前言
随着生产的不断发展，在现代的工矿企业、车站港口、建筑工地、林区农场、食品加工和国民经济各部门，越来越广泛地使用各种起重运输机械，进行装卸、运转、输送、分配等生产行业。例如一个年产上千万吨钢的钢铁联合企业，仅运进物了就有两千万吨；再加上生产作业过程中的运转设备，没有现代化、高效率的起重运输机械是无法进行生产的。在起重运输机械中有些是不可缺少的运转设备，但更多的起重运输机械，其作用早已超出单纯的辅助设备范围，它们被直接应用于生产工艺过程中，成为生产作业线上主体设备的组成部分。钢铁联合企业如此，其他国民经济部门也是如此。为促进社会主义建设事业的发展，提高劳动生产率，充分发挥起重运输机械的作用是具有重要意义的。
为了对起重设备进行更深入的学习，在这次毕业设计中，我准备了矿用提升机构设计。设计的主要内容有：矿用提升机的主要零部件（钢丝绳、吊钩、制动装置、卷筒、齿轮、行星架、轴和电动机等）的构造，工作原理及主要机构的组成和设计计算。
由于本人水平、能力有限，文中难免会出现错误和遗漏，恳请各位老师批评指正。
1 提升机驱动系统的设计
1.1 设计方案的确定
1.1.1、设计参数：
调度重量7.5吨；
容绳量
1.1.2
方案一：电机和滚筒轴线
（见图1.1）
图1.1 方案一图
方案二：采用行星轮、内、外齿轮传递运动和动力。行星轮、内、外齿轮装在滚筒及行星架内。这种方案的优点是具有重量轻、体积小、传动比大和效率高，因此广泛应用于矿山冶金等工业部门。（见图1.2）
图1.2 方案二图
综上比较两种方案一、所以择优选方案二。方案二在各个方面都优于方案一。
1.2电机的选择
电动机已经标准化、系列化。电动机有交流电机和直流电机之分。一般工厂都采用三相交流电，因而多采用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型的绕型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。目前应用最广的是Y 系列自扇冷式笼型三相异步电动机，其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉，维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。在经常需要起动、制动和正、反转的场合（如起重机），则要求电动机转动惯量小、过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）。
提升机为一般起重设备，电动机的工作载塔为中级，启动反转频繁，工作环境较差。故采用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
1.2.1、电动机的容量
已知条件：卷筒刊径D=300mm，卷筒运转速度V=40,/min，高度重量F=7.5t。
电动机输出功率
P0=P w/η=FV/1000ηw
=7.5×103×0.67/（1000×0.96×0.973×0.992）
=5.79kw
=(1～1.3) ×5.79=5.79～7.53kw
额定功率P.=（1～1.3）P
查资料取P.为7.5kw 。 1.2.2、卷筒的转速
n w =60×V/（ｎ×D ）=60×0.67/（ｎ×300）=42.68t/min
查《机械课程设计手册》可得电动机的型号为Y160M-6。 n m =970r/min 。
1.2.3、计算总传动比，分配各级传动比 （1）总传动比
I=n m /n w =970/42.68=22.73 （2）分配各级传动比 取i b =5.54,
I g =i/i b /22.73/5.54=4.1 （3）计算传动装置的运动和动力参数 ①各轴的转速 n I =970r/min
n III =n I /i b =970/5.54=175.09 n III =n II /i g =175.09/4.1=42.68 ②各轴的功率
p I =pm=7.5KW
p III =7.5×0.99×0.97=7.2KW
p III =7.2×0.99×0.97=6.92KW
③各轴的转矩
T I =9550 ×7.5/970=73.84N.m
T III =9550×7.2×175.09=392.7 N.M
T III =9550×6.92×42.69=1549.5 N.M
最后，将所度算的结果填入下表1.1：
表1.1轴的工况表
2 提升机传动系统的设计
2.1 电动机轴齿轮的设计
2.1.1、齿轮传动是应用最广泛的一种机械传动，它是依靠齿轮齿廓直接接触来传递运动和动力的，具有传动比恒定，效率高，使用帮助长，适用范围广及承载有力高等优点。在生产实践中，对齿轮传动的要求是多方面的，但归纳起来不外乎下列两项基本要求： （1）传动要准确平稳 即要求齿轮传动在工作过程中，瞬时传动比要恒定，且冲击、振动小。
（2）承载能力高 即要求齿轮传动能传递较大的动力，且体积小，重量轻，寿命长。 2.1.2、选定齿轮的传动类型、精度等级、材料、热处理方式，确定许用应力。为提高齿轮的承载能力和传动平稳性，采用高变位齿轮传动。考虑上减速器的功率较大，故齿轮选用硬齿面，齿轮的材料为20Cr 钢渗碳淬火，硬度为56∽62HRC （查表）齿轮按7级精度制造（查表）。
o HIim =1500MP （查图）， OF Iim =460MP(查图) S F =1（查表），S H =1， Y x =1.0（查图），
故 [O H ]=o HIim /S H =1500/1=1500 MP 。
[o F ]=o FIim Yx/S F =460×1=460 MP 。
2.1.3、按轮齿弯曲疲劳强度设计 计算齿轮的模数由公式
m ≥{2KT 1Y Fs Y /Ψd Z 12[o F ]}1/3 MP 。 确定公式内各计算数值 （1）初步选定齿轮参数
设齿数比为u=4, Z 1=24，故Z 2=u Z 1=4×24=96 Ψd =0.7（查表） （2）计算小齿轮的名义转矩
T 1=9550P/n 1=9550×7.5/970=73.84N.m=0.7384N.mm
自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月
目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献
一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化
