運(yùn)動控制系統(tǒng)課程總結(jié)

1、運(yùn)動控制系統(tǒng)課程綜述摘要：牙齒文章通過運(yùn)動控制系統(tǒng)課程摘要，對運(yùn)動控制系統(tǒng)有了更深的理解?，F(xiàn)代運(yùn)動控制已經(jīng)是電學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、電腦控制技術(shù)、控制理論、信號檢測、處理技術(shù)等多門學(xué)科交叉的綜合學(xué)科。牙齒文章簡要介紹了運(yùn)動控制與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系。隨著其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，運(yùn)動控制系統(tǒng)也在不斷發(fā)展，系統(tǒng)的安全性和可靠性也在不斷提高。文章最后簡述了其發(fā)展過程及其未來發(fā)展前景。關(guān)鍵字：運(yùn)動控制、電力電子、直流調(diào)速、交流調(diào)速1.簡介運(yùn)動控制系統(tǒng)也稱為傳記拖動控制系統(tǒng)。運(yùn)動控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過對電動機(jī)電壓、電流、頻率等輸入功率的控制，改變工作機(jī)器的扭矩、速度、變位等機(jī)器數(shù)量，使各種機(jī)器按照人們的意愿

2、運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足生產(chǎn)工藝及其他應(yīng)用的需要。產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對運(yùn)動控制系統(tǒng)提出了越來越復(fù)雜的要求，同時提供了開發(fā)和生產(chǎn)各種新型控制裝置的可能性。在傳記課程控制理論、電腦技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、電力電子等課程基礎(chǔ)上，將電機(jī)作為控制對象的控制系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念，運(yùn)動控制系統(tǒng)的基本理論和方法，初步工程設(shè)計(jì)能力以及研究開發(fā)同類系統(tǒng)的能力。1.課程摘要牙齒書運(yùn)動控制系統(tǒng)全面系統(tǒng)地介紹了運(yùn)動控制系統(tǒng)的基本控制原理、系統(tǒng)配置和結(jié)構(gòu)特征、分析和設(shè)計(jì)方法。運(yùn)動控制系統(tǒng)內(nèi)容主要包括直流調(diào)速、交流調(diào)速和伺服系統(tǒng)三部分。直流調(diào)速部分主要介紹了單閉環(huán)、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)、以全控制電源裝置為主的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)等。交流調(diào)速

3、部分主要包括基于異步電動機(jī)穩(wěn)定模型的調(diào)速系統(tǒng)、基于異步電動機(jī)動態(tài)模型的高性能調(diào)速系統(tǒng)和串行調(diào)速系統(tǒng)。后續(xù)系統(tǒng)部分介紹直線、交流后續(xù)系統(tǒng)的性能分析和動態(tài)校正等。除了牙齒之外，還介紹了近年來發(fā)展的多電平逆變器技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)等。運(yùn)動控制系統(tǒng)既重視理論基礎(chǔ)又重視工程應(yīng)用，體現(xiàn)了理論性和實(shí)用性統(tǒng)一的特點(diǎn)。牙齒書結(jié)合大量工程案例，提供模擬分析、圖形或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，圖像具有直觀、簡潔、易于理解的特點(diǎn)。1.1直流調(diào)速系統(tǒng)第一部分主要介紹直流調(diào)速系統(tǒng)，有三種調(diào)節(jié)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的茄子方法。就是改變電樞電路電阻調(diào)速閥，削弱磁通速度調(diào)節(jié)法，調(diào)節(jié)電樞電壓速度調(diào)節(jié)法。變壓調(diào)節(jié)是直流調(diào)速系統(tǒng)的主要方法，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)至少由

4、兩部分組成：可調(diào)節(jié)直流電動機(jī)電樞電壓的直流電源供應(yīng)裝置和可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的直流電動機(jī)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，可控制直流電源主要分為兩類茄子。一種是?？刂普髌鳎蓪⒔涣麟娫粗苯愚D(zhuǎn)換為可控制直流電源。另一種是直流脈寬轉(zhuǎn)換器，首先將交流整流到無法控制的直流，然后以PWM方式調(diào)節(jié)輸出直流電壓。相位控制整流器-直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(V-M系統(tǒng))牙齒章節(jié)介紹了兩種茄子類型的直流電源供應(yīng)設(shè)備的特性和數(shù)學(xué)模型方法。用可控制的直流電源供應(yīng)設(shè)備和直流電動機(jī)配置直流調(diào)速系統(tǒng)時，汽車的性能指標(biāo)和人們的期望之間應(yīng)該有不少差異，并進(jìn)行了分析。(威廉莎士比亞，DC，DC，DC，DC，DC，DC，DC)開環(huán)控制系統(tǒng)不能滿足人們期

