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电焊机一次侧电源线的长度硫化机

- 编辑:福建省南安市海特机械有限公司 -

电焊机一次侧电源线的长度硫化机

  闭环控制的伺服系统设计 一 闭环伺服系统的构成 ? 闭环系统是负反馈控制系统。检测元件将执行部件的位移 、转角、速度等量转变成电信号,反馈到系统的输入端并 与指令进行比较,得出误差信号的大小,然后按照减小误 差的 方向控制驱动电路,直到误差减小到零。 ? 反馈元件一般精度比较高,很多误差都可以得到补偿,提 高了系统的跟随精度和和定位精度。 ? 根据检测元件的安装位置,闭环系统分为全闭环和半闭环 两种。 全闭环,半闭环系统比较 位置检测元件直接安装在最 后的移动部件上,形成全闭 环系统。 误差可以得到补偿,精度高, 但易造成系统动荡,电焊机一次侧电源线的长度不稳定。 位置检测元件安装在传动链 某一部位,就形成了半闭环 系统。 环外传动误差得不到补偿, 精度降低,构造简单,稳定 ? 下面这个系统是一种教学和实验使用的X-Y轴全闭环交流 伺服运动控制系统。系统由四个部分组成(图1):(1) 上位控制部分包括通用PC机、ADT850运动控制卡;(2) 松下MINAS A4系列交流伺服驱动器和交流伺服电机组成驱 动部分;(3)负载部分为X-Y轴滚珠丝杠平台;(4)闭 环反馈部分由光栅尺和数据采集卡来实现。 闭环系统适合于高精度和大负载的系统,系统设计比开 环复杂。设计步骤类似。因为半闭环应用广泛,下面讨论的 系统都是半闭环系统 。 ? 图为一半闭环数控机床进给系统的图,采用滚珠丝杠螺母 副传动,丝杠轴向支承选用推力轴承径向采用滑动轴承, 伺服电动机驱动。位置反馈不直接检测工作台的位置量, 而是直接采用转角位移检测元件(如光栅等),检测伺服 电机或丝杠转角,反馈到控制装置中进行位置比较,用差 值进行控制。 二 闭环伺服系统的设计 (1)伺服元件的选型 执行元件选型 执行元件其职能是直接推动被控对象,使其被控 量发生变化如用来作为执行元件的电动机,液压 马达等。大型伺服系统中常采用液压伺服马达; 中小型,则多采用交、直流伺服电机。一般直流 伺服系统选用永磁直流伺服电机;动作快速、功 率较大的选用无槽电枢直流伺服电机;需要快速 动作的选用空心杯电枢直流伺服电机;低速运行 和启动、正反转频繁的系统则选用印制绕组直流 伺服电机。 交流伺服技术的发展使其不仅具有直流伺服电机那样的 优良静、动态性能,并且具有无电刷磨损、维修方便、价格 便宜等优点,在大、中型功率的伺服系统中有逐步取代直流 的趋势。 交流伺服电机分同步型和异步型交流伺服电机两种。 同步型交流伺服电机常用于位置伺服系统,如数控机床进 给系统,机器人关节伺服系统及其他机电一体化产品的运 动控制,包括点位控制和连续轨迹控制。常见的功率范围 是数十瓦到数千瓦,个别的达到数十千瓦,异步型伺服电 机主要用于需要以恒功率扩展调速范围的大功率调速系统 中,如数控机床的主轴系统驱动,常见的功率范围是数千 瓦以上。硫化机 交流伺服电机图 检测元件的选型 ? 闭环伺服系统通常是位置环、速度环、电流环三环联合的 反馈系统。 ? 速度环指的是速度反馈系统;位置环指的是位置反馈系统 电流环指的是电流反馈系统. 环,指的是伺服系统中反馈 信号接受与处理的环节 ? 常见的有PMSM(永磁同步电动机)位置伺服系统 检测元件的选择就是位置和速度传感器。 ? 常用的位置检测传感器有旋转变压器、感应同步器、电焊机一次侧电源线的长度 光电编码器、光栅尺、磁尺等。如被测量为直线位移,则 应选直线位移传感器,如光栅尺、磁尺、直线感应同步器 等。如被测量为角位移,则应选取圆形的角位移传感器, 如光电编码器、圆感应同步器、旋转变压器、码盘等。 ? 一般来讲,半闭环控制的伺服系统主要采用角位移 传感器,全闭环控制的伺服系统主要采用直线位移传感器 。 ? 选择传感器还应考虑结构空间及环境条件等的影响 。 ? 在位置伺服系统中,为了获得良好的性能,往往还要 对执行元件的速度进行反馈控制,因而还要选用速度传感 器。交、直流伺服电机常用的速度传感器为测速发电机。 目前在半闭环伺服系统中常采用光电编码器,同时测量电 机的角位移和转动速度。 伺服系统静态设计 ? 