被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图
辽宁工程技术大学《电力拖动自动控制系统》课程设计 目录 1、前言 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (1) 2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 (2) 2.1伺服系统基本原理及系统框图 (2) 2.2 伺服系统的模拟PD+数字前馈控制 (4) 2.3 伺服系统的程序 (6) 3、仿真波形图 (9) 结论 (12) 心得与体会 (13) 参考文献 (14)
1、前言 1.1设计目的 1、使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2、使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； 3、熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 1.2设计内容 1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图； 2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。
2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 2.1伺服系统基本原理及系统框图 伺服系统三环的PID控制原理: 以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号. 图2-1 转台伺服系统框图 伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路. 转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示. 图2-2 伺服系统位置环框图 图2-3 伺服系统速度环框图
伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理： 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 图3 伺服电动机的转矩特性
前言 随着生产的不断发展，在现代的工矿企业、车站港口、建筑工地、林区农场、食品加工和国民经济各部门，越来越广泛地使用各种起重运输机械，进行装卸、运转、输送、分配等生产行业。例如一个年产上千万吨钢的钢铁联合企业，仅运进物了就有两千万吨；再加上生产作业过程中的运转设备，没有现代化、高效率的起重运输机械是无法进行生产的。在起重运输机械中有些是不可缺少的运转设备，但更多的起重运输机械，其作用早已超出单纯的辅助设备范围，它们被直接应用于生产工艺过程中，成为生产作业线上主体设备的组成部分。钢铁联合企业如此，其他国民经济部门也是如此。为促进社会主义建设事业的发展，提高劳动生产率，充分发挥起重运输机械的作用是具有重要意义的。 为了对起重设备进行更深入的学习，在这次毕业设计中，我准备了矿用提升机构设计。设计的主要内容有：矿用提升机的主要零部件（钢丝绳、吊钩、制动装置、卷筒、齿轮、行星架、轴和电动机等）的构造，工作原理及主要机构的组成和设计计算。 由于本人水平、能力有限，文中难免会出现错误和遗漏，恳请各位老师批评指正。
1 提升机驱动系统的设计 1.1 设计方案的确定 1.1.1、设计参数： 调度重量7.5吨； 容绳量 1.1.2 方案一：电机和滚筒轴线 （见图1.1） 图1.1 方案一图 方案二：采用行星轮、内、外齿轮传递运动和动力。行星轮、内、外齿轮装在滚筒及行星架内。这种方案的优点是具有重量轻、体积小、传动比大和效率高，因此广泛应用于矿山冶金等工业部门。（见图1.2）
图1.2 方案二图 综上比较两种方案一、所以择优选方案二。方案二在各个方面都优于方案一。 1.2电机的选择 电动机已经标准化、系列化。电动机有交流电机和直流电机之分。一般工厂都采用三相交流电，因而多采用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型的绕型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。目前应用最广的是Y 系列自扇冷式笼型三相异步电动机，其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉，维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。在经常需要起动、制动和正、反转的场合（如起重机），则要求电动机转动惯量小、过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）。 提升机为一般起重设备，电动机的工作载塔为中级，启动反转频繁，工作环境较差。故采用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。 1.2.1、电动机的容量 已知条件：卷筒刊径D=300mm，卷筒运转速度V=40,/min，高度重量F=7.5t。 电动机输出功率 P0=P w/η=FV/1000ηw =7.5×103×0.67/（1000×0.96×0.973×0.992） =5.79kw =(1～1.3) ×5.79=5.79～7.53kw 额定功率P.=（1～1.3）P
第一章伺服系统概述 伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。 近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。 目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。 1.1伺服系统的基本概念 1.1.1伺服系统的定义 “伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。 伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。