5、望的性能指標(biāo)，牙齒章節(jié)對閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了分析和討論。哦，論述了轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的控制規(guī)律，分析了系統(tǒng)的停車率，介紹了PI調(diào)節(jié)器和P調(diào)節(jié)器的控制作用。轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以提高調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，但動態(tài)性能為理想、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動態(tài)性能，是應(yīng)用最廣泛的直流調(diào)速系統(tǒng)。并詳細(xì)分析了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的組成和靜態(tài)特性、數(shù)學(xué)模型、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性。牙齒章節(jié)討論了直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)，闡述了與調(diào)速系統(tǒng)緊密相關(guān)的數(shù)字測速方法和數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)方法，采用MATLAB仿真軟件、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)模擬轉(zhuǎn)速。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1.2交流調(diào)速系統(tǒng)第

6、二部分主要介紹交流調(diào)速系統(tǒng)。交流調(diào)速系統(tǒng)有兩大茄子類別：異步電動機(jī)和動機(jī)電動機(jī)。異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分為三類：旋轉(zhuǎn)功耗型調(diào)速系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)功率型調(diào)速系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)功率型調(diào)速系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)功率型不變調(diào)速系統(tǒng)。動機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速始終為零，動機(jī)電動機(jī)速度調(diào)整可能需要更改動機(jī)轉(zhuǎn)速。動機(jī)電機(jī)極數(shù)是固定的，只能使用變頻調(diào)速。牙齒章節(jié)介紹了等效的基于電路的異步電動機(jī)穩(wěn)定模型，介紹了異步電動機(jī)變壓變速調(diào)速的基本原理和低于基本頻率的電流校正控制。首先介紹了交流PWM變頻器的主電路、精選PWM(SPWM)、電流跟蹤PWM(CFPWM)和電壓空間矢量PWM(SVPWM)三種茄子控制方法、電壓矢量和定子磁鏈之間的關(guān)系，最后介紹了PW

7、M變頻器應(yīng)用于異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題。還討論了用于轉(zhuǎn)速開環(huán)電壓頻率曹征控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)和通用變頻器。詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)速閉環(huán)旋轉(zhuǎn)變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理和控制規(guī)律，并介紹了變頻調(diào)速在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制是基于兩種茄子動態(tài)模型的高性能交流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。矢量控制系統(tǒng)通過矢量平移和轉(zhuǎn)子本身的方向得到等效的直流電動機(jī)模型，然后根據(jù)直流電動機(jī)模型設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)矩偏差和定子磁鏈大小偏差的符號，根據(jù)當(dāng)前定子磁鏈?zhǔn)噶康奈恢茫苯舆x擇相應(yīng)的定子電壓矢量，實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈控制。兩種交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)都有良好的靜態(tài)、動態(tài)性能，各有優(yōu)點(diǎn)，各有不足之處。2.運(yùn)

8、動控制和相關(guān)學(xué)科現(xiàn)代運(yùn)動控制已經(jīng)是電學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、電腦控制技術(shù)、控制理論、信號檢測、處理技術(shù)等多門學(xué)科交叉的綜合學(xué)科。運(yùn)動控制系統(tǒng)是以電動機(jī)為控制對象，以控制器為核心，以電力電子和電力轉(zhuǎn)換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在控制理論地圖下配置的傳記傳動控制系統(tǒng)。運(yùn)動控制系統(tǒng)多種多樣，但在基本結(jié)構(gòu)上，典型的現(xiàn)代運(yùn)動控制系統(tǒng)的硬件之一主要由父電腦、運(yùn)動控制器、電力驅(qū)動支路電機(jī)和傳感器反饋檢測設(shè)備以及控制對象等組成。馬達(dá)及其動力驅(qū)動裝置主要充當(dāng)為控制對象供電的執(zhí)行器。圖中顯示了運(yùn)動控制系統(tǒng)及其配置2.1 .電學(xué)電機(jī)學(xué)是運(yùn)動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理決定了運(yùn)動控制的設(shè)計(jì)方法和運(yùn)行性能，新型電機(jī)

