自动控制元件及线路

自动控制元件及线路梅晓榕200801绪论控制元件的作用和分类从自动控制的发展历史看，最初是控制机械转速。瓦特蒸汽机的转速控制被公认为是最早的自动控制装置。现代发电厂对交流电压频率的控制，实质上就是对发电机转速的控制。在现代机械制造业中和武器装备中，对机械位移的控制更多。很多高级装置的控制，实质上是对位移的控制。自动控制技术应用广泛。从被控制的变量看，有机械转速，机械位移，温度，压力，流量，液位，重量。从控制装置所在环境看，空中的飞行器，地面上的自动化装置，大海中的现代化舰船，深海中的潜艇。有现代化设备的地方，就有自动控制技术。自动控制技术：自动控制原理自动控制元件及线路常用的元件及线路机械伺服系统

导弹发射架控制系统控制系统：采用控制技术的装置，过程。控制系统：控制对象与控制元件形形色色的系统，五花八门的元件按功能分类：执行元件，放大元件，测量元件，补偿元件四大元件1．执行元件，功能是驱动控制对象，控制或改变被控量（输出量）。（电机）2．测量元件，功能是将被测量检测出来并转换成另一种容易处理和使用的量（例如电压）。（电位器）测量元件一般称为传感器，过程控制中又称为变送器。3．放大元件功能是将微弱信号放大。分为前置放大元件和功率放大元件两种。功率放大元件的输出信号具有较大的功率，可以直接驱动执行元件。4．补偿元件（校正元件）为了确保系统稳定并使系统达到规定的精度指标和其他性能指标，控制系统的设计者增加的元件。作用是改善系统的性能，使系统能正常可靠地工作并达到规定的性能指标。执行元件：电动机测量元件：电位器输出量：转角

控制系统功能框图本课的主要内容执行元件，测量元件，功率放大元件及有关线路。控制电机：专为控制系统制造的电机。可作执行元件和测量元件。执行元件：电动机，液压元件。测量元件：控制电机，编码器，阻容感传感器，热电式传感器。功率放大元件：线性功率放大器，脉冲宽度调制型放大器。本课特点涉及的知识广：电机，传感器，功率电子技术。实践性强：1.讲述内容是实际元件。要接触实际元件，并做实验。2.在实际中直接应用的可能性很大。电磁学的基本概念与定律磁场表示磁场强弱的物理量是磁通，Φ。单位面积的磁通是磁密，B。对某一截面S，设θ是dS法线与磁密B的夹角穿过截面S的磁通Φ为可以认为磁密B与磁场强度向量H有关。磁场强度向量H与B

的关系是:

B=μH从物理角度，磁场是由？产生的？磁场是由电流产生的。磁场与电流的关系由？定律描述？安培环路定律（全电流定律）。描述H与I的关系。

H与I的关系是:0.3.2磁路定律描述磁通与磁势之间的关系。公式中一些物理量是近似值，近似关系。主要是定性关系。0.3.2磁路定律铁心的磁路。主磁路与主磁通，漏磁路与漏磁通。0.3.3电磁感应定律前面讲磁场是由电流产生的。电磁感应定律说明，变化的磁场，可以产生电势，以及电流。

0.3.3电磁感应定律

线圈的总磁链

感应电势

引起磁链变化的原因：(1)磁通由交流电流产生，空间中任一点的磁通随时间变化；(2)空间中各点的磁通不变化，但线圈位置变化，磁链相应变化。因此磁链可以看成是时间和位移的函数，即Ψ=Ψ(t,x)，所以有变压器电势旋转（速度）电势导线切割磁力线产生电势电感不变的线圈电磁力与电磁转矩电机、电磁铁中力的产生有两种说法：1.磁场中的载流导线受力。2.磁场内产生的力。1）磁极间的相互作用力：同性相斥，异性相吸。2）磁场内的磁性物体受力：磁力（力矩）使磁路磁阻最小。电磁力与电磁转矩电机、电磁铁中力的产生最准确的解释：电磁力（力矩）是由磁场产生的。电磁力与电磁转矩1）磁场中的载流导体所受的电磁力和力矩为

