运动控制技术与应用-全套PPT课件.pptx

运动控制Motion Control;第1章 绪论;运动的世界;;;;;;;;;运动控制-Why What？;什么是运动控制（Motion Control） ？ 运动控制(Motion Control)是20世纪90年代在国际上兴起的一个多学科交叉的研究领域，是自动化技术的一个重要分支，运动控制起源于早期的伺服控制，简单地说，运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的轨迹和规定的运动参数（如速度、加速度参数等）完成相应的动作。 综合运用力学、机械、电子、计算机、信息和自动化等有关技术，采用适当的控制原理、方法，在硬件或软件平台上实现满足精度、响应速度和其它要求的执行装置的位置、速度、加速度、转矩或力的控制。 ;根据执行机构的类型，运动控制分为电动、气动与液压3种。电机运动控制（以下称运动控制）技术是最活跃和应用最广泛的电动运动控制 以电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子、功率变换装置为执行机构，在控制理论指导下组成的电气传动控制系统。 至今没有统一的定义;;;什么是伺服系统（Servo System） 随动系统 — 调节系统 是控制系统中的一类系统 它用来控制被控对象的转角或位移，使其自动、连续、精确地复现输入指令的变化。（一般具有负反馈闭环） 例：雷达系统、机器人机械臂、猎雷声纳平台 控制系统形式：开环和闭环 反馈控制 ;开环与闭环运动控制系统;运动控制闭环系统结构;;;基于PLC的运动控制系统;;封闭架构CNC;特点与回顾;运动控制系统典型应用 ;点位控制;连续轨迹控制;同步控制;最早的伺服系统应用是开始与军事装备的位置控制上，即1886年所发明的鱼雷中。 1944年，世界上第一个真正意义上的伺服系统由美国麻省理工学院辐射实验室研制成功。 火炮自动跟踪目标伺服系统 作为自动控制系统的一个新分支——伺服系统的控制理论形成 50年代中期，机电伺服系统在一些重要元器件性能上有新的突破，组成了静止式可控整流装置，带来了控制领域的一场技术革命。 1952年，麻省理工学院开发世界上第一台数控铣床，1962年才获得“数控伺服机构”专利。 ;第二次世界大战期间，对系统提出了大功率、高精度、快速响应等一系列高性能要求，液压伺服技术迅速发展起来。它表现出无以伦比的快速性、低速平稳性等一系列优点。到50年代末期和60年代初期，有关电液伺服技术的基本理论日趋完善，从而使电液伺服系统的应用达到了前所未有的高度。 1959年，日本FANUC公司研制出电液脉冲马达。 70年代以来，电力电了技术突飞猛进，推出了新一代“全控式”电力电子器件。 1983年，美国通用电气，交流伺服电动机驱动系统，同时欧美研制出永磁同步电动机伺服系统，主导，至今20多年。;新材料与电机技术的发展，以脉宽调制结合，大大改善了伺服系统的性能。对传统液压系统形成强有力的挑战，并以极快的速度发展。 稀土磁材料、力矩电机、无槽电机、大惯量宽调速电动机 控制理论快速发展 传递函数、拉普拉斯变换和奈奎斯特稳定理论；根轨迹；现代控制理论 计算机、大规模集成电路的发展，各元器件趋于数字化、集成化，使现代伺服系统朝着高速/高精度（High-speed/High-accuracy）、低噪声的方向发展。 展望未来，新器件、新理论、新技术必将驱使伺服系统朝“智能化”方向发展，赋予人工智能特性的伺服系统以及智能控制器必将获得广泛应用。;发展及趋势 ;课程架构;课程架构;课程架构;课程架构;课程架构——本学期特色与教改;Any Questions？;;概述;●高可靠性、高抗干扰能力。受温度、湿度影响小，工作可靠，能长期保持精度； ●能满足精度和速度的要求； ●使用维护方便，适应工作环境； ●成本低，寿命长； ●便于安装、连接。;位置检测元件的分类：;3、按测量方法不同分类;优点： 装置简单，任何一个点都可作为测量的起点。在轮廓控制的数控机床上大都采用这种方式。缺点： 在增量式检测系统中，移距是由测量信号计数读出，一旦计数有误，以后的测量结果则完全错误。 如出某种事故，无法恢复。;;5、按检测信号不同分类;数字式测量：被测的量直接以数字的形式来表示。 测量信号为电脉冲，可以直接把它们送入 数控装置进行比较、处理。;§2.1 旋转变压器;§2.1 旋转变压器;工作原理：; 设加到定子绕组的励磁电压为 ，通过电磁耦合，将在转子绕组中产生的感应电压为 ur = k1Umcos?0t sin? ur可以测量出来，仅有θ一个未知数。 实际使用中，当定子绕组分别加上两个相位相差90°且同频率的励磁电压：正弦绕组电