1.1.2伺服系统的组成 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。 1.1.3伺服系统性能的基本要求 1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。 2）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 3）快速响应。响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 4）调速范围宽。调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。 5）低速大转矩。在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 6）能够频繁的启动、制动以及正反转切换。 1.1.4 伺服系统的种类 伺服系统按照伺服驱动机的不同可分为电气式、液压式和气动式三种；按照功能的不同可分为计量伺服和功率伺服系统，模拟伺服和功率伺服系统，位置
?、伸缩缝损坏现状 伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理: 伺服的基本概念是准确、精确.快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。；^^子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间柑差90°电角度。 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的U/V/W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反惯值与目标值进行比较，调整转子转动的角度0伺服电机的精度决世于编码器的精度｛线数）。 伺服电动机又称执行电动机?在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出.其主要特点是，当信号电压为零时无自转现彖.转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机/可使控制速度，位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转"现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时.如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点: lx起动转矩大 由于转子电阻大，苴转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2 相比，有明显的区别。它可使临界转差率so>r这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩0因此，当;^子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度髙的特点。
。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为
第四章 喷绘机伺服驱动系统设计 4.1 喷绘机伺服驱动系统原理 4.1.1 喷绘机原理概述 电脑雕刻机和喷绘机都是大型喷墨打印机。喷绘机按工作原理可分为固体喷墨和液体喷墨两种，当今主流的喷墨打印机为液体喷绘机打印机。电脑雕刻 喷墨方式可分为雕刻机气泡式与液体压电式。气泡技术是通过加热喷嘴，使墨水产生气泡，喷到打印介质上的。墨水在高温下易发生化学变化，性质不稳定，所以打出的色彩真实性就会受到一定程度的影响；另一方面由于印花机墨水是通过气泡喷出的，刻字机墨水微粒的方向性与体积大小不好掌握，写真机打印线条边缘容易参差不齐，一定程度的影响了打印质量。压电式喷墨技术，墨水是由一个和热感应式喷墨技术类似的喷嘴所喷出，但是墨滴的形成方式是藉由缩小墨水喷出的电脑雕刻机区域来形成。而喷出区域的缩小，是藉由施加电压到喷出区内一个或多个压电板来控制的。由于微压电打印头技术是利用晶体加压时放电的特性，在常温状态下稳定的将墨水喷出。它有着对墨滴控制能力强的特点，容易实现1440dpi 的高精度打印质量，且微压电喷墨时无需加热，喷绘机墨水就不会因受热而发生化学变化，故大大降低了对墨水的要求。 4.1.2 喷绘机原理框图 原理框图如下： 三相交流电源 可熔断熔断器 松下驱动器 PCI 运动控制卡 伺服 电机 PC 总线 编 码 器 工作台生产机械 反馈信号
4.1.3 喷绘机原理单元介绍 （1）熔断器 熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过流保护是应用最普遍的保护器件之一。 熔断器是一种过电流保护电器。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，起到保护的作用。 （2）运动控制卡 运动控制卡是一种上位控制单元，可以控制伺服电机，是基于PC总线，利用高性能微处理器（如DSP ）及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的步进/伺服电机运动控制卡包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能，它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。脉冲计数可用于编码器的位置反馈，提供机器准确的位置，纠正传动过程中产生的误差。数字输入/输出点可用于语限位、原点开关等。产品广泛应用于工业自动化控制领域中需要精确定位、定长的位置控制系统和基于PC的NC控制系统。具体就是将实现运动控制的底层软件和硬件集成在一起，使其具有伺服电机控制所需的各种速度、位置控制功能。这些功能能通过计算机方便地调用。 运动控制卡不仅要发送脉冲给电机驱动器，同时接受伺服电机编码器反馈的脉冲数，还接受光栅尺反馈信号，进而控制伺服电机的转速。伺服驱动器既要与运动控制卡有数据线连接，其本身还要连接插座电源。 如果你的运动控制卡时比较好的卡，伺服刷新率可以达到要求，可以把编码器反馈直接接到运动控制卡，形成一个整体的闭环。若对对精度有很高的要求可以用双闭环，运动控制卡就是根据要求x-y平台运行的位置，控制电机运动到准确的位置。
《伺服控制系统课程设计》 指导书 ?动化与电??程学院 ?零??年??