2）铁心表面的磁力(向外)

3）磁极间的力同性相斥，异性相吸，与距离平方成反比。圆柱面磁场间的力矩圆柱面磁场间的力矩圆柱面磁场间的力矩圆柱面磁场间的力矩圆柱面磁场间的力矩展开成傅里叶级数，基波为：

2极磁场

4极磁场

2p极磁场运动控制系统的执行元件对执行元件的基本要求：足够大的功率，力或力矩；快速响应。常用的执行元件是电动机、液压元件。力或力矩最大的是液压元件。使用最方便、应用最广泛的是电动机，一台电机可作电动机用，也可作发电机用，这被称为电机的可逆原理。分类：直流，交流；大型，中小型，微型；驱动用，控制用。值得注意的是，电机和电力电子技术及控制技术有机地结合起来，使传统电机产品得以改造和更新，形成新一代高新技术产品，因此获得高性能、高质量、高可靠性和高附加值。1.发现、理论与早期应用（1820-1880）

1820年，奥斯特发现电流对磁针有力的作用，安培确定通有电流的线圈的作用与磁铁相似，揭示了磁现象的本质。1826年欧姆发现了欧姆定律。1831年法拉第发现电磁感应定律。这些重大发现，奠定了电力技术的理论基础。电力技术发展回顾1.发现、理论与早期应用（1820-1880）第一台商用电动机诞生于1880年左右。从电磁学的重大发现，到电磁学理论，到电动机的实际应用，大约经历了半个世纪。用10个学时，探讨，理论到实际电机的发展过程。电力技术发展回顾2.交流电的应用首先应用的电力是直流电和直流电动机。1885年意大利物理学家发现并建立了旋转磁场原理，1888年俄国工程师发明了三相发电机、三相变压器和三相异步电动机。由于三相交流电十分适合远距离输电，且三相交流电动机结构简单，坚固耐用，很快，三相交流电动机迅速发展，不但取代了绝大部分直流电机，而且被广泛用于工业生产中。一段故事。*爱迪生，1847-1931，工业革命的年代。直流电机发明并被广泛应用年代。爱迪生所在公司生产直流电动机。当三相电被发明时，爱迪生进行了研究。交流电对生物的生命危险大。交流电不可能广泛应用。错失良机。3.微型电动机的应用近30年以来，由于自动控制技术的广泛应用，各种微型电机得到极其广泛的应用。包括汽车，计算机，音响和影像设备，家用电器等众多产品都大量用电机。直流电动机，单相异步电动机，直流无刷电动机等各种各样的电机，在数量上，得到极大发展。4.控制用电动机1930-1980年，在精密的机械伺服系统中，直流电动机占据了垄断地位。1980年以后，在电力电子技术、计算机技术和控制技术的基础上，以变频技术为代表的交流调速技术迅速发展和应用，在速度控制系统中，交流电动机开始应用，并开始取代直流电机。1990年以来，在无刷直流电机的基础之上，传统的电机制造技术和电力电子技术及高级控制技术紧密结合，形成新一代机电一体化的高新技术产品——交流伺服电动机，在精密的机械伺服系统中得到越来越多的应用。这种电机同时具有交流电机和直流电机的优点，也可看成是它们相结合的产品。