機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)(shj)機(jī)電一體化機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計(jì)系統(tǒng)執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計(jì)(shj)第一頁，共39頁。執(zhí)行元件電磁式電磁鐵及其他電動(dòng)機(jī)液壓馬達(dá)液壓式油 缸氣壓馬達(dá)氣壓式氣 缸其 他與材料有關(guān)直流伺服電機(jī)雙金屬片壓電元件狀態(tài)記憶金屬其他電機(jī)交流伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)第1頁/共39頁第二頁，共39頁。第2頁/共39頁第三頁，共39頁。種類種類特點(diǎn)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)電電氣氣式式 可用商業(yè)電源；可用商業(yè)電源；信號(hào)與動(dòng)力傳送信號(hào)與動(dòng)力傳送方向相同；有交方向相同；有交流直流之分；注流直流之分；注意使用電壓和功意使用電壓和功率。率。 操作簡(jiǎn)便；編程容操作簡(jiǎn)便；編程

2、容易；能實(shí)現(xiàn)定位伺易；能實(shí)現(xiàn)定位伺服控制；響應(yīng)快、服控制；響應(yīng)快、易與計(jì)算機(jī)（易與計(jì)算機(jī)（CPUCPU）連接；體積小、動(dòng)連接；體積小、動(dòng)力大、無污染。力大、無污染。 瞬時(shí)輸出功率大；瞬時(shí)輸出功率大；過載差；一旦卡過載差；一旦卡死，會(huì)引起燒毀死，會(huì)引起燒毀事故；受外界噪事故；受外界噪音影響大。音影響大。 氣氣壓壓式式 氣體壓力源壓氣體壓力源壓力力5757MpaMpa；要；要求操作人員技術(shù)求操作人員技術(shù)熟練。熟練。 氣源方便、成本低；氣源方便、成本低；無泄露而污染環(huán)境；無泄露而污染環(huán)境；速度快、操作簡(jiǎn)便。速度快、操作簡(jiǎn)便。 功率小、體積大、功率小、體積大、難于小型化；動(dòng)難于小型化；動(dòng)作不平穩(wěn)、遠(yuǎn)距

3、作不平穩(wěn)、遠(yuǎn)距離傳輸困難；噪離傳輸困難；噪音大；難于伺服。音大；難于伺服。 液液壓壓式式 液體壓力源壓液體壓力源壓力力20802080MpaMpa；要求操作人員技要求操作人員技術(shù)熟練。術(shù)熟練。輸出功率大，速度輸出功率大，速度快、動(dòng)作平穩(wěn)，可快、動(dòng)作平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)定位伺服控制；實(shí)現(xiàn)定位伺服控制；易與計(jì)算機(jī)（易與計(jì)算機(jī)（CPUCPU）連接。連接。 設(shè)備難于小型化；設(shè)備難于小型化；液壓源和液壓油液壓源和液壓油要求嚴(yán)格；易產(chǎn)要求嚴(yán)格；易產(chǎn)生泄露而污染環(huán)生泄露而污染環(huán)境。境。 第3頁/共39頁第四頁，共39頁。第4頁/共39頁第五頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第5頁/共39頁第六頁，共3

4、9頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第6頁/共39頁第七頁，共39頁。PnndPw厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工 對(duì)于(duy)伺服控制電機(jī)而言，恒轉(zhuǎn)矩工作特性是衡量電機(jī)調(diào)速性能的重要參數(shù)之一。第7頁/共39頁第八頁，共39頁。znko/360厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第8頁/共39頁第九頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第9頁/共39頁第十頁，共39頁。1324AABBCCCB423AC1AB23BACAC14Bznko/360厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第10頁/共39頁第十一頁，共39頁。e定子轉(zhuǎn)子ppp/2p/2jmaxTjmaxTeT厚德達(dá)理厚德達(dá)

5、理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第11頁/共39頁第十二頁，共39頁。p/3pjmaxTTjmaxTeprTqp/3pjmaxTTjmaxTeprTq矩角矩角特性特性曲線族曲線族厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第12頁/共39頁第十三頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工p/3pjmaxTTjmaxTeprTqp/3pjmaxTTjmaxTeprTq矩角特性曲線族矩角特性曲線族第13頁/共39頁第十四頁，共39頁。 脈沖分配器 功率放大器變頻信號(hào)方向信號(hào)厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第14頁/共39頁第十五頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工步進(jìn)脈沖輸出方向控制0.1f7476