?、伺服控制系统课程设计的意义、?标和程序 (3) ?、伺服控制系统课程设计内容及要求 (5) 三、考核?式和报告要求 (11)
?、伺服控制系统课程设计的意义、?标和程序 （?）伺服控制系统程设计的意义 伺服控制系统课程设计是?动化专业?才培养计划的重要组成部分，是实现培养?标的重要教学环节，是?才培养质量的重要体现。通过伺服控制系统课程设计，可以培养考??所学基础课及专业课知识和相关技能，解决具体的?程问题的综合能?。本次课程设计要求考?在指导教师的指导下，独?地完成伺服控制系统的设计和仿真，解决与之相关的问题，熟悉伺服控制系统中控制器设计与整定、电机建模和仿真和其他检测装置的选型以及?程实践中常?的设计?法，具有实践性、综合性强的显著特点。因?对培养考?的综合素质、增强?程意识和创新能?具有?常重要的作?。 伺服控制系统课程设计是考?在课程学习结束后的实践性教学环节；是学习、深化、拓宽、综合所学知识的重要过程；是考?学习、研究与实践成果的全?总结；是考?综合素质与?程实践能?培养效果的全?检验；也是?向?程教育认证?作的重要评价内容。 （?）课程设计的?标 课程设计基本教学?标是培养考?综合运?所学知识和技能，分析与解决?程实际问题，在实践中实现知识与能?的深化与升华，同时培养考?严肃认真的科学态度和严谨求实的?作作风。使考?通过综合课程设计在具备?程师素质??更快地得到提?。对本次课程设计有以下???的要求: 1.主要任务 本次任务在教师指导下，独?完成给定的设计任务，考?在完成任务后应编写提交课程设计报告。 2.专业知识
案例一、超市管理系统。是一个面向超市用来进行超市日常信息处理的管理信息系统。该系统能够方便地为超市的售货员提供各种日常售货功能，也能够为超市的管理者提供各种管理功能，如进货、统计商品等。 案例二、考试成绩管理系统。是对每个参与考试的学员成绩进行综合管理的系统。学员报名参加相应的科目考试，通过该系统办理考试报名，并产生相应的考试编号。每次考试完成后，管理员及时将考试学员的考试成绩录入到该系统中。学员和管理员均可查询考试成绩。管理员可以进行各类信息的管理，如查询、删除等。同时该系统能够根据学员考试成绩，执行统计分析并分类显示。 案例三、网上教学系统。学员登录本系统后可以浏览网站的网页信息、选择和查找自己所需要学习的文章和课件并进行下载。教师可以登录本系统，在网站上输入课程介绍，上传课程的课件，发布、更新和修改消息。管理员可以维护本系统页面和批准用户申请注册。 案例四、汽车租赁系统。客户可以通过电话、网上和前台预订租借车辆。客户填写订单后，职员查看客户租赁记录，如记录无问题，同意客户的预订；如果记录情况不佳，可拒绝预订的请求；如果没有查到客户记录，则建立新的客户记录，并通知客户。客户取车时出示通知，职员查看无误后，要求客户支付押金，填写工作记录并更新车辆状态，将车借与客户。客户还车时，结清租借车辆的金额，职员更新车辆状态，填写客户记录，更新工作记录。 案例五、酒店订房系统。可以向用户提供客房介绍、客房预订、预订
变更、客房入住、退房结账、旅客信息查询、娱乐介绍、留言簿等使用功能。订房人可以通过电话、短信、网络或面对面等方式预订客房。允许预订人根据自己情况的变化更改预订信息。旅客入住客房前需要出示证件并登记，并要预交一定的押金。旅客提交押金后，柜台工作人员将要登记旅客信息、分配房间，并打印旅客入住单，旅客持入住单到指定客房入住。旅客离开宾馆前需要结账退房。旅客或宾馆管理人员可以随时查询旅客或客房的入住信息。 案例六、在线购物系统。客户可以在厂商的网页上挑选计算机。计算机分为服务器、台式机和笔记本电脑。客户可以在线挑选标准配置或者按照自己期望的配置组装。可配置的组件如内存，以下拉列表的方式共客户选择。对于每一种新配置，系统都能计算价格。为了使订单生效，客户必须填写送货地址和支付信息。一旦订单被提交，系统会给客户发电子邮件，确认订单的详细信息。在等待过程中，客户随时可以查看订单的状态。 案例七、音像商店管理系统。音像店想要给更广泛的人群提供娱乐素材的租赁和销售。它将保持CD、DVD的存货。存货都是从一个供应商那里订购。现有的客户能够预约娱乐资料，并在指定的日期来取。系统必须具有灵活的搜索引擎来回答客户的查询，包括资料的查询。对于音箱商店没有的资料，可以根据要求订购。 案例八、高校教材管理系统。高校的每个学生使用自己的姓名和学号登陆系统后，可以查询自己每个学期的教材使用情况，也能够查询自己的教材费用。高校的每个教师使用自己的姓名和密码登陆系统后，
液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 4.1 全面理解设计要求 4.1.1 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 4.1.2 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 4.1.3 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有