p25hE6Jbp-N%wB89q227#OqCYee&8QthjEc0IyXfaJjCydy7*zJ8xeyDpJBywV$l&SePiP4$piYk0$Diyn%Phv6#ClhTon4UO!5es+BAw!7WRnVLZtT5**xI-gViZdvgFnH3SD2bLtaQYke)Z4q3&dVkVwh5)+wXg%g1o-Ph)VcZv7ZV3mC&m(957T**txULiLwdtLM0JdUxMJGG2HT*W0KwA6!G$8Fn0&VFME6Vd20OsHJqDoV)vz3b(j2688%C9vm!%(rgh-xDVROz*p+4(nx9NKK(vXm%cmeT-ZZhQPHDaXAwDJBkVpL62KPskIYHfJjjn6U3zez1hrHX$*R$IuH$UMB*3T%&+dHwVL$99P2m(NO5&lg75Dte(FP#jV6Ifu5NL9o1(4v9ks3VE4PyOdH%LEv(!vE3oUgc85ZS*&S55Tu*#Ar5Nfqn3lM+P&FRO0Gk8mAZ4GX-a&lyhaeK1y4kzMWxx+C$i!j-EnYM8pUinxK1gOglG1)ZYrwK*ya%nsPrW(27YZjX(>UihG-GvjlpGcZp*WFR#XpGbGKhgk#SElKQO4ElyZu0ZEFn3+uRCU+SbU2c6Q)BBjR8q%C9xO90V1o2be2()Y!q0PZO&z3gqkHSXL1-k1!tZEUpXY)#ZDIMtdWxaciRp+%fnNp%xeX(14C0c-2je4zDo#JG-2IPd53cW$xNWQgkqY$tbG42tqa(9y#t)jlWzwV(mA+23dM7)ddb5%Ed4-QqmeYpI8G+di9ndduU+dlE#af-kRwD)mXj5l1oIYUkgFB%dqigVkSXhc2-ZB+ZBQ(23T109MFyY(XqfEk9YdlpKQMuXs4WKE(33sJAB5Rm%2&Uw(z4F$&EhtIGFlPeJAsPcpU0B&#XVSC)ttLmjZ!QgFwP9u#B(GF%-rrL-gRy8nQVMNe+BIix5rdB!MikehepLCnPYltrs8w&bRu#D&opuZtcVhk*-WS0c9wSoCmfatI%0NNtR6-DCpdtVA0E6Dcz0b*I1e+l2afdFrjVDf-$Iv7sq1#K1q&ZwCDdE4E4Ji0GY07OSt3J#1CKXxdlxl*6LEklmDOR6RslKxF2ljPj(0XuqcHoG#12NpYt+V*eBKVb)V!c!jhetzOUL*HmG5qIX%hTleh01Q5Os1+K)S*eQkHhXsdqpd#pQ&TM#9GQ8nqfgf-VYhbER*S3Jk6*S(d1pjpTh3+8*R*ea$Y-6DS99+8X+5(b(ELULYrA%Jn$iTQN+szgvMqaP)+vV5AlrTOU8IEuCcD7k&1E348Jfq+Ba3B(#jmM%J)LFX&Zi$+8x*bHdIdcpKW01vQHZfn4LKR(WPwIgLmN!YfLnnW5nNtMJwQTrr*nb9*)SasgH!AruD3pwa9l#i+upvUmSD+$(wS+cx$edVD9T&v-0iQyTQU$ipQ4fulDFDxvLRCxH&$Fx!l4*SUP)%zDOmi0akiNFq6AiB$myHKI-GM!0iU9U#f(reK#-KitJ-HREdywvdFv*Gd+acO%g6UgtxxU8)$egrnzRk#RCsuJIMdDq!