子繞組輸出是反映角位移的信號(hào)電壓轉(zhuǎn)子繞組輸出是反映角位移的信號(hào)電壓 。 bsu廣師 http:/旋轉(zhuǎn)變壓器實(shí)際上旋轉(zhuǎn)變壓器實(shí)際上是一種特制的兩相旋電是一種特制的兩相旋電機(jī)，它有定子和轉(zhuǎn)子兩機(jī)，它有定子和轉(zhuǎn)子兩部分，在定子和轉(zhuǎn)子上部分，在定子和轉(zhuǎn)子上各有兩套在空間上完全各有兩套在空間上完全正交的繞組。當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，正交的繞組。當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，定、轉(zhuǎn)子繞組間的相對(duì)定、轉(zhuǎn)子繞組間的相對(duì)位置之變化，使輸出電位置之變化，使輸出

20、電壓與轉(zhuǎn)子角呈一定的函壓與轉(zhuǎn)子角呈一定的函數(shù)關(guān)系。在不同的自動(dòng)數(shù)關(guān)系。在不同的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)變壓控制系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)變壓器有多種類型和用途，器有多種類型和用途，在隨動(dòng)系統(tǒng)中主要用作在隨動(dòng)系統(tǒng)中主要用作角度傳感器。角度傳感器。二、旋轉(zhuǎn)變壓器（二、旋轉(zhuǎn)變壓器（BR）廣師 http:/ 圖圖5-9是一個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器的原理圖，兩個(gè)定子繞組是一個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器的原理圖，兩個(gè)定子繞組S1和和S2分別由兩個(gè)幅值相等、相位差分別由兩個(gè)幅值相等、相位差90o的正弦交流電壓的正弦交流電壓u1、u2、勵(lì)磁，即勵(lì)磁，即 為了保證旋轉(zhuǎn)變壓器的測(cè)角精度，要求兩相勵(lì)磁電流為了保證旋轉(zhuǎn)變壓器的測(cè)角精度，要求兩相勵(lì)磁電流嚴(yán)格平衡，

21、即大小相等，相位差嚴(yán)格平衡，即大小相等，相位差90o，因而在氣隙中產(chǎn)生，因而在氣隙中產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為圓形旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為 式中式中: :m轉(zhuǎn)子繞組與定子繞轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組的有效匝數(shù)比，忽略阻抗壓降。組的有效匝數(shù)比，忽略阻抗壓降。轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組R R2 2可以不用。可以不用。 )sin(sin)(cos)()(021tmUtutumtumbrtUtutUtumm0201cos)(sin)(廣師 http:/ 從式從式 可以看出，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓的幅值不隨轉(zhuǎn)角可以看出，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓的幅值不隨轉(zhuǎn)角變化，而其相位卻與變化，而其相位卻與 相等，

22、因此可以把它看作是相等，因此可以把它看作是一個(gè)角度一個(gè)角度相位變換器。把這個(gè)調(diào)相電壓作為反相位變換器。把這個(gè)調(diào)相電壓作為反饋信號(hào)，可以構(gòu)成相位控制隨動(dòng)系統(tǒng)。饋信號(hào)，可以構(gòu)成相位控制隨動(dòng)系統(tǒng)。 )sin(sin)(cos)()(021tmUtutumtumbr廣師 http:/ 如果要檢測(cè)給定軸和執(zhí)行軸的角差，可以和自整角機(jī)如果要檢測(cè)給定軸和執(zhí)行軸的角差，可以和自整角機(jī)一樣，采用一對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器，與給定軸相聯(lián)的是旋轉(zhuǎn)變一樣，采用一對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器，與給定軸相聯(lián)的是旋轉(zhuǎn)變壓發(fā)送器壓發(fā)送器BRT，與執(zhí)行軸相聯(lián)的是旋轉(zhuǎn)變壓接收器，與執(zhí)行軸相聯(lián)的是旋轉(zhuǎn)變壓接收器BRR。接線方法如圖接線方法如圖5-10所示。所