伺服驱动器的硬件设计 永磁同步电机伺服驱动器的硬件由控制部分和功率部分组成，控制电路以ARM为控制核心，包括编码器接口电路、外围接口电路等等。控制电路实现以下功能：获得相关指令信号和反馈信号，运行矢量控制算法，生成用于控功率模块的PWM信号。功率电路包括整流电路、逆变电路、能耗制动电路、电流采样电路、功率模块及其驱动电路、辅助电源等，用以实现能量的交流-直流-交流形式变换，驱动电机实现对电机力矩、速度、位置的精确控制。 一、编码器接口电路 本系统针对采用增量式编码器的伺服电机设计，增量式编码器共有六对差分输出信号：A+-、B+-、Z+-、U+-、V+-、W+-，如下图所示6对差分信号的处理电路，其中选用了芯片AM26C32芯片。 器接口电路首先由AM26C32解差分，然后再由后经过RC低通滤波电路进行整形，得到3.3V 电平的单端信号。最后得到的Y_A-、Y_B-、Y_Z-输出到XMC4500，以获得电机的位置和速度信息，Y_U-、Y_V-、Y_W-输出给单片机以获得伺服电机的初始相角信息。 二、主回路设计 本系统主要是采用交-直-交电压型逆变的器的形式，主要有不控整流电路滤波电容、电流检测电路、只能功率模块（IPM）及电流采样电路。主回路的结构框图如下：
(一)整流电路设计 本系统采用的是电容滤波的单相不可控整流电路，这部分电路由输入保护电路、整流桥如下图所示： 主回路侧有220V交流进来先接一个2A断路器，以防止过电流，起到保护作用。然后安规电容增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。交流电源输入分为3个端子：火线（L）/零线（N）/地线（G）。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容，一般统称为Y电容。这两个Y电容连接的位置比较关键，必须需要符合相关安全标准，以防引起电子设备漏电或机壳带电，容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容，从而要求电容值不能偏大，而耐压必须较高，Y电容的取值为4700PF。在火线和零线抑制之间并联的电容,一般称之为X 电容。由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容之一。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大,但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。选X2电容,电容值为0.47uF. (二)储能稳压及滤波电路 (三)功率模块及其驱动和保护电路 三、辅助电源设计
华夏学院 课程设计报告书 题目：智能仪器设计 系名：信息工程系 专业班级：自动化1082班 姓名：童仁 学号：10212408207 指导教师：刘红丽 2011 年12 月24 日
课程设计基本要求 课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础，不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。为了加强课程设计教学管理，提高课程设计教学质量，特拟定如下基本要求。 1. 课程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设 计结果分析、答辩等4个环节，每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。 2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求，该项目应能突 出学生实践能力、设计能力和创新能力的培养；该项目有一定的实用性，且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中，课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。 3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定 最佳方案，实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。项目设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中，项目设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性，考核成绩占30%左右。 