第二版-机电传动控制课件--第8章 电机的计算机控制技术

第八章电机的计算机控制技术，本章要点：1。计算机和控制技术的基本知识以及电机计算机控制系统的基本配置2。计算机控制技术在电机控制系统中的应用，8.1计算机控制技术的基础，8.1.1计算机控制系统的组成和特性，1 .计算机控制系统的配置，计算机控制系统的硬件主要包括计算机主机、过程控制通道、控制对象和常用外围设备。2 .计算机控制系统控制流程，(1)信息收集(2)信息处理(3)信息输出，3。计算机控制系统功能，(1)灵活，(2)卓越的实时(3)强大的存储能力，(4)强大的逻辑计算能力，(5)高准确度，(6)高可靠性，(7)高可靠性，(8)高自我诊断功能，(9)根据常用的计算机控制方法、控制对象和控制要求，计算机控制系统使用的控制方法有所不同。根据计算机控制系统的功能和结构特点，可以将机械系统的计算机控制系统分为操作指令控制系统、直接数字控制系统(DDC)、监督控制系统(SCC)、分配控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)、计算机集成制造系统(CIMS)等。8.1.2常用计算机，数字信号处理器DSP(DigitalSignalProcessor)单片机(微型计算机)可编程排序控制器(ProgrammableLogicalController)位于PLC，1基本概念，(1)采样(2)零阶固定器(3) z变换(4)离散系统的数学描述，8.1.3数字控制器，2。数字控制器的连续设计通过将连续控制器近似成数字控制器，由计算机实现。(1)数字控制器的连续设计，(2)由于控制工作的需要，如果选定的采样周期较大或控制质量要求较高，则应从控制对象的特性出发，根据计算机控制理论(采样控制理论)直接设计数字控制器，这种方法称为离散化设计方法。3 .数字PID控制；PID是Proportional(比例)、Integral(积分)和Differential(微分)三个缩写。在过程控制中，由误差信号的比例、积分和微分控制的调节器(PID调节器，1)控制算法描述了控制对象的数学模型，即每个输入量和每个输出量之间的数学关系。控制算法直接影响控制系统的调节质量是决定整个系统性能指标优缺点的关键。2) PID控制是一种广泛使用的数字PID控制算法，其优点是参数调整容易，灵活的结构更改和控制效果，如PI、PD、PID结构。尤其是，使用PID控制，在控制对象的结构和参数未完全掌握或无法获得精确的数学模型时，可以获得很好的控制效果。在计算机控制系统中，数字PID控制器是利用计算机软件根据PID控制规律进行编程的应用程序，因此数字PID控制器也称为数字PID控制算法。8.2电动机计算机控制系统的配置和特性，8.2.1电动机计算机控制系统基本配置，电动机计算机控制系统一般配置为电动机、转换器设备、传感器和控制设备。控制方法包括模拟(量)控制和数字(量)控制，控制硬件可以是DSP、SCM、PLC等。图8-1微机控制电动机系统框图，8.2.2电动机微机控制的功能和特性，1 .电机控制系统的微机实现的主要功能(1)逻辑控制功能(2)计算、调整和控制功能(3)自动保护功能(4)故障监控和实时诊断功能，2 .马达使用电脑控制的特性。(1)高精度稳态调节性能2)高控制质量3)方便灵活的多种控制4)高系统可靠性5)控制速度可能更慢，8.3步进电动机的计算机控制，8.3.1步进电动机的计算机控制方式，开环控制系统的闭环控制系统，1 .步进电动机的开环控制，步进电动机的开环控制有串行和并行方式。，1)串行控制，图8-2串行控制功能方框图，2)并行控制，图8-3并行控制功能方框图，2。步进电动机的闭环控制，图8-4步进电动机闭环控制功能框图，8.3.2步进电动机的DSP控制，DSP可以实现步进电动机的加速和减速控制。步进电机的加减速控制通常使用查找表方法。将相邻脉冲之间的时间间隔放入表中，每个脉冲从表中依次获取相应的延迟数据，使步进电动机实现可变速度。代码表控制很简单，但是速度精度要求高的情况下，延迟表很大，控制不灵活，在最大速度或加速度发生变化后，经常要修改延迟数据表。8.3.3步进电动机的单片机控制，步进电动机的驱动电路根据控制信号工作。在步进电动机的单片机控制中，控制信号由单片机生成。基本控制功能包括：(1)整流顺序控制(2)步进电动机的转向控制(3)步进电动机的速度控制，1 .有两种方法：脉冲分配、脉冲分配、脉冲分配实现(即电源整流控制)。软件方法和硬件方法软件方法完全根据指定的电源转换顺序，通过单片机的I/O驱动电路，控制脉冲所谓硬件方法实际上使用脉冲分配器芯片进行电源整流控制。2 .速度控制，步进电动机的速度控制通过控制单片机的步进脉冲频率实现。对于软件脉冲分配方法，通常通过调整两个控制词之间的时间间隔来控制速度。第一种是通过软件延迟方法第二种是通过计时器中断方法，第三种。执行控制、步进电动机的执行控制包括位置控制和加速、减速控制。步进电动机的位置控制意味着步进电动机驱动执行器从一个位置准确地运行到另一个位置。(1)位置控制，步进电动机位置控制的一般方法是在步进电动机的每个阶段将步骤数减少1，如果步骤不存在，则执行机制到达目标位置时将步骤数减少0。因此，使用步骤数(例如0)确定是否移动到目标位，作为停止步进电动机操作的信号。(2)加速电动机驱动执行器从a点到b点移动时，经历速度增加、匀速和减速过程。如果在启动时一次以指定的速度提高速度，则步进电动机将发生步进现象，可能无法正常启动，因为启动频率超过了极限启动频