23、示。 廣師 http:/三、感應(yīng)同步器（三、感應(yīng)同步器（BIS）感應(yīng)同步器的工作原理與旋轉(zhuǎn)變壓器一樣。它具感應(yīng)同步器的工作原理與旋轉(zhuǎn)變壓器一樣。它具有兩種形式，一種用來測(cè)角位移，叫圓形同步器，有兩種形式，一種用來測(cè)角位移，叫圓形同步器，另一種來測(cè)直線位移，稱為直線式感應(yīng)同步器。另一種來測(cè)直線位移，稱為直線式感應(yīng)同步器。廣師 http:/ 直線感應(yīng)同步器由兩個(gè)感應(yīng)耦合元件組成。一次側(cè)稱直線感應(yīng)同步器由兩個(gè)感應(yīng)耦合元件組成。一次側(cè)稱為滑尺，二次側(cè)稱為定尺，定尺和滑尺相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)變壓為滑尺，二次側(cè)稱為定尺，定尺和滑尺相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)變壓器的定子和轉(zhuǎn)子。不同的是它們是面對(duì)面地平行安裝，器的定子和轉(zhuǎn)子。不同的是

24、它們是面對(duì)面地平行安裝，在通常情況下，定尺安裝在機(jī)床床身或其它固定部件上，在通常情況下，定尺安裝在機(jī)床床身或其它固定部件上，滑尺則安裝在機(jī)床的工作臺(tái)或其它運(yùn)動(dòng)部件上，它們之滑尺則安裝在機(jī)床的工作臺(tái)或其它運(yùn)動(dòng)部件上，它們之間只有很小的空氣隙（間只有很小的空氣隙（0.250.05m），可作相對(duì)移動(dòng)。），可作相對(duì)移動(dòng)。 廣師 http:/ 定尺上用印刷電路的方法刻著一套繞組，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)定尺上用印刷電路的方法刻著一套繞組，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出繞組?；呱鲜强逃袃商桌@組，一套叫正變壓器的輸出繞組?；呱鲜强逃袃商桌@組，一套叫正弦繞組，另一套叫余弦繞組。當(dāng)其中一個(gè)繞組與定尺繞弦繞組，另一套叫余弦繞組。當(dāng)

25、其中一個(gè)繞組與定尺繞組對(duì)正時(shí)，另一個(gè)就相差組對(duì)正時(shí)，另一個(gè)就相差1/4節(jié)距，即相差節(jié)距，即相差90o電角度，說電角度，說明這兩個(gè)繞組在平面上是正交的，圖明這兩個(gè)繞組在平面上是正交的，圖5-11所示。按工作狀所示。按工作狀態(tài)，感應(yīng)同步器可分為鑒相型和鑒幅型兩類。態(tài)，感應(yīng)同步器可分為鑒相型和鑒幅型兩類。 廣師 http:/四、光電編碼盤四、光電編碼盤光電編碼可直接將角移信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，光電編碼可直接將角移信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，它是一種直接編碼裝置。和旋轉(zhuǎn)變壓器一樣。它它是一種直接編碼裝置。和旋轉(zhuǎn)變壓器一樣。它常用于數(shù)控機(jī)床中裝在旋軸上構(gòu)成半閉環(huán)系統(tǒng)，常用于數(shù)控機(jī)床中裝在旋軸上構(gòu)成半閉環(huán)系統(tǒng)，按照

26、編碼原理劃分，有增量式和編對(duì)兩種光電編按照編碼原理劃分，有增量式和編對(duì)兩種光電編碼盤。碼盤。廣師 http:/ 4-3 自整角機(jī)位置隨動(dòng)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)自整角機(jī)位置隨動(dòng)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì) 一、自整角機(jī)位置隨動(dòng)系統(tǒng)的組成和數(shù)學(xué)模型一、自整角機(jī)位置隨動(dòng)系統(tǒng)的組成和數(shù)學(xué)模型自整角機(jī)位置隨動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖自整角機(jī)位置隨動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖5-14所示。由式（所示。由式（5-2）已知，自整角接收機(jī)輸出的正弦交流電壓幅值為已知，自整角接收機(jī)輸出的正弦交流電壓幅值為)*sin(mmbsmbsUU廣師 http:/式中式中 自整角接收機(jī)輸出正弦電壓的最大值；自整角接收機(jī)輸出正弦電壓的最大值； 發(fā)送機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)角；發(fā)送機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)角