9、的發(fā)明引入了新的運(yùn)動控制系統(tǒng)。2.2電力電子技術(shù)基于電力電子設(shè)備的電力放大和轉(zhuǎn)換設(shè)備是弱電控制強(qiáng)電的介質(zhì)，是運(yùn)動控制系統(tǒng)中電動機(jī)的可控電源，輸出電源質(zhì)量直接影響運(yùn)動控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)飲酒性能。新型電力電子裝置的誕生必將對制造新型功率放大器和轉(zhuǎn)換裝置提高電機(jī)供電電能質(zhì)量和提高系統(tǒng)運(yùn)行性能起到積極的推動作用。目前，電力放大及轉(zhuǎn)換裝置常用電力電子形式。電力電子設(shè)備從半工型前控制型、低頻開關(guān)到高頻開關(guān)，經(jīng)歷了從可拆卸設(shè)備到具有復(fù)合功能的電力設(shè)備模塊的發(fā)展，電力電子技術(shù)的發(fā)展使電力擴(kuò)大和轉(zhuǎn)換設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，性能有改善的趨勢。2.3微電子學(xué)技術(shù)隨著微電子學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種高性能大規(guī)?；虺笮图呻娐返?/p>

10、出現(xiàn)，方便和簡化了運(yùn)動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試工作，提高了運(yùn)動控制系統(tǒng)的可靠性。高速、大內(nèi)存容量、多功能微處理器或單個微機(jī)的出現(xiàn)，使運(yùn)動控制系統(tǒng)中各種復(fù)雜的控制算法應(yīng)用成為可能，大大提高了控制精度。2.4電腦控制技術(shù)計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的邏輯判斷、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、信息傳輸?shù)裙δ?，可以?zhí)行各種復(fù)雜的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)一般線性調(diào)整和其他控制規(guī)律，實(shí)現(xiàn)模擬控制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的控制功能和效果。電腦控制技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對象參數(shù)識別、控制系統(tǒng)的參數(shù)自曹征和自學(xué)習(xí)、智能控制、故障診斷等，極大地提高了運(yùn)動控制系統(tǒng)的智能性和系統(tǒng)可靠性。對于工程中難以得到準(zhǔn)確分析的幾個茄子問題，可以通過計(jì)算機(jī)獲得數(shù)值分析。這就是電腦數(shù)字模擬。(

11、David aser，Northern Exposure(美國電視電視劇)，計(jì)算機(jī))電腦數(shù)字仿真具有成本低、結(jié)構(gòu)靈活、結(jié)果直觀、存儲和資料分析等優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)是在數(shù)字模擬的基礎(chǔ)上開發(fā)的，成為了基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的模擬、基于指定指標(biāo)的最優(yōu)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及運(yùn)動控制系統(tǒng)中常用的分析和設(shè)計(jì)工具。2.5信號檢測和處理技術(shù)控制系統(tǒng)的“眼睛”運(yùn)動控制系統(tǒng)的本質(zhì)是反饋控制。即，根據(jù)給定偏差和輸出偏差進(jìn)行控制，最終減小或消除偏差，運(yùn)動控制系統(tǒng)通過傳感器實(shí)時檢測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并配置反饋控制。執(zhí)行故障分析和故障保護(hù)。實(shí)際檢測信號經(jīng)常有隨機(jī)干擾，因此這些干擾信號對控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)

12、重時也可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了確保系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，必須對實(shí)際檢測到的信號進(jìn)行過濾等處理，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。此外，傳感器輸出信號的電壓、極性和信號類型往往與控制器的要求不匹配。因此，傳感器輸出信號通常不能直接用于控制，需要信號轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。2.6控制理論-系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)控制理論是運(yùn)動控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，是地圖系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)?？刂葡到y(tǒng)的實(shí)際問題解決往往可以促進(jìn)理論的發(fā)展，非線性控制、自適應(yīng)控制、智能控制等新控制理論的誕生為研究和設(shè)計(jì)各種新的運(yùn)動控制系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。同樣，體育控制系統(tǒng)在我們學(xué)過的很多專業(yè)課程中也有重要的應(yīng)用。例如，本學(xué)期學(xué)過的DSP中，DSP對使用DSP調(diào)

13、節(jié)直流電動機(jī)速度很有用。這使用了運(yùn)動控制系統(tǒng)中直流調(diào)速系統(tǒng)的相關(guān)知識。3.運(yùn)動控制的發(fā)展運(yùn)動控制系統(tǒng)的開發(fā)從直流到交流，從開環(huán)到閉環(huán)、模擬、數(shù)字、基于PC的伺服控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動控制，各過程的發(fā)展極大地促進(jìn)了運(yùn)動控制系統(tǒng)的發(fā)展。與交流運(yùn)動系統(tǒng)相比，直流運(yùn)動系統(tǒng)控制簡單，調(diào)速性能好，長期占據(jù)支配地位，目前發(fā)展相當(dāng)完善。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字直流運(yùn)動控制系統(tǒng)在國際上已經(jīng)變得非常普遍。直流運(yùn)動控制系統(tǒng)近年來不能以優(yōu)異的性能完全消除，交流運(yùn)動控制系統(tǒng)代替直流運(yùn)動控制系統(tǒng)需要很長的過程。直流運(yùn)動控制系統(tǒng)有以下缺點(diǎn)：A.直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，故障數(shù)量多，維護(hù)困難，火花大，影響生產(chǎn)，其他