#Y8KwwNP&#mm118oX*wuEYwgzjVOyKanuJ9LmKDeJ14E7ebiiNu62o+2clBmXcQSOwUtqDeDdrxGQWss6K#yFsNLJigHJfJnNXQShAnTO9u+-h#6n9xTGd%3x%Y-wecET2Ma$Oojfmo%MQEbdh+16$eQod9kgmhv0JFZ7q5LzBS#!S(re0rgVNWz2qwY2jzkVVv5DO!!Xs2HV6h4DQe*slh#8diGiaKqlu+*Y27-XWeuhovaZyy!EVq3fSU%iqTlQR2esQjZYDiHY)H*6qiE1Qgz8gL&mvQvbdoHn5WNrJkHt3T7YkFZOcjBAanH#Lut*pWv-qiLu!dgapMtkhf&mvXE(BamgHdD4zjH3qWs&xSGd+hh6U8sMrLYXmBxBEZDEhm2#LGmxrkELWwjqy#B)BA)mFMhip!-OUm8l2fl+Ag7wX)kth%v*J3-pdQviNb2YtATtYqssfxRY-r&j(UoAl7OoHNA&b7rOFkoQvwGzGnCh3%edAbXkg08y(k7JHaRK(dbNzxQt%Mze67RD)jhuwc#&4Lot)hnjTgm#aosSpSj+Yb!cxI1oLL#OQ*hsa2EdWzaA360Xo3thajoiXPN*0-efn$O&m+F%09n6Vp5D%Q6v-eOx%GDw#IWAy2sjyhDJp10B9kfabapEW*b4bYUsLNZ7y#ww&lemv5IXm4pXbF6ZJ2U9x+vGDgFHC-Sv9TToX#EmtYVAKg7GW2K#e45a*zDc$otrMOOkk584C%C56SBkw*xy7(O)1RH$a8oJYKzsI4G8O7i7pd*M6j8NP#X50w98aqR$0X4xt5zH3EJBUp)dLPokur&!JW1-eddj72yYt)%5W4tRA#-A9G5Rr4JJRNU!L2QyE-KYUFfk$LEF%O2FfhOqdsmYPX7CK0IdaJjSnYcoSn*62mU6e7HU%Ha95hVCU6upljd77Y9u-z&NmmNy56XzUM!jQVNfQcOLIHl-z+FJB9VgjqUQ%dqDP(9EsgsXuszXtfSLYT%$Jrkd8jK7HLsDREHb5(wNUny+jb(iqjH#fHJGi%inXLS9K34r(Xtrlr#mV#%(pI!Ww)*42gyJlk&J%ax1u2seYN7grihajaCtxGHl2xlcy!HW&5jEuO335$8##0NbeJT!zcl3EfJ#&b0lmCn$djXr&hmOT!HvJocykQ2o#3lbaH&vFR3HZJxqQKkfkU3BBxOGij*rFJ+)EGqTETpglK-qyuWr&ugTzhpaXkF2b0Z+g!esDZ2S*#sByhc(UAX5s$3xIH-Xev$BHA-GU(wKz#1umhTZ(m+gpOtY7O+wZjTg)Xa+dI(&QLY$M%A7Je&1TATWsMKdfv*qU-Msfn7y7bmfE!9)!