中文资料圆钢送料机械手上下料机械手毕业设计方案

汉字译文控制技术驱动和控制手册A4章转矩、速度和位置控制a41通常标准411理想控制系统很多应用程序存在部分必需控制跟随参考量。比如,一个大型电机速度能够设置从一个低功率控制信号。这能够经过使用一个变速驱动描述以下。理想情况下,引用之间关系和电动机转速应该线性,速度应该改变立即和改变参考。任何控制系统能够表示为图A4.1b,输入参考信号,传输函数F和一个输出。为系统是理想,传输函数F是一个简单常数,所以,输出将会成正比参考,没有延迟。a412开环控制不幸是,传输函数很多实际系统不是一个常数,所以假如没有任何形式反馈输出正确非理想性质传输函数,输出并不遵照需求要求。使用an172控制技术驱动和控制手册。感应电动机提供简单开环变速驱动器gdp1为例,以下列举了部分副作用,能够发生在实际系统:速度调整。输出一个简单开环驱动是一个固定频率,是成正比速度参考,所以频率应用到电机仍然是一个恒定速度常数参考。这个马达速度滴作为负载应用因为滑移特征电动机,所以速度不保持在所需水平。不稳定性。它是可能在特定负载条件下和在特定频率电动机转速摆动在所需速度,即使应用频率是恒定。另一个不稳定关键起源在旋转机械系统是低损耗弹性联轴器、轴。非线性。有很多可能起源非线性。比如,假如电机连接到变速箱,速度输出齿轮箱可能会受到反弹齿轮之间。改变和温度。部分方面系统传输函数可能随温度。比如,一个感应电动机转差率随电机升温,所以对于一个给定负载电机转速能够降低从开始时速度电机很冷。延迟。用一个简单开环逆变器和感应电动机能够有一个延迟在电动机转速达成要求水平改变以后速度参考。在很简单应用程序,如控制传送带速度,这种类型延迟可能不是一个问题。在更复杂系统,比如在机床轴,延误有显著影响质量系统。这些只是部分副作用,能够生产假如一个开环控制系统使用。一个方法,提升质量控制器是使用一个测量输出量应用部分反馈给闭环控制。a413闭环控制简单开环驱动部分a412能够替换为一个控制系统图a42。该控制系统不仅提供了一个手段来纠正任何错误在输出变量,但也使一个稳定响应特征。电机轴速度测量和比较速度参考给速度误差。错误修改了一个传输函数G给一个电流参考缺席我*在输入电流控制块。多种方法对电机电流控制在本章中讨论;然而,现在它应该假定,电机电流进行控制能够给一个扭矩,是成正比电流参考缺席。假如马达速度从参考电平改变速度误差是产生和转矩应用于负载改性使速度回所需水平。有必需选择适宜传输函数G取得必需因为从闭环控制系统。这个函数能够是一个简单增益,所以目前参考我*?Kp补。这将给某种程度控制输出速度,但速度误差必需有一个非零值假如任何扭矩需要持有电机速度。任何速度误差随时间积累,构建了一个电流参考提供必需扭矩。一个闭环控制系统,百分比和积分术语叫做PI控制器。即使有很多类型闭环控制器,PI控制器是最常见,因为它是简单实现,rela-tively轻易设置和很好了解,大部分工程师。假如输出达成参考在最短时间内没有任何尖峰,响应被描述为极度阻尼。假如不是accepta-ble过分,那么这是最好可能反应给了最小延迟之间输入和输出系统。假如系统阻尼增加,反应迟钝,被描述为阻尼。假如系统是欠阻尼响应包含部分超调和振荡引用可能需要安定下来之前。这些结果,这是一个简单二阶系统,表明增加阻尼降低超调,系统响应慢。真正系统能够更复杂,增加阻尼并不总是给结果。这一步反应可能是闭环系统,改变参考水平最低时间是必需。在另阶跃响应可能显示输出改变对其它刺激,比如一个负载转矩过渡。在这个情况下,响应通常应尽可能小。闭环阶跃响应能够用来评定性能当控制系统是用于隔离。然而,假如控制器本身是包含在另一个控制回路封闭系统,关键是要取得和延迟,因为她们会影响系统性能。增益和延迟能够按生产波德图增益和相位一个响应和频率。一个理想控制器将单位增益和零相移在全部频率;然而,在再保险。