4. 项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平，项目测试 性能指标的正确性和完整性，项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中，考核成绩占25%左右。 5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献，培养 自己的阅读兴趣和习惯，借以启发自己的思维，提高综合分和理解能力。文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中，考核成绩占10%左右。 6. 答辩是课程设计中十分重要的环节，由课程设计指导教师向答辩学生提 出2～3个问题，通过答辩可进一步了解学生对课程设计中理论知识和实际技能 掌握的程度，以及对问题的理解、分析和判断能力。答辩考核成绩占25%左右。 7.学生应在课程设计周内认真参加项目设计的各个环节，按时完成课程设计报告书交给课程设计指导教师评阅。课程设计指导教师应认真指导学生课程设计全过程，认真评阅学生的每一份课程设计报告，给出课程设计综合评阅意见和每一个环节的评分成绩（百分制），最后将百分制评分成绩转换为五级分制（优秀、良好、中等、及格、不及格）总评成绩。 8. 课程设计报告书是实践教学水平评估的重要资料，应按课程、班级集成 存档交实验室统一管理。
—237— 模型驱动的嵌入式仿真系统设计 李秀萍，董云卫 (西北工业大学计算机学院，西安710072) 摘 要：为解决嵌入式系统仿真应用需求多样性的问题并提高系统的开发效率，设计一种通用嵌入式仿真系统。该系统在Matlab/Simulink 开发环境的基础上，采用模型驱动的方法设计仿真模型并构建仿真组件库，实现了仿真系统模型的快速建立。同时设计了多接口、可扩展的仿真器硬件结构，解决了嵌入式系统接口的多样性问题。该仿真系统具有良好的可重用性和可移植性等特点，可用于多种嵌入式软件的开发，具有现实意义。 关键词：仿真系统；模型驱动架构；仿真模型；组件库 Design of Model-Driven Embedded Simulation System LI Xiu-ping, DONG Yun-wei (College of Computer, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072) 【Abstract 】In order to solve the problem of diverse simulation application and improve the efficiency of development, a general simulation system for embedded software is designed, which adopts Model-Driven Architecture(MDA) development to construct simulation model for embedded system simulation based on the Matlab/Simulink. A simulation component library is built to achieve rapid establishment of the simulation system model. Extensible hardware of simulator is designed to fit variable I/O interfaces of the embedded system. The system has some strong advantages,such as reusability, portability, and can be used in the development of various embedded software. 【Key words 】simulation system; Model-Driven Architecture(MDA); simulation model; component library 计 算 机 工 程Computer Engineering 第36卷 第16期 Vol.36 No.16 2010年8月 August 2010 ·工程应用技术与实现·文章编号：1000—3428(2010)16—0237—03 文献标识码：A 中图分类号：TP391.9 1 概述 嵌入式系统是面向具体应用领域的特定软硬件的紧密结合体。