《智能控制伺服系统》课件.ppt

课程概述与学习目标课程概述本课程主要介绍智能控制伺服系统的基本原理、设计方法和应用。通过学习，学生将掌握伺服系统的工作原理、控制策略和常见应用场景。学习目标

课程主要内容及考核方式1课程主要内容包括：

1.伺服系统概述；

2.伺服电机与伺服驱动器；

3.伺服控制原理与方法；

4.智能控制方法在伺服系统中的应用；

5.伺服系统建模与仿真；

6.伺服系统设计实例；

7.伺服系统故障诊断与维护。

智能控制基本概念什么是智能控制？智能控制是指利用人工智能技术，使系统具有学习、推理、决策、自适应等能力，从而实现对复杂系统的控制。智能控制的特点1.适应性强：能够适应环境变化，自动调整控制策略；

2.鲁棒性好：对系统参数变化和外部干扰具有较强的抵抗能力；

3.学习能力：能够从经验中学习，不断改进控制效果；

4.决策能力：能够根据环境状态做出最佳决策。

智能控制的发展历程120世纪50年代早期研究，主要集中在控制理论领域。220世纪70年代模糊控制技术的出现，标志着智能控制的兴起。320世纪80年代神经网络控制和专家系统控制等新技术发展起来。421世纪智能控制技术与其他领域融合，应用范围不断扩大。

传统控制与智能控制的区别传统控制1.基于数学模型；

2.需要精确的系统参数；

3.适应性较差；

4.鲁棒性较弱；

5.学习能力有限。智能控制1.基于经验数据；

2.对系统参数要求不高；

3.适应性强；

4.鲁棒性好；

5.学习能力强。

伺服系统的基本组成伺服电机执行机构，将电信号转换为机械运动。伺服驱动器控制电机运行，提供电流、速度和位置控制。传感器反馈系统状态，例如位置、速度和电流。控制器接收指令并生成控制信号。

伺服系统的工作原理指令输入系统接收来自外部的控制指令。控制器处理控制器根据指令和反馈信号，生成控制信号。驱动器放大驱动器放大控制信号，驱动伺服电机。电机运行伺服电机根据控制信号进行旋转，带动机械负载。反馈信号传感器检测电机运行状态，反馈给控制器。闭环控制控制器根据反馈信号调整控制信号，形成闭环控制系统。

伺服系统的分类直流伺服系统使用直流伺服电机。1交流伺服系统使用交流伺服电机。2步进伺服系统使用步进电机。3

伺服系统的性能指标1精度控制系统达到目标位置的准确度。2响应速度控制系统对指令变化的响应速度。3稳定性控制系统保持稳定运行的能力。4抗干扰能力控制系统抵抗外部干扰的能力。

直流伺服电机的结构转子由磁铁或绕组组成，产生磁场。定子由绕组组成，产生电磁场。换向器用于改变转子绕组中的电流方向。电刷与换向器接触，传递电流。

直流伺服电机的工作原理电流输入电机绕组通电。磁场产生定子绕组产生磁场。电磁力作用转子磁场与定子磁场相互作用，产生电磁力。电机旋转电磁力使转子旋转。换向器作用换向器改变转子绕组中的电流方向，保证电机持续旋转。

直流伺服电机的数学模型电压方程U=R*I+L*dI/dt+K*E转矩方程T=K*I运动方程J*dω/dt+B*ω=T-T_L其中，U为电机电压，I为电机电流，R为电阻，L为电感，K为转矩系数，E为反电动势，T为电机转矩，T_L为负载转矩，J为转动惯量，B为粘性阻尼系数，ω为转速。

交流伺服电机的结构定子由三相绕组组成，产生旋转磁场。转子由永磁体或绕组组成，产生磁场。轴承支撑转子，减少摩擦。编码器测量电机转速和位置。

交流伺服电机的工作原理三相电流输入电机三相绕组通电。旋转磁场产生定子绕组产生旋转磁场。转子旋转转子磁场与定子磁场相互作用，使转子旋转。编码器反馈编码器检测电机转速和位置，反馈给驱动器。闭环控制驱动器根据反馈信号调整控制信号，形成闭环控制系统。

交流伺服电机的数学模型电压方程U=R*I+L*dI/dt+K*E转矩方程T=K*I运动方程J*dω/dt+B*ω=T-T_L其中，U为电机电压，I为电机电流，R为电阻，L为电感，K为转矩系数，E为反电动势，T为电机转矩，T_L为负载转矩，J为转动惯量，B为粘性阻尼系数，ω为转速。

步进电机的结构与原理结构步进电机由定子和转子组成，定子上有多个电磁线圈，转子上有多个永久磁铁或铁芯。工作原理步进电机通过控制定子线圈的电流，使转子按步进角度旋转。每个线圈通电时，会产生磁场，吸引转子上的磁铁或铁芯，从而使转子转动一定角度。

步进电机的驱动方式1单相驱动只使用一个线圈进行驱动，效率较低。2双相驱动使用两个线圈进行驱动，效率较高。3多相驱动使用多个线圈进行驱动，效率更高，但控制更复杂。

伺服驱动器的组成功率模块将控制信号转换为驱动电机所需的电流。控制电路实现电流环、速度环和位置环控制。反馈电路接收传感器反馈信号，用于闭环控制。通信接口与外部控制器进行通信。

PWM技术原理什么是P