直流伺服電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)教學(xué)內(nèi)容

1、直流伺服電機(jī)控制(kngzh)與驅(qū)動(dòng) 機(jī)械工程 第一頁(yè)，共15頁(yè)。內(nèi)容(nirng)安排1、直流伺服電機(jī)工作(gngzu)原理2、直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)3、直流伺服電機(jī)的選擇第二頁(yè)，共15頁(yè)。n直流電機(jī)和直流伺服電機(jī)有什么區(qū)別：n 伺服電機(jī)：有反饋的控制系統(tǒng)，它是直流供電，有編碼器反饋速度和位置信號(hào)，有良好的動(dòng)態(tài)性能。n 直流電機(jī)：沒(méi)有(mi yu)反饋信號(hào)，不能形成閉合回路。第三頁(yè)，共15頁(yè)。直流伺服電機(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(yudin)：具有較高的響應(yīng)速度、精度和頻率，優(yōu)良的控制特性等。便于調(diào)速，機(jī)械特性好。缺點(diǎn)：但由于使用電刷和換向器，故壽命較低，需要定期維修。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大輸出轉(zhuǎn)矩過(guò)小，動(dòng)態(tài)特性差。第

2、四頁(yè)，共15頁(yè)。 直流伺服電動(dòng)機(jī)由線圈轉(zhuǎn)子（也稱(chēng)電樞(din sh)），能產(chǎn)生固定磁場(chǎng)的定子，電刷，換向器組成，其原理簡(jiǎn)圖如圖所示。1、直流伺服電機(jī)工作(gngzu)原理第五頁(yè)，共15頁(yè)。U+NS電刷電刷換向片換向片直流電源直流電源電刷電刷換向器換向器線圈線圈II1、直流伺服電機(jī)工作(gngzu)原理第六頁(yè)，共15頁(yè)。注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線圈注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線圈(xinqun)無(wú)無(wú)論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是上半邊的電流向里，下半邊的電論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。流向外。電刷壓在換向片上。由左手定則，通電線圈由左手定則，通電線圈(xinqun)

3、在磁場(chǎng)的作用在磁場(chǎng)的作用下，下，使線圈使線圈(xinqun)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。FFU+NS電刷電刷換向片換向片II換向器作用：換向器作用：將外部將外部(wib)直流電直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的交流電，以保交流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不持轉(zhuǎn)矩方向不變。變。第七頁(yè)，共15頁(yè)。FFU+NS電刷電刷換向片換向片IIEbEb由右手定則，線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中由右手定則，線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向(fngxing)與電流的方向與電流的方向(fngxing)相反。相反。第八頁(yè)，共15頁(yè)。第九頁(yè)，共15頁(yè)。 直流伺服電動(dòng)機(jī)采用直流供電

4、，為調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和方向，需要對(duì)其直流電壓的大小和方向進(jìn)行控制。根據(jù)電工學(xué)原理，永磁式直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與流過(guò)電樞回路(hul)的電流強(qiáng)度成正比：（1）（2）（3）第十頁(yè)，共15頁(yè)。n聯(lián)立式子1、2、3求解可得：n這樣我們通過(guò)控制加在電機(jī)(dinj)上的電壓來(lái)控制轉(zhuǎn)速（4）第十一頁(yè)，共15頁(yè)。2、直流伺服電機(jī)的控制(kngzh)與驅(qū)動(dòng)n直流伺服電機(jī)是直流供電，為了調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速和方向，需要對(duì)其直流電壓的大小和方向進(jìn)行控制。目前常用的驅(qū)動(dòng)方式是PWM（pulse width modulation）脈沖寬度(kund)調(diào)制的英文縮寫(xiě)。它的含義是利用大功率晶體管的開(kāi)關(guān)作用，使得加到電機(jī)上電壓的時(shí)間（占空比

5、）發(fā)生變化，從而控制電機(jī)電壓的平均值來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。第十二頁(yè)，共15頁(yè)。此時(shí)電機(jī)只能在某一個(gè)方向調(diào)速，稱(chēng)為不可逆調(diào)速。當(dāng)需要(xyo)電機(jī)在正、反兩個(gè)方向都能調(diào)速的時(shí)候，需要(xyo)使用橋式降壓電路第十三頁(yè)，共15頁(yè)。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞(din sh)上電壓的“占空比”來(lái)達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，設(shè)占空比為a= t1 /T，則 電機(jī)的平均速度為 Va = Vmax *a其中Va指的是電機(jī)的平均速度，Vmax 指電機(jī)在通電時(shí)的最大速度， a= t1 /T是指占空比 .由上面的公式可見(jiàn)，當(dāng)我們改變占空比a時(shí)，就可以(ky)得到不同的電機(jī)平均速度Va，從而達(dá)到調(diào)速的目的。第十四頁(yè)，共15頁(yè)。n選擇依據(jù)是慣量匹配原則或者等效轉(zhuǎn)矩來(lái)選擇，只介紹第一種方法n慣量匹配原則n根據(jù)理