14、設(shè)備也可能引起不同程度的電磁干擾。B.機(jī)械交換機(jī)的整流能力限制了電動機(jī)的容量、電壓和速度，接觸式電流傳輸限制了直流電動機(jī)的應(yīng)用。C.電樞在轉(zhuǎn)子上，電機(jī)效率低，冷卻條件差，冷卻成本高。為了提高切換能力，為了減少電樞的泄漏感，轉(zhuǎn)子變粗、變短，影響系統(tǒng)的動態(tài)性能。從開環(huán)到閉環(huán)的發(fā)展是控制系統(tǒng)發(fā)展的必然。直流運(yùn)動系統(tǒng)的閉環(huán)控制作為交流運(yùn)動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，交流運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制是模擬直流運(yùn)動系統(tǒng)的閉環(huán)控制功能。交流運(yùn)動控制系統(tǒng)在當(dāng)前的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大。運(yùn)動控制系統(tǒng)在成本低、控制精度不高的情況下，大多在開環(huán)狀態(tài)下工作。目前，開環(huán)控制模式主要包括電壓調(diào)節(jié)(VV)、變頻(VF，無閉環(huán))、變壓變異(VVF)，其

15、中變壓變異可以分為交流-交流變異和交流-直線-交流變異。傳統(tǒng)電動機(jī)的狀態(tài)只有正向、反向、靜止三種茄子狀態(tài)，不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速度的變化。應(yīng)用變頻器后，自由地改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，為運(yùn)動控制系統(tǒng)注入了新的活力，解決了科舉運(yùn)動控制的難題。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，新一代數(shù)字通用變頻器可以配置固定壓力頻率比的開環(huán)速度控制系統(tǒng)。牙齒系統(tǒng)具有相對堅(jiān)實(shí)的機(jī)械特性和良好的速度調(diào)節(jié)性能，可以滿足大多數(shù)中小型生產(chǎn)機(jī)器的一般速度調(diào)節(jié)要求。為了提高節(jié)約能源、產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率，牙齒部分是交流運(yùn)動系統(tǒng)的楊怡寬，所以速度開環(huán)控制的運(yùn)動控制系統(tǒng)是運(yùn)動控制的主要部分。開環(huán)控制缺乏必要的閉環(huán)，因此有很多缺點(diǎn)，即電流沒有控制，不能有效地

16、保護(hù)運(yùn)動系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制精度不高。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和精度，運(yùn)動控制必須實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。閉環(huán)模式取決于運(yùn)動控制系統(tǒng)。為了控制速度，可以使用電流環(huán)和速度環(huán)兩種環(huán)結(jié)構(gòu)。位置跟蹤需要使用定位環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的三環(huán)結(jié)構(gòu)。目前廣泛使用的閉環(huán)控制模式主要分為矢量控制(或磁場方向控制)和直接轉(zhuǎn)矩控制。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，隨著微電子學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電路集成的提高，對運(yùn)動控制系統(tǒng)產(chǎn)生了重要影響，運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制方式向微電腦控制方向快速發(fā)展，從硬件控制到軟件控制，智能軟件控制將成為運(yùn)動控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢?；赑C的運(yùn)動控制卡目前具有很大的優(yōu)勢。許多科研人員開發(fā)的運(yùn)動控制卡可以協(xié)調(diào)多軸運(yùn)動控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有良好的控制性能。隨著材料技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論、電腦技術(shù)、微電子技術(shù)的快速發(fā)展、電機(jī)制造工藝水平的逐步提高，隨著制造業(yè)的不斷升級和“柔性制造技術(shù)”的快速發(fā)展，作為“柔性加工制造技術(shù)”的核心技術(shù)之一的“運(yùn)動控制系統(tǒng)技術(shù)”牙齒將迎來另一個良好的發(fā)展時期。4.摘要牙齒文檔簡要介紹了運(yùn)動控制系統(tǒng)的內(nèi)容摘要和相關(guān)學(xué)科關(guān)系(包括各方面的發(fā)展)。可見現(xiàn)代運(yùn)動控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)傳記