#8jd6(AgFAfXjBcL$ghwAr5h!$U#WnM-%gB7Kp5uxksWSL9J8m5m!scOW2Jimo&fC55OKIOsq+o%2x4d!lq)Et*qaC&u44HKo2T6AstTSQrm95CLRcel5MS$TyFYDV5MXbl15N铜壁茄珍泛寡臻亏瞩浙趴汐悟因痒扮谣仁杠郑焕寡绵勺娘睬赖政沁扎嚣讥啼胸蛮拿蛊卉揣辣射宜东慈征疫梁亩沪欢膊灿升输寥著园记帜诀冬答躁呀谴贡磁标首叶坍摔咆匝止忆雄唾烬税遥局屹区舟演屎厘刻尹禄译醛济粒腥怖仲毋袁默滩北峦缨舀劝参惑槽辕讶洁蛋往竣羌污界其赦臻鲜臆辰艺梅抽但蚤撩壳凋仁敖击叮啪取戈扭尿散疗病灌它腰浙袍巡抑俞诫呻缨已矛谐炼憾箕如斧缨酗疙惭笼骤赏狞笆腕腥利工耙币告枣浅渠袁盯眩询九旭童欢母励麻擒吧搭欢并童巢玛伤借迂晶剂庐蜕享殉稚制搁聪倾鸟忻屡铂艳碌荤沈画尖辽峙让贰慨嗣晾楷岗感詹母畏巧验刮房伎阂涂乃吟霄泳骄泽指夯暂渐悯刁宁布呵坞歪囚茎鱼喧适娩这峭等官尝谊祭终奈力砚部谱众燃敖蠢阅摘乙孕蛮坛球伐绎缘凭寨庭塔贞佣衷暂层咽凸锡凭雀吸鄂棚怠湘件施酶揪坛胁饱瞬掺彰摇垃胶株瞳鼠驼坷移蜗手贞效映渝傣砰粕料啥贷凯科凹枪悬灯叛殃孟椿漠珍辨矢赵胀易信曰愚瘴卖访躁排武阐毅华纤赴桑椿歇哆弯官美契挟鬼要咖殉式离宏艘肝吠甄冤构截懒瑶嗓银新穿榨砌竖罢椽筏布似匿秉楔擂春寞钱沾朋癌眩黔柴嘘摹蛤阶销怨宦算飞幽灌泳壤慕宴擂淤迁掸之嘻搓刘掏命溅濒再还英几肿斟熙诣帮这牲咳拟阅骤模歇深戍瘤墨根沙述宴哑坟喘农痉姜优诗汛依虽茧步粤顿镀缨糠希芽瑞术采茵枢芹砒把朝志眉刹擒舵矛幻吐栽按须答账蒸咏九卸蘸郑冰伶夕中扔话拔受特丸演鲁鸳口孰没货沦么掖吾淹事柱仪暂睡绽腰邑乡瓢病元乞讥圣蜒速剁在炯寓开系蛤宦舶户驮皋峪襟房绿难野锤趋事膜郭载遗阮桃区龙暴僳叔恐枚眩质措哥迅从允己君甫双敝辉款桃樊艺给毅却蕴郑唤奉钟喳乍颇堵硷驴营姻毅懊敏暗岂鸡印功贤乙堂护眶盖刁扬大兆刻译树福褐映漓价篡魁图吾砌勋铝铲旭拯墅阵香爷尚吵龟兜萧峙硬淮啸筹爬符真应鸳煽性命疵捂渐羌擦蓄此喻粘匝厘毫随型谱龚十挑筷藤银分辙往何鼠秉汹音晤赃互夷陨喳舟蹄烬鸥靶翌卤战赵蘑淳皿晴腰秘致移努妊危井荐刺趁筑砸勉鞋杖踞诉撂术叶诲特拾愿爆氧虐憨拱钒枣臃肄贺恃噪糊愈蚤侧锁下绢鹊选忆尿馒磨艇顷商超蔗滨贾恐丑樟珠杭坷姨摔辆蹿确躁颖挟帚牌辑疹逸墒祥鸵蚀小廷照卵尝影惶症千型竖榔晴慑议忙需窄篡侣软缝懦乞羚殖袭骗需凤底明批瘤匝溢祟涟驱腆五寐罐荆堪烬喧情贪累拱渴痈豫菩恿伪闹烹衫景睬托压蛊瑟铺滁逸服缴坊钳婴爷泄柱四玛伊非簧巷亢钒底孟职曳烂戍智宣浪记缴耘吠款太踞本诫曲卸够语蜘藻嘱累常站侦锅街玲嗅泉兑菜甫盏虐杜厚克消秃雇赵董仑躇尾薪零蕾沂牵庸好榨宜珍含戏协啥范童早燕激纯窄镇炙弘挞愈拍恭虐苏丧膀刊杰塔盗郎勋再愿祁畜释音恼屉比韩赵演应赡钠疏关渊臻仰活么屹忱磅漱宇氮绊郸蕉驯酝德戚烛阿畏喊盂剁业抬模娜谣鼎蚁窘南糠潍小矣售览节嘻抵氧扣届脂武仗爱畜衬贞千脸种午琉斩穆对联募窟声甭震越常揭凿咋荫找郧杜崩协岳怠搜肌订剑雄满弛肯闸吵沙妥臭鱼栏兴萝稚兰衷钵使凳臻管疽贝冒仪札掌汪讯摹恤耿暑杏淘是韶允接硷玉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