这些效果是衡量系统带宽,通常定义为23分贝增益特征点。在例子中给出对应相位延迟系统订单。一阶系统有延迟到23日,458分贝,和一个二阶系统就像在你案子有一个延迟至23日在608分贝。相关运输延迟和数字系统能够深入延迟。在很多情况下,带宽是指一个估量动态实施性质一个控制系统;换句话说,更高带宽、性能越好。带宽通常是23分贝增益特征,频率参考点注意它意义是很关键,尤其是数字实现,可能没有说明质量控制系统。假如控制器是ph值包含在另一个闭环控制系统。假如控制器是包含在另一个闭环控制系统相位延迟是很关键。假如延迟太大可能有必需遵照德曲调环境保护持稳定。增益特征可能造成不可接收超调。尽管现代变速传动装置包含很多功效,最基础功效是控制驱动转矩(或力),或速度位置。在继续之前,细节不一样类型变速驱动函数,控制理论对每个这些讨论了数量。一个位置控制系统图5a4。这包含一个内部速度控制器,并在整个十二个月速度控制器有一个内部转矩控制器。它能够创建一个系统确定控制器位置机械转矩应用于负载直接没有内部循环速度和转矩。然而,位置控制器将需要能够控制复杂传输函数相结合电动机绕组、机械载荷和速度转换。这种方法另一个优点是限制能够应用于速度和转矩之间距离或速度改变每个控制器。只有当系统需要控制速度、位置控制器,当一个系统忽略了需要控制只有系统转矩、位置和速度控制器将被忽略。一个位置传感器显示提供反馈系统,但这可能是替换速度传感器,或它能够省略完全,以下所表示。位置信息所需转矩控制器功效在一个交流电动机驱动(见虚线)。假如位置反馈提供反馈是派生改变速度是速度比常规采样周期。无传感器方案可能会速度和转矩控制交流电动机,在这种情况下,传感器不是必需。位置反馈不是必需转矩控制器在直流电机驱动,所以一个速度反馈装置,如速度速度传感器可用于提供反馈控制器。再一次,无传感器方案可能不会在一个速度反馈装置是必需。a422转矩控制A转矩控制器为一个旋转电动机,或一个力控制器为一个线性马达,是基础内循环大多数变速驱动器。只有转矩控制是这里讨论,但标准也适适用于对一个线性应用力控制。为了解释标准转矩控制,简单直流电动机系统在图a46作为一个例子。分析转矩控制在一个交流电动机能够在完全相同方法,提供合适转换是进行扭矩需求或引用(Te*)是由转矩控制器转换成电流在电动机电枢,电动机本身将电流转化成扭矩。(b)电流控制驱动机械负荷。图A4.6b显示系统要求转换成电机电流转矩参考。扭矩参考(Te*)是第一次变成了一个电流参考(ia*)包含了尺度效应电动机通量。汽车流量,控制电动机励磁电流(假如),通常是降低从其额定水平更高速度当终端电压会超出最大可能输出电压电源电路没有这种调整。电流限制然后被用于电流参考方便所需电流不超出卡帕能力驱动。目前参考(限于最高等级)成为输入PI控制器。电等效电路电机由一个电阻(Ra),一个电感(La)和反电动势,通量和速度成正比单独PI控制器能够成功地控制电流在这个电路,因为伴随速度增加,电压需要克服反电动势将pro二积分术语。积分控制是可能相对较慢,所以以提升性能,在瞬态速度改变电压前馈词相当于包含Kevc/装箱。合并后输出PI控制器和电压前馈术语形成参考电压(va*),以应对这个电源电路应用一个电压(va)到电动机电路提供一个电流(ia)。目前测量,传感器和用作反馈电流控制器。和线性组件图a46、电流控制回路在一个数字驱动包含样品延误和电源电路造成延迟。在实践中,控制器响应是由百分比增益。尤其是,假如一个电压前馈使用术语,积分词极少影响瞬态响应。它是有用了解闭环传输函数转矩控制器(即。Te/Te*)这么反应,一个独立转矩控制器,或效果一个内在转矩控制器在外层循环如一个速度控制器,能够估计。为响应是由系统延迟它是合适代表闭环响应作为简单收益和一个单位增益传输延迟。扭矩能够在Nm引用,但它是更传统使用价值一定百分比额定电动机转矩。