第六章电动机的微机控制演示文稿

第六章电动机的微机控制演示文稿当前第1页\共有49页\编于星期六\17点优选第六章电动机的微机控制当前第2页\共有49页\编于星期六\17点6.2直流伺服电机的控制伺服系统（servomechanism）：由伺服电机组成的控制系统。其作用是：伺服系统应用：船舶驾驶、火炮控制、雷达控制、导航和制导、数控机床、机器人等。伺服系统基本概念：运动规划；坐标系统；最小运动增量和分辨率；准确度或精度；精密度与重复性；超调；调整时间；跟踪误差和稳态误差；振动。以下功率指令信号去控制大功率负载。实现远距离同步传动控制。通过运动指令对机械设备实施精确控制。当前第3页\共有49页\编于星期六\17点6.2.1直流伺服电机及其控制

直流伺服电机分电磁式、永磁式、杯型电枢式、无槽电枢式、圆盘电枢式、无刷式等。直流伺服电机的结构和直流电机相同。它由定子和转子两大部分组成。在定子上装有磁极，电磁式伺服电机的定子磁极上绕有励磁绕组。

直流伺服电机可采用电枢控制或磁场控制。

当前第4页\共有49页\编于星期六\17点PWM晶体管功率放大器，即脉冲宽度调制晶体管功率放大器，它由两部分组成：一部分是电压—脉宽变换器，另一部分是开关式功率放大器。

脉宽调制PWM原理当前第5页\共有49页\编于星期六\17点（1）伺服电机在PWM功率放大器驱动下可以处于停止、正转和反转三种状态。（2）控制信号UI的特性决定了伺服电机的工作状态。UI=0电机停止；UI>0电机正转，|UI|越大正转越快；UI<0电机反转，|UI|越大反转越快。

PWM功率放大器的脉宽调制波形

当前第6页\共有49页\编于星期六\17点桥式PWM功率放大器当前第7页\共有49页\编于星期六\17点6.2.2伺服电机的功率接口当前第8页\共有49页\编于星期六\17点标准型的PWM功率放大器当前第9页\共有49页\编于星期六\17点计算机和PWM功率放大器的接口

当前第10页\共有49页\编于星期六\17点当前第11页\共有49页\编于星期六\17点6.2.3伺服系统检测元件当前第12页\共有49页\编于星期六\17点当前第13页\共有49页\编于星期六\17点当前第14页\共有49页\编于星期六\17点十进制数二进制数循环码000000000100010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111010011511111000当前第15页\共有49页\编于星期六\17点当前第16页\共有49页\编于星期六\17点当前第17页\共有49页\编于星期六\17点6.2.4直流伺服电机系统的设计

伺服系统是一个闭环的自动控制系统。在伺服控制系统中，计算机除了要控制系统的功率主回路外，同时还要实时检测伺服系统的状态。典型的伺服系统中，除了PWM功率放大器之外，还有电压负反馈、速度负反馈、位置负反馈等环节。

当前第18页\共有49页\编于星期六\17点系统组成当前第19页\共有49页\编于星期六\17点系统传递函数当前第20页\共有49页\编于星期六\17点系统仿真（连续）当前第21页\共有49页\编于星期六\17点仿真结果1、角度响应曲线2、速度响应曲线3、控制输出当前第22页\共有49页\编于星期六\17点系统仿真（离散）当前第23页\共有49页\编于星期六\17点角度阶跃响应曲线当前第24页\共有49页\编于星期六\17点速度响应曲线当前第25页\共有49页\编于星期六\17点控制输出当前第26页\共有49页\编于星期六\17点6.3步进电机的微机控制6.3.1步进电机结构及工作原理三相反应式步进电动机的定子为三对磁极，每相一对，相对的极属一相，不过每一个定子磁极的磁靴上有许多小齿，转子圆周上也有许多小齿，根据工作要求，定、转子齿宽距必须相等。

（1）在同相的几个磁极下，定、转子齿应同时对齐或同时错开，这样才能使几个磁极的作用相加，产生最大转矩。（2）在不同相的磁极下，定、转子齿的相对位置应依次错开1/m齿距（m为相数），这样才能在连续改变通电状态下，获得连续不变的步进运动。

当前第27页\共有49页\编于星期六\17点步进电机的齿距角θZ

θZ=2π/Nτ如果转子有40个齿，那么，转子的齿距角θZ为：θZ=360°/40=9°当前第28页\共有49页\编于星期六\17点当前第29页\共有49页\编于星期六\17点6.3.2步进电机的工作方式

为了使步进电机能反向旋转，对于图6-22而言就是逆时针步进，对各相的通电顺序采用如下方式：ABC当前第30页\共有49页\编于星期六\17点6.3.2步进电机的工作方式

当前第31页\共有49页\编于星期六\17点6.3.2步进电机的工作方式

当前第32页\共有49页\编于星期六\17点6.3.2步进电机的工作方式

当前第33页\共有49页\编于星期六\17点6.3.2步进电机的工作方式

当前第34页\共有49页\编于星期六\17点6.3.2步进电机的工作方式

当前第35页\共有49页\编于星期六\17点6.3.2步进电机的工作方式

当前第36页\共有49页\编于星期六\17点6.3.3步进电机的功率放大电路在实际应用中，脉冲分配回路有各种构成的办法。最常用的是环行分配器电路，现在已渐渐采用微型计算机代替旧式的环行分配器；而在控制系统中，大量采用的是单片微型机。功率放大电路的结构对步进电机的性能有着十分重要的作用。功率放大电路有单电压、双电压、斩波形、调频调压型和细分型等型式的电路。

当前第37页\共有49页\编于星期六\17点（一）单电压功率放大电路

单电压功率放大电路是步进电机控制中最简单的一种驱动电路。Ｌ是步进电机的一相绕组电感；ＲＬ是绕组电阻；ＲＣ是外接电阻，也是限流电阻；Ｒd是续流电阻；Ｄ是续流二极管。

Tj=L/(RL+RC)回路的时间常数当前第38页\共有49页\编于星期六\17点（二）双电压功率放大电路

双电压功率放大电路就是采用两种工作电源电压的功放电路。由于这两种电源电压分别是高压和低压电源，故也称高低压功率放大电路。当前第39页\共有49页\编于星期六\17点当前第40页\共有49页\编于星期六\17点当前第41页\共有49页\编于星期六\17点当前第42页\共有49页\编于星期六\17点当前第43页\共有49页\编于星期六\17点当前第44页\共有49页\编于星期六\17点当前第45页\共有49页\编于星期六\17点当前第46页\共有49页\编于星期六\17点简易四相步进机驱动当前第47页\共有49页\编于星期六\17点各种工作方式控制模型表工作方式PB3PB2PB1PB0控制模型单四拍000101H001002H010004H100008H双四拍001103H011006H11000CH100109H