6、7486步進(jìn)脈沖定時(shí)器引腳布局引腳布局引腳布局0.1f或0.1f線圈線圈線圈 線圈第15頁/共39頁第十六頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第16頁/共39頁第十七頁，共39頁。方向厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工 專用環(huán)形分頻器專用環(huán)形分頻器使用方便，接口簡(jiǎn)單使用方便，接口簡(jiǎn)單(jindn)，專業(yè)化生產(chǎn)質(zhì)量可靠，成本低等。如：，專業(yè)化生產(chǎn)質(zhì)量可靠，成本低等。如：CH250三相繞組分頻器三相繞組分頻器 ；L297和和PMM8714兩相繞組分頻器；兩相繞組分頻器；PMM8713五相繞組電機(jī)分頻器等。五相繞組電機(jī)分頻器等。第17頁/共39頁第十八頁，共39頁。www厚德達(dá)理厚德達(dá)理

7、 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但串聯(lián)特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但串聯(lián)R2R2消耗消耗(xioho)(xioho)能量降低放大功率；電感較大使電路對(duì)脈沖反應(yīng)較慢能量降低放大功率；電感較大使電路對(duì)脈沖反應(yīng)較慢, ,輸出波形差。主要用于轉(zhuǎn)速要求不高的小型步進(jìn)電機(jī)控制。輸出波形差。主要用于轉(zhuǎn)速要求不高的小型步進(jìn)電機(jī)控制。第18頁/共39頁第十九頁，共39頁。w 單穩(wěn)觸發(fā)器w特點(diǎn)：僅在脈沖開始時(shí)接通高壓電源，其余時(shí)間僅接通低壓電源供電。具有功效高、電流上升率高、高速運(yùn)轉(zhuǎn)性能特點(diǎn)：僅在脈沖開始時(shí)接通高壓電源，其余時(shí)間僅接通低壓電源供電。具有功效高、電流上升率高、高速運(yùn)轉(zhuǎn)性能(xngnng)(xngnng

8、)好，但波形陡有時(shí)存在過沖現(xiàn)象，諧波豐富，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)。好，但波形陡有時(shí)存在過沖現(xiàn)象，諧波豐富，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)。 厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第19頁/共39頁第二十頁，共39頁。w厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第20頁/共39頁第二十一頁，共39頁。wt厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第21頁/共39頁第二十二頁，共39頁。iwwwittU多路功率開關(guān)細(xì)分電路多路功率開關(guān)細(xì)分電路厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第22頁/共39頁第二十三頁，共39頁。wiw厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第23頁/共39頁第二十四頁，共39頁。細(xì)分環(huán)形 分配器放大放大放大放大

9、放大細(xì)分環(huán)形 分配器加法器w加法器wUttiw厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第24頁/共39頁第二十五頁，共39頁。脈沖方向控制方式信號(hào)環(huán)形分配器功率放大電路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路器步進(jìn)電機(jī)各相繞組相相相相相厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第25頁/共39頁第二十六頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第26頁/共39頁第二十七頁，共39頁。TCCRCUn2teec厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工式中，式中，UC UC 電樞電樞(din sh)(din sh)控制電壓；控制電壓；R R 電樞電樞(din sh)(din sh)回路電阻；回路電阻； 每極磁通；每極磁通；CeCe、Ct

10、Ct分別為電動(dòng)機(jī)分別為電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。的結(jié)構(gòu)常數(shù)。 由此，直流伺服電機(jī)的控制方式如下：由此，直流伺服電機(jī)的控制方式如下：（1 1）調(diào)壓調(diào)速（變電樞）調(diào)壓調(diào)速（變電樞(din sh)(din sh)電壓，恒電壓，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）轉(zhuǎn)矩調(diào)速）（2 2）調(diào)磁調(diào)速（變勵(lì)磁電流，恒功率調(diào)速）（）調(diào)磁調(diào)速（變勵(lì)磁電流，恒功率調(diào)速）（3 3）改變電樞）改變電樞(din sh)(din sh)回路電阻調(diào)速回路電阻調(diào)速第27頁/共39頁第二十八頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第28頁/共39頁第二十九頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第29頁/共39頁第三十頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)

11、理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第30頁/共39頁第三十一頁，共39頁。dba厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第31頁/共39頁第三十二頁，共39頁。直流電機(jī)直流電機(jī)PWM調(diào)速電路調(diào)速電路(dinl)H橋驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第32頁/共39頁第三十三頁，共39頁。厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第33頁/共39頁第三十四頁，共39頁。iwiviuSMPSPWMCCIFGSCRDREFAC輸入CONV.P.B.U.INV.GRTGRTGRTGRTGRTGRTGRTGRTi厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第34頁/共39頁第三十五頁，共39頁。交流電機(jī)CONV.位置指令A(yù)C輸入GRTGRTPWMGRTiGRTGRTGRTGRTiiwviuP.B.U.INV.位置控制速度指令放大器矢量處理電路脈沖放大檢測(cè)器厚德達(dá)理厚德達(dá)理 勵(lì)志勤工勵(lì)志勤工第35頁/共39頁第三十六頁，共39頁。 Im負(fù)載范圍內(nèi)不變。負(fù)載范圍內(nèi)