27、； 接收機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)角。接收機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)角。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 為正值；當(dāng)為正值；當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 為負(fù)值。為負(fù)值。 bsmU)*sin(mmbsmbsUU*mmmm*bsUmm*bsU廣師 http:/ 為了根據(jù)為了根據(jù) 的正負(fù)值來控制執(zhí)行電機(jī)朝著消除角差的的正負(fù)值來控制執(zhí)行電機(jī)朝著消除角差的方向運(yùn)動(dòng)，自整角機(jī)輸出電壓首先要經(jīng)過相敏整流放大方向運(yùn)動(dòng)，自整角機(jī)輸出電壓首先要經(jīng)過相敏整流放大器鑒別角差的極性，再經(jīng)過功率放大環(huán)節(jié)將信號(hào)功率增器鑒別角差的極性，再經(jīng)過功率放大環(huán)節(jié)將信號(hào)功率增強(qiáng)，以推動(dòng)執(zhí)行電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。強(qiáng)，以推動(dòng)執(zhí)行電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 為了使系統(tǒng)穩(wěn)定，在相敏放大器與功率放大器之間還為了使系統(tǒng)穩(wěn)定，在相敏放大器與功

28、率放大器之間還應(yīng)增設(shè)串并聯(lián)校正裝置。應(yīng)增設(shè)串并聯(lián)校正裝置。 在執(zhí)行電機(jī)與負(fù)載之間應(yīng)有減速器，組成較完整的自整在執(zhí)行電機(jī)與負(fù)載之間應(yīng)有減速器，組成較完整的自整角機(jī)位置隨動(dòng)系統(tǒng)。角機(jī)位置隨動(dòng)系統(tǒng)。bsU廣師 http:/1自整角機(jī)自整角機(jī) 自整角機(jī)用于發(fā)送信號(hào)和接收自整角機(jī)用于發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)信號(hào), ,現(xiàn)分析其傳遞函數(shù)?，F(xiàn)分析其傳遞函數(shù)。由式由式 自整角機(jī)輸出電壓的幅值自整角機(jī)輸出電壓的幅值 說明輸出電壓的幅值與角差說明輸出電壓的幅值與角差 成正弦函數(shù)關(guān)系。成正弦函數(shù)關(guān)系。 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ，所以其電壓幅值可近，所以其電壓幅值可近似寫成似寫成 ，即輸出電壓的幅值，即輸出電壓的幅值 近似與角近似與

29、角差差 成正比，見圖成正比，見圖5-15a5-15a。則其傳遞函數(shù)為比例環(huán)節(jié)。則其傳遞函數(shù)為比例環(huán)節(jié)（圖（圖5-15b5-15b），放大系數(shù)為），放大系數(shù)為 （5-85-8） )*sin(mmbsmbsUUmbsmbsUUsinm10|mradmmsinmbsmbsUUbsUm)/(3 .57/10|VUradVUUKbsmbsmmbsbs廣師 http:/ 在在 的區(qū)間里，的區(qū)間里， 可認(rèn)為是一個(gè)恒值，可認(rèn)為是一個(gè)恒值，常用的自整角常用的自整角 值約為值約為0.61.2V/(0.61.2V/(o o) )。10|bsKbsK廣師 http:/2相敏整流器的工作原理及傳遞函數(shù)相敏整流器的工作原

30、理及傳遞函數(shù) 相敏整流器的功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的相敏整流器的功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的直流電壓，并使它的極性與輸入的交流電壓相位相適應(yīng)。直流電壓，并使它的極性與輸入的交流電壓相位相適應(yīng)。二極管相敏整流器的電路圖示于圖二極管相敏整流器的電路圖示于圖5-16a。圖中輸入信號(hào)。圖中輸入信號(hào) 來自自整角機(jī)的輸出，經(jīng)變壓器耦合，二次側(cè)電壓為來自自整角機(jī)的輸出，經(jīng)變壓器耦合，二次側(cè)電壓為 、 ，輔助電源電壓為輔助電源電壓為 ，一般選擇，一般選擇 大于大于 、 的最大值。的最大值。 bsU1bsU2bsUsUsU1bsU2bsU廣師 http:/ Us與與Ubs同相位（或經(jīng)同相位（或經(jīng)RC移相后同相）。當(dāng)角差移相后同相）。當(dāng)角差 時(shí)，時(shí)，Ubs為正值，在電壓為