传输函数当转矩控制器是单独使用。Kt是电机转矩常数在NmA21。假如扭矩控制器是用于外部速度控制器一个稍微不一样表示必需使用,图A4.7b。速度控制器pro挥拳扭矩值参考资料,统一对应于一个指定目前水平大小或评级驱动。从控制角度来看这是不关键是否这是最大电流能力驱动,额定电流或部分其它水平。使用实际水平定义为Kc(安培数),并应包含在传输函数图所表示。这些简单模型许可驱动用户估计性能一个独立转矩控制器或转矩控制器和一个外速度环。a423通量控制电机磁通和所以电动机端电压为给定速度来定义通量产生电流。在一个简单例子。pre-viously使用电机驱动,电机通量水平设置励磁电流,假如。流量控制器(图a48)包含一个内部电流环和一个外循环,维持额定通汽车直到电枢端电压达成最大程度。当发动机转速增加高于额定速度然后控制励磁电流,所以通量,所以电枢电压保持在所需最大水平。扭矩和流量控制器全部显示在一个简化形式在图a49。全部有一个内在电流控制器,生成一个参考电压和电源电路,转换到目前。系统显示是一个直流电动机驱动,但基于矢量变换能够用来模拟这一交流电动机和形式依据矢量控制交流电机驱动系统。a424速度控制a4241基础速度控制闭环速度控制能够经过应用一个简单转矩控制器PI控制器在前面描述。对于本分析假定负载是一个惯性J,扭矩Td,和速度(摩擦忽略不计)。由此产生系统。和转矩控制器,它是有用了解闭环响应,响应一个独立速度控制器,或效果一个内在速度控制器在一个外环位置能够被估计。假如一个温和反应是需要速度控制器是没有显著地受到系统延迟,和一个线性传输函数如方程(a44)能够使用。全部常量在这些方程和带来延迟目前控制器通常是提供给用户,方便计算和/或模拟可进行性能估计速度控制器。除了提供所需闭环阶跃响应,它是关键为系统能够预防无须要运动结果应用扭矩瞬态。这可能是因为负载忽然应用或因为不均匀负载。能够预防无须要运动称为刚度。这个com-pliance角系统是一个衡量刚度和将在稍后讨论(a4242)。伴随阻尼系数增加,闭环反应过分降低,响应速度提升。闭环响应包含10%超越和阻尼因子团结,因为年代分子。术语伴随阻尼系数增加,过分反应降低,转矩tran瞬变响应变慢。在这种情况下没有年代术语在分子和反应包含无超调和阻尼系数统一。这似乎从这些结果,更高百分比增益,所以阻尼因子越高越反应;然而,结果到现在为止假设一个理想转矩控制器和没有额外无须要延误。在一个真正数字驱动系统延误给图a412可能存在。一个延迟包含代表样本期为速度测量,但这仅仅是相关,假如速度反馈是源自一个位置反馈装置如一个编码器和测量作为一个改变位置在一个固定采样周期。无须要延迟影响能够看到在闭环阶跃响应为一个真正系统图a413。在每种情况下响应有更多比真实系统超调理想系统。假如阻尼因子设置为团结那么过分可能是能够接收,但一个阻尼系数1.25响应相当振荡和可能是不可接收。无须要延迟影响愈加显著耽搁时间越久,也伴随设置带宽增加速度控制器。额外延迟影响能够看到波德图闭环响应速度控制器设置给统一阻尼因子(图a414)。频率在23分贝点增益特征显著增加了从理想速度控制器,而频率在608点相位特征几乎不变。假如这是被用来作为一个独立控制器增益特征能够用来估计带宽,但应该指出是,增益大于团结在部分频率。通常带宽基于增益特征是唯一带宽,是引用,因为这使得性能似乎是愈加好,在这种情况下2000rads21。然而,假如速度控制器是被包含在一个外部位置控制器,带宽无须要延迟性能限制速度控制器。大自然quantised速度反馈当它起源于一个位置传感器位置改变在一个固定采样周期也能够限制这种。一个高百分比增益在速度控制器,所以高带宽,产生高频转矩脉动和噪声从quantised速度反馈。a4242设置速度控制器收益所提供负载惯性是已知,能够选择百分比和积分上涨速度控制器,依据所需带宽或所需合并性质角使用