因此，嵌入式软件对特定嵌入式硬件具有较强的依赖性。在嵌入式软件开发前期，由于真实的目标环境还没建立，因此必须向开发人员提供与目标硬件相似的仿真环境，使嵌入式软件能够尽早得到较真实的运行确认[1]，以提高嵌入式系统的开发效率、缩短开发周期、减少开发成本。 仿真平台是嵌入式系统开发的重要支持工具，在嵌入式系统开发的很多领域得到广泛应用，但也出现了一些问题：(1)用户应用需求的多样性要求仿真平台具有可配置、可定制的能力；(2)由于开发时间越短越好，因此要求能够在现有仿真硬件的基础上快速地开发出一套仿真软件。为解决上述问题，本文运用模型驱动架构(Model-Driven Architecture, MDA)的思想并基于Matlab/Simulink 开发平台，设计了通用的嵌入式仿真系统。该系统由硬件和软件2个部分组成，硬件提供了多种I/O 接口，实现了平台的可扩展性，能够适应嵌入式系统接口多样性的需求；仿真软件使用模型驱动的开发方法使仿真软件具有可定制、可重用等特点。该仿真系统可以大幅度提高嵌入式系统的开发效率，能够对嵌入式系统的实时性、可靠性等进行验证，具有较高的实用价值。 2 理论基础 MDA 的提出为通用嵌入式仿真系统的实现提供了很好的解决方法。MDA [2]是软件工程领域近年来的重要研究成果，MDA 方法使设计者能够独立于具体平台进行系统设计，而最终又能够在某个具体平台中实现系统，从根本上解决了软件模型与实现代码之间难以同步的问题，实现系统的可重用性，使系统具有良好的可配置性和可移植性。MDA 软件 设计方法已经在现实的软件工程中得到了广泛应用，在仿真领域也得到了应用。 Matlab/Simulink [3]是一种对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，可以快速创建与系统交互的物理对象的动态行为模型。Simulink 使用图形化的编程方式，操作方便直观，允许用户用S 函数自定义模块。S 函数扩展了Simulink 的功能；Matlab 工具RTW(Real-Time Workshop)可用Simulink 模型生成优化的、可定制的、可移植的代码，此程序可以在实时系统和非实时系统等众多目标环境中运行仿真。因此，Matlab/Simulink 为模型驱动的仿真系统开发提供了工具 支持。 3 通用嵌入式仿真系统设计 3.1 嵌入式仿真系统组成 嵌入式仿真系统由仿真主控计算机、仿真器、嵌入式目标机、作动器等组成，如图1所示。目标机和作动器是进行具体仿真的连接对象，这里不作介绍。其中，仿真主控计算 机是一台普通PC ， 具有C++ Compiler 、Matlab/Simulink 、RTW 等软件，通过以太网或串口与仿真器相连，在其上进行组件库开发、仿真模型开发、仿真参数设置、代码生成和下载、仿真控制、仿真数据回显和仿真结果分析等。为了满足嵌入式系统的实时性要求，仿真器上运行xPC 目标、VxWorks 等 基金项目：国家自然科学基金资助重点项目“高可靠构件化嵌入式软件设计与验证技术及其支撑环境研究”(60736017) ；国家“863”计划基金资助项目“高可信嵌入式软件生产线”(2007AA010304) 作者简介：李秀萍(1985－)，女，硕士研究生，主研方向：嵌入式系统设计与仿真；董云卫，教授、博士生导师 收稿日期：2010-02-11 E-mail ：lixiuping0322@https://www.doczj.com/doc/289204581.html,
伺服驱动系统设计 方案
伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理： 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。可是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，
但前者的转子电阻比后者大得多，因此伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不但使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 图3 伺服电动机的转矩特性 2、运行范围较宽 如图3所示，较差率S在0到1的范围内伺服电动机都能稳定运转。 3、无自转现象 正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）如图4所示，与普通的单相异步电动机的转矩特性
