机器人控制技术基础

1、6、1、位置传感器速度传感器温度传感器压力传感器触觉传感器红外探测仪接近觉传感器2、相对光电码盘的结构较为简单，它的输出线有三组，即输出相差90度的两相正交信号A相、B相，同时码盘每旋转一周也输出一个脉冲.定义为z相.如果电机正转，A相超前B相90度，如果电机反转，则B相超前A相90度。3、电位器操作简单，使用方便，但有较大的误差，一般的电位器都有5-20%的偏差值，一般可采用归零的方式消除误差。而光电编码器有体积小，精度高，工作可靠,接口数字化等优点，但出现误差不容易消除。4、如上图所示，当开关管MOSFET的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电机电枢绕组两端有电压Us。t1时间后，栅极输入

2、变为低电平，开关管截止，电机电枢两端电压为0。t2后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。电机电枢绕组两端的电压波形如图318(b)所示。电机两端平均电压Uo为：Ifo=勺=Z,U=Zyt5、防止晶闸管关断时的瞬时尖峰电压对电机造成破坏，起到钳住作用。上图是双极性桥式PWM晶体管放大器的结构图。图中的晶体管T1、T2、T3、T4组成了PWM的开关功率放大电路，它们呈桥式结构，也象H型结构，因此把这种电路称为桥式或H型PWM电路。在H型结构的晶体管按T1T4和T2T3配对工作。T1T4导通，T2T3截止；反之，T2T3导通，T1T4截止，在PWM的实际工作中，晶体管加上具有不同占

3、空比的脉冲信号，以控制电机的正反转，很显然，T1和T3、T2和T4不能同时导通，因此，T1T4、T2T3两组功放管上所加脉冲频率相同，方向相反。在H型PWM功放电路中，伺服电机接在PWM的A、B两端，如果T1T4导通时间比T2T3导通时间长，则电机正转；反之则电机反转；如导通时间一样，则电机停止不动，即两组晶体管如加上对称的方波，则电机会在某一点高频振动，和静止一样。7、根据电机学理论，交流异步电动机的定子绕组的反电动势是定子绕组切割旋转磁场磁力线的结果，其有效值可由下式计算E=KfQ(31)式中K与电动机结构有关的常数；f电源频率；Q磁通。而在电源一侧，电源电压的平衡方程式为：(32)该式表

4、示，加在电机绕组端的电源电压U,部分产生感应电动势E,另一部分消耗在阻抗(线绕电阻r和漏电感x)上。其定子电流I=I1+I2(33)分成两部分：少部分(1)用于建立主磁场磁通Q，大部分(2)用于产生电磁力带动机械负载。当交流异步电机进行变频调速时，如f下降，则由式(31)知道E将下降；由于U不变，由式(32)可知，丨将上升，此时外部负载不变时，12不变；由式(33)可知，11将上升，11上升，Q增加；根据式(31)，Q增加使E上升，到达一个新平衡点。理论上这种新的平衡点对机械特性影响不大；但实际上，电机的磁通容量与电机的铁心有关，通常是一个固定值，因此，当f下降时，Q不增加，产生电流波形畸变，

5、消弱电磁力矩，影响机械特性。为解决这个问题，一种解决方法是设法维持磁通量不变即E/f=K=常数但是实际上E无法控制。由于在阻抗上产生的压降很小，如忽略不计，则U=E因此，要使磁通量保持不变，可以使U/f=常数这就是变频变压（VVVF）的原理。9、直流无刷电机是一台三项交流永磁发电机，三相定子在空间互错120度，转子就是一对永久磁铁，转子的转速与定子旋转磁场转速一样，即是同步的交流电机。异步电动机就是电机转子的转速低于定子旋转磁场的转速的电机，定子产生旋转磁场，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。直流无刷电机可以实现无级调速，而交流异步电机不能。10、在工程实际中，应用最为广泛的

6、调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。13、1）以位移控制为基础如下图,这种方案的特点是，在位置闭环之外再加一个力闭环。图中Pc是末端执行器作用于操作对象上时的位姿，Qc是操作对象的输出力。P、Q分别为位置和广义力给定输入。2）以广义力控制为基础这一方案特点是，在力闭环基础上再加上位置环，其框图如下。和前一种控制方式比较，可以避免在位移闭环下一个增量位移引起过大的力增量，不足之处是力输出和位移输出仍然都由同一个前向控制器实现。p环境位，力变换I位羞控制乍由