运动控制系统（第2版）课件 第0章 绪论

运动控制系统（第2版）绪论内容提要运动控制系统及相关学科运动控制系统及其组成运动控制系统转矩控制规律绪论运动控制系统）也可称作电力拖动控制系统。其任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。工业生产和科学技术的发展对运动控制系统提出了日益复杂的要求，同时也为研制和生产各类新型的控制装置提供了可能。绪论0.1运动控制系统及相关学科电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论、信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科。图0-1运动控制及其相关学科0.1运动控制系统及相关学科电机学电动机是运动控制系统的执行机构，电动机的结构和原理决定了运动控制系统的设计方法和运行性能，新型电机的发明就会带出新的运动控制系统。0.1运动控制系统及相关学科电力电子技术以电力电子器件为基础的功率放大与变换装置是弱电控制强电的媒介，在运动控制系统中作为电动机的可控电源，其输出电源质量直接影响运动控制系统的运行状态和性能。0.1运动控制系统及相关学科微电子技术

高速、大内存容量、多功能的微处理器或单片微机的问世，使各种复杂的控制算法在运动控制系统中的应用成为可能，并大大提高了控制精度。0.1运动控制系统及相关学科计算机控制技术计算机具有强大的逻辑判断、数据计算和处理、信息传输等能力，能进行各种复杂的运算，达到模拟控制系统难以实现的控制功能和效果。计算机控制技术的应用使对象参数辨识、控制系统的参数自整定和自学习、智能控制、故障诊断等成为可能，大大提高了运动控制系统的智能化和系统的可靠性。0.1运动控制系统及相关学科信号检测与处理技术运动控制系统的本质是反馈控制，即根据给定和输出的偏差实施控制，最终缩小或消除偏差，运动控制系统需通过传感器实时检测系统的运行状态，构成反馈控制，并进行故障分析和故障保护。0.1运动控制系统及相关学科控制理论控制理论是运动控制系统的理论基础，是指导系统分析和设计的依据。控制系统实际问题的解决常常能推动理论的发展，而新的控制理论的诞生，诸如非线性控制、自适应控制、智能控制等，又为研究和设计各种新型的运动控制系统提供了理论依据。0.2运动控制系统及其组成

图0-2运动控制系统及其组成运动控制系统的控制对象——

电动机从类型上分直流电动机、交流感应电动机（交流异步电动机）和交流同步电动机。从用途上分用于调速系统的拖动电动机和用于伺服系统的伺服电动机。运动控制系统的功率放大与变换装置电力电子型功率放大与变换装置半控型向全控型发展低频开关向高频开关发展分立的器件向具有复合功能的功率模块发展运动控制系统的控制器模拟控制器 物理概念清晰、控制信号流向直观 控制规律体现在硬件电路 线路复杂、通用性差 控制效果受到器件性能、温度等因素的影响运动控制系统的控制器以微处理器为核心的数字控制器 硬件电路标准化程度高 控制规律体现在软件上，修改灵活方便 拥有信息存储、数据通信和故障诊断等功能运动控制系统的控制器模拟控制器并行运行，控制器的滞后时间小。微处理器数字控制器串行运行方式，其滞后时间比模拟控制器大得多，在设计系统时应予以考虑。运动控制系统的信号检测与处理信号检测电压、电流、转速和位置等信号信号转换电压匹配、极性转换、脉冲整形等数据处理信号滤波0.3运动控制系统转矩控制规律

运动控制系统的基本运动方程式0.3运动控制系统转矩控制规律

忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩，运动控制系统的简化运动方程式0.3运动控制系统转矩控制规律

转矩控制是运动控制的根本问题要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。0.3