机电一体化技术模块三伺服传动控制讲解.ppt

创新作品设计案例：垂直型自启闭风力发电机装置设计 控制线 电力线 1发电机 4行星齿轮系　 6风叶片 8链条 9链轮 14风速仪 10步进电机 16牵拉绳 15轴承 12集线器 5叶片导轨 7三角支架 2底座 13主轴 11顶板 3发电机转轴 图3-43　 垂直式自启闭可调节风力发电机原理图 （3）总体设计： 控制线 电力线 1发电机 4行星齿轮系　 6风叶片 8链条 9链轮 14风速仪 10步进电机 16牵拉绳 15轴承 12集线器 5叶片导轨 7三角支架 2底座 13主轴 11顶板 3发电机转轴 图3-43　 垂直式自启闭可调节风力发电机原理图 课后练习 1、单片机在控制步进电机时，转速如何控制？ 2、激光熔覆自动送粉器的时间常数如何确定？ 3、火花机在建立伺服控制系统时应注意哪几个环节？ 1. 单传感器系统 图3-12 单传感器系统框图 单传感器系统是采用一个传感器负责采集位置信号。速度信号可由位置信号近似求得。由位置信号求取速度的原理是利用位置的一阶导数。 （3-5） 其中，Δθ?——?在采样周期内角位移的增量;???Δt?——?采样周期。 2. ?双传感器系统 图3-13 双传感器系统框图 如图3-13所示,在采用双传感器控制系统中，位置信号和速度信号是分别由不同的传感器检测反馈。位置传感器通常采用光码盘，光码盘与电动机轴同轴连接，将电机输出的角位移信号转换为与之成一定比例关系的脉冲信号。可逆计数器对光码盘输出的脉冲进行计数，计算机在采样时刻读入数值，经控制算法运算后，输出数字结果，经D/A转换，输出模拟量的电压信号。 项 目 要 求 直流伺服电机的模拟调速系统一般是由2个闭环构成的，既速度闭环和电流闭环，为使二者能够相互协调、发挥作用，在系统中设置了2个调节器，分别调节转速和电流。2个反馈闭环在结构上采用一环套一环的嵌套结构，这就是所谓的双闭环调速系统，它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点，因而得到广泛地应用。直流伺服电机可应用在火花机，机器手，精确的机器等，同时可加配减速箱，令机器设备带来可靠的准确性及高扭力。 3.2.3 项目实践（做） 下面以火花机为例，详细说明直流伺服电机的传动控制。 本任务主要有以下要求： 1．熟悉火花机的工作原理； 2．掌握火花机整个伺服系统的构建； 3．掌握直流伺服系统的软件控制流程。 图3-14 joemars火花机 1 火花机原理及其工作过程分析 火花机（简称EDM，全称Electrical Discharge Machining）是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。火花加工主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具。 在进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统（直流伺服系统）控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。 项 目 实 施 2．建立伺服控制系统 控制系统是以单片机为控制器，以测速发电机为速度反馈元件，以光电编码器为角位置反馈元件。驱动装置为大功率晶体管PWM功率放大器，执行电机为直流伺服电机。其控制系统框图如图3-15所示，其硬件原理框图为图3-16。 图3-15 火花机控制系统框图 图3-16 火花机控制系统硬件原理图 这个系统由角度反馈环和速度反馈环双环组成,角度反馈是系统的主反馈,反馈结果和给定输入值 进行相减，产生角度偏差信号 ，偏差信号由比例环节K1放大，送到下一个环节。 3．火花机控制系统模型 图3-17火花机控制系统模型 程序开始执行时，首先对单片机的I/O进行初始化。单片机的P1口与P3.0口设定为输入口，直接接收来自光电编码器输出的数字信号。对给定值直接接收来自光电编码器的数字信号。对给定值进行采样是对0809输入的模拟量的转换结果进行读取的。对角度值读取是读取光电编码器输出的数据。对速度采样后，就可以计算控制量C，进而把控制量送给DAC0832产生控制信号去控制PWM功率放大器工作，驱动伺服电机转动。 4.控制流程的制定 图3-18 控制流程图 项 目 评 价 项目 目标 分值 评分 得分 建立硬件伺服控制系统 能正确分析控制要求，搭建硬件系统 20 不完整，每处扣2分 建立控制系统模型 按照控制要求，建立控制系统原理图，要求