运动控制系统模型ppt课件

1、第6章控制系统模型、机电一体化系统设计、6.3运动控制系统模型、拉普拉斯变换、拉普拉斯算子、性能测量、命令响应、调整时间是通过从步进前沿到反馈为命令值的5%(有时为2%)的时间来测量的。带宽是增益降至-3dB或原始增益的70%的频率。调整时间和带宽之间的关系：增益用于测量输入和输出幅度之间的差异；相位描述输入和输出之间的时间偏移。过冲表示响应峰值与命令信号变化量的比值，可接受范围为00%。凸峰描述了系统增益在开始下降之前增加的现象，允许范围为04dB。阶跃响应、频率响应、稳定性、稳定系统、临界稳定系统和不稳定性要求两个条件：符号反转和整个控制回路的总增益为1。稳定裕量(相位裕量):PM由增益交

2、叉频率处的相位定义(其中增益为0dB)，而相位裕量是实际相位和-180之间的差值。增益裕量(Gain Margin):GM) :gm定义为相位交叉频率(该频率下的系统相位为-180)的增加量，以及实际增益GM和0dB之间的差值。经验表明，增益裕量应为1025分贝，相位裕量应为35至80度。比例积分控制律，比例项提供稳定性和高频响应，积分项保证平均误差趋于0；功率转换器模型是低通滤波器，通常是两极低通滤波器；一般来说，被控对象是积分器G/s=G/(j2 f)=-jG/(2 f)，j的增益为1(0dB)，相位为90。因为-j项，G/s的相位总是-90。反馈链路也用作低通滤波器模型，通常使用双极滤波

3、器。PI控制系统，数字控制器延时1的影响。采样保持延迟用于存储数据，速度估计延迟是由位置估计速度引起的，计算延迟，因为执行控制律需要时间，Z域，Z定义为延迟运算。在最严格的意义上，S域用于连续系统，Z域用于采样系统。PID控制器、P控制和比例控制器是最基本的控制器，它们的控制规律简单：控制量偏差小，操作简单，调试容易。P控制律的主要缺点是存在稳态误差，当存在固定扰动时，会形成固定偏差。比例系统的闭环Bode图(186Hz带宽，0dB峰值)、比例系统的开环Bode图(65oPM，12.1 db GM)、I控制和p控制器的主要缺点是稳态误差，可以通过在控制律中增加积分增益来修正。积分增益提供稳态和

4、低频抗偏差能力。增益越大，抗稳态偏差能力越强，但超调量越大。PI控制器闭环波特图(206Hz带宽，1.3dB峰值)，PI控制器开环波特图(56oPM，11.7dB GM)，D控制，D增益借助微分90超前相位提前控制回路的相位。使用D增益通常可以提高系统的响应能力。差分增益的缺点：差分在高频有高增益值，出现明显的高频振荡。差分增益的另一个问题是差分对噪声敏感。局部放电控制器的闭环波特图(353赫兹带宽，0dB峰值)和开环波特图(63微米，8.8分贝通用)。比例增益设定了控制器性能的边界，积分增益改善了低频区域的系统性能，差分增益可以大大改善高频区域的系统性能。PID控制器的闭环波特图(359赫兹

5、带宽，1.0分贝峰值)，PID控制器的开环波特图(55分贝，8.5分贝通用)，PID控制，前馈，前馈是利用相关对象的知识来改善指令信号的响应。在前馈路径中，命令信号在控制律之前被处理，并且当采用前馈时，命令响应不再依赖于控制回路的带宽。基于对象的前馈博德图表明前馈增加了系统带宽，滤波器和滤波器在控制系统中被广泛用于消除噪声、减少混叠和衰减谐振。控制系统中最常见的滤波器是低通滤波器，用于消除来自不同噪声源的噪声：电互连(干扰)、分辨率限制、电磁干扰低通滤波器的主要缺点是它会给控制系统带来不稳定性，这是由增益交叉频率处的相位滞后引起的。控制系统中常用的七种滤波器，低通滤波器和低通滤波器可以衰减高于特定频率的所有信号。双极低通滤波器的波特图、陷波滤波器的波特图、单运动轴控制，以及多轴运动中的每个运动轴需要执行许多控制功能。首先，轮廓生成器必须能够生成位置轮廓命令信号的时间序列，即位置命令信号序列和时间之间的关系表示位置轮廓。其次，进行位置闭环控制，通常位置环中的速度环也进行闭环控制。位置/速度回路的输出是扭矩指令信号。此外，必须执行电流闭环控制。功率级向电机供电，并反馈电流反馈。单运动轴加速度反馈功能加速度反馈可以通过减缓电机对测量加速