伺服控制系统解决方案 挑战 传统意义上的伺服控制系统按照工程经验即可完成控制系统的设计。然而，实际应用的需求使得伺服控制系统在跟踪范围、跟踪精度、稳定精度等方面的要求不断提升，设计难度不断加大。从系统开发的角度来讲，挑战主要体现在： ?对被控对象机电模型的认识要更为准确，建立准确的控制对象模型； ?对于高精度的伺服控制系统，需要方便地将基于模型的控制器设计方法应用于系统开发中； ?需要对伺服控制系统的开发设计结果进行快速的数字仿真和实验验证； ?需要将设计结果快速转化实际产品； ?需要能够实现机电联合仿真的平台，更好地模拟系统的机械结构特性， 解决方案 鉴于伺服控制系统开发所面临的挑战，本方案提出基于MATLAB软件和快速仿真原型HiGale的伺服控制系统开发设计方案。 1.伺服控制系统设计平台 MATLAB软件包含大量的控制系统建模设计工具箱，基于这些工具箱可以很方便地完成控制系统的建模、设计、分析和数字验证；MATLAB软件下的Simulink环境拥有丰富的基本模块库，便于以拖拽的方式方便地建立控制系统的图形化模型，通过数字仿真不断优化和改善设计结果；通过将MathWorks代码生成工具与先进的实时验证系统集成，可以快速方便地实现快速控制原型，实时地测试验证设计结果。 仿真机HiGale系统是恒润科技开发的一套基于实时半实物仿真技术的控制系统开发及测试的工作平台。HiGale系统采用了NI公司的PXl机箱与高性能板卡，性能强劲的专用硬件具有高速计算和信号I／O 能力，能够应对各种控制工程和相关应用领域的开发和测试需求，并能保证实验过程中所采集的数据的精度和特性要求。HiGale系统的软件与MATLAB／Simulink完全无缝连接，在MATLAB／Simulink下搭建的模型可直接下载至Higale中，代替实际系统的控制器，形成控制系统快速控制原型，对控制算法和控制器接口进行测试验证。 2.伺服控制系统开发流程 基于MATLAB软件和仿真机HiGale的伺服控制系统开发设计流程如图1所示。该流程分为三个阶段：控制对象建模（系统辨识实验、实验数据处理、系统参数辨识）、控制器仿真设计（控制器设计和数字实验验证）、半实物实验验证及代码生成，下面就这三个阶段分别做论述。
伺服系统的动力方法设计 伺服系统的设计包括： 伺服系统的动力方法设计-静态设计 伺服电机型号和电机机械系统参数相互匹配。 控制理论方法设计-控制器参数和动态性能指标 一、惯量匹配： （一）.等效负载惯量JL的计算 1.驱动回转体的转动惯量： 回转运动的动能： 根据能量守恒: 推广到对多轴系统： 2.直线运动物体的等效转动惯量： 以丝杠螺母带动工作台为例： 直线运动工作台的动能： 将此能量转换成电机轴回转运动的能量，根据能量守恒， 推广到对一般系统： 3.回转和直线联动装置的等效转动惯量：
（二）. 惯量匹配原则 1.步进电机的惯量匹配条件： 带惯性负载时的最大启动频率： 2.交、直流伺服电机的惯量匹配原则： 对于采用惯量较小的直流伺服电机的伺服系统 对于采用大惯量直流伺服电机的伺服系统 二、容量匹配： （一）. 等效转矩的计算 1.等效负载转矩[TL]的计算 根据能量守恒原理： 有些机械装置中有负载作用的轴不止一个，此时 2.等效摩擦转矩[Tf]的计算 由于机械装置大部分损失的功率是克服摩擦力做功，所以等效摩擦力矩根据机械效率做近似估算： 3.等效惯性力矩[Ta]的计算 电机在变速时，需要一定的加速力矩。
（二）. 伺服电机容量匹配原则 1.步进电机的容量匹配 2.交直流伺服电机的容量匹配： 直流伺服电机的转矩-速度特性曲线分成连续工作区、断续工作区、加减速工作区，三个区用途不同，电机转矩的选择方法也不一样。工程上常根据电机发热条件的等效原则，将重复短时工作制等效于连续工作制的电机来选择。 三、速度匹配 同样功率的电机，额定转速高则电机尺寸小，重量轻；电机转速越高，传动比就会越大，这对于减小伺服电机等效转动惯量，提高电机负载能力有利。因此电机常工作在高转速低扭矩状态。但是机械装置工作在低转速高扭矩状态，所以要在伺服电机和机械装置之间需要减速器匹配。应该在对负载分析的基础上，合理选择减速器的减速比。 四、伺服电机选择实例： （一）步进电机选择实例 工作台（拖板）重量W=2000N，拖板导轨之间摩擦系数μ=0.06，车削是最大切削负载FZ=2150N，y向切削分力Fy=2FZ=4300N（垂直于导轨），要求刀具切削使得进给速度 v1=10-500mm/min，快速行程速度v2=3000mm/min，滚珠丝杠名义直径d0=32mm，导程tsp=6mm，丝杠总长l=1400mm，拖板最大行程为1150mm，定位精度±0.01mm，试选择合适的步进电机。 图4.18 步进电机带动工作台 1.脉冲当量的选择： 初选三相步进电机的步距角为0.75°/1.5°，当三相六拍运行时，步距角θ=0.75°，其每转脉冲数S=360°/θ=480。初选脉冲当量δ=0.01mm，根据脉冲当量的定义，可得中间齿轮传动比i为 选小齿轮齿数Z1=20，Z2=25。模数m=2 2.等效负载转矩的计算 （1）空载时的等效摩擦转矩Tf