伺服系统的静态设计主要包括确定执行元件(电机)的型 号和参数、传动结构的传动方式和传动比、检测元件的参 数等。 伺服系统的动态设计 动态分析主要是在伺服系统的控制方案,静态参数确定后, 需要提取系统的数学模型,分析系统动态性能指标,常用 的方法有时域分析法,根轨迹法和频域分析法。 常用的方法是开环频域特性法,频域的相对稳定性即稳定裕 度常用相角裕度r和幅值裕度h来度量。 1相角裕度r Wc为系统的截止频率 ? 设A(wc)=|G(j wc)H(j wc)|=1 截止频率定义 定义相角裕度为 r=180?+∠G(jω c)H(ω c) 其含义是,对于闭环稳定的系统,如果系统开环相频特性再 滞后r度,系统将处于临近稳定状态。 2 幅值裕度 设Wx为系统的穿越频率 Φ (wx)=∠G(jω c)H(ω c) =(2k+1) π ;k=0, ± 1...... 定义幅值裕度为 h= GM ? G( j? )1H ( j? ) p p 幅值裕度含义是,对于闭环稳定系统,如果系统开环幅频特 性再增大h倍,则系统将处于临界稳定状态。 复平面中相角裕度和幅值裕度 这里引用了稳定,硫化机临界稳定,不稳定的概念。涉及了控制里 面的稳定判据问题,奈奎斯特和对数稳定判据是两种常用的 稳定判据。 h=-gm L(WC)=0 ? 对于伺服性能良好的系统,一般推荐:GM=10~ 20db,Φ =40°~60°。对于二阶欠阻尼系统,开环频域的 性能指标通过下式进行计算 ? 式中£为系统阻尼比 ?c ? ?n ? ? arctan 1 ? 4? 4 ? 2? 2 2? 1 ? 4? 4 ? 2? 2 伺服系统校正 ? 计算伺服系统开环频域性能指标后,判断系统是否需 要增加校正环节。一般情况下,按照确定的参数来设计的 实际系统,都需要校正才能是指标的得到满足。 ? ? 校正的工程方法有根轨迹法和频率法两种。其本质都 是引入校正装置,改变系统零极点的分布情况,即改变系 统的根轨迹或频率特性的形状,是系统性能得以改善。 ? 校正环节有电气校正和机械校正两种。由于电气校正 较机械校正容易实现,因此广泛使用电气校正。 校正环节串联在控制系统的前向通道中,形成串联校正; 也可与前向通路并联,组成并联校正。电焊机一次侧电源线的长度 ? 串联校正还分无源RC校正和有源校正两种。 无源校正环节结构简单,调整方便,但校正效果较差。 ? (有源)比例为分(PD) (无源)超前校正网络 ? 按照校正装置在系统中的连接方式,硫化机控制系统校正方式可 分为串联校正、反馈矫正、前馈校正和复合校正四种。 常见的几种校正系统 ? 有源校正环节有比例积分(PI)、比例微分(PD)和比例 积分微分(PID)等环节。 ? 在位置伺服系统中常采用PI校正环节。加入PI校正环节后 ,伺服系统从原来的只包含一个积分环节的一型系统变成 了包含两个积分环节的二型系统。 ? 根据控制理论知识,无论输入信号是阶跃信号还是等速斜 坡信号,二型系统输出响应的稳态误差都为零,扰动误差 也为零。所以加入PI校正环节后,系统误差为零。 ? 系统开环传递函数的极点在坐标原点处的个数即为系统的 型,一型系统和二型系统分别有一个和两个积分环节。 ? 此外,为了改善伺服电机的调节器性能,许多伺服系统还 在速度反馈控制环内设置了一个电流反馈控制环,以控制 电枢绕组中的电流。而且速度环和电流环的前向通道中又 分别串联一个PI校正环节,使得伺服电机能以恒定的最大 电流快速启动,又能使稳态运行时速度为零,从而获得了 良好的静态性能。(PMWM的一个PI校正) 控制系统设计 ? 控制系统方案的确定,主要是确定执行元件和伺服控制方 式。根据前面讲的元件的选择,校正环节的添加,涉及系 统。 ? 对于直流伺服电机采用晶体管脉宽调制还是采用晶闸管放 大器驱动控制。对于交流伺服电机,应确定是采用矢量控 制,还是采用幅值、相位或幅相控制, ? 伺服系统的控制方式有模拟控制和数字控制,每种控制方 式又有多种不同的控制算法。像之前同学讲过的PWM( 脉冲宽度调制)就是一种模拟控制。 ? 另外还应确定是采用软件伺服控制,还是采用硬件伺服控 制,以便选择相应的计算机。

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