机电传动控制——概述

特性：精确定位、快速响应、易于控制、可靠性高
应用领域：数控机床、机器人、自动化生产线等
优缺点：优点是精确定位、快速响应；缺点是效率低、发热量大、噪声大
步进电机控制系统组成及工作原理
工作原理：通过控制驱动器的工作状态，使步进电机按照预定的步进角和速度进行运动
控制器：接收控制信号，控制驱动器的工作状态
直流电机调速原理是通过改变电机的输入电压或电流来改变电机的转速。
调速器根据控制器的指令，调节电机的输入电压或电流，实现电机的调速。
直流电机调速系统具有调速范围广、调速精度高、调速性能好等优点。
直流调速系统组成及工作原理
直流电机：提供动力，实现机械能转换
调速器：控制电机转速，实现调速功能
控制电路：接收信号，控制调速器工作
发展趋势：向着更高效率、更小体积、更低成本方向发展
控制理论及系统稳定性
控制理论：包括经典控制理论、现代控制理论等
控制系统优化：包括系统优化目标、优化方法、优化效果等
控制系统设计：包括系统建模、控制器设计、系统仿真等
系统稳定性：包括稳定性的电机调速系统主要由直流电机、调速器、控制器等组成。
步进电机：通过控制脉冲信号实现精确定位
伺服电机：通过反馈控制实现精确定位和速度控制
直线电机：通过直线运动实现精确定位和速度控制
旋转电机：通过旋转运动实现精确定位和速度控制
电力电子器件及变流技术
电力电子器件：包括二极管、晶体管、MOSFET等
变流技术：包括整流、逆变、斩波等
应用领域：包括电机控制、电源管理、新能源等领域
机电传动控制的应用
工业自动化：用于生产线、机器人等自动化设备
交通运输：用于汽车、火车、飞机等交通工具的动力控制

► 什么是多电机拖动 ► 多电机拖动的优点 1、电动机的控制方便、灵活； 、电动机的控制方便、灵活； 2、易于实现系统的自动控制； 、易于实现系统的自动控制； 3、机器的机械结构简单，传动件的数量较少。 、机器的机械结构简单，传动件的数量较少。
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课程的性质和任务
基于常用的拖动方式， 基于常用的拖动方式，机电传动控制系 统需解决如下问题： 统需解决如下问题： 对单台电动机，需解决： ► 对单台电动机，需解决： 1、电动机的启动、停止； 、电动机的启动、停止； 2、电动机的正反转； 、电动机的正反转； 3、电动机的制动； 、电动机的制动； 4、对电力拖动系统的保护。 、对电力拖动系统的保护。
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1、成组拖动 、
► 什么是成组拖动 ► 成组拖动的缺点 1、电动机的功率因素低，且传动效率低，能耗高； 、电动机的功率因素低，且传动效率低，能耗高； 2、劳动条件差，易造成事故； 、劳动条件差，易造成事故； 3、一旦电动机发生事故，将造成许多机器停车。 、一旦电动机发生事故，将造成许多机器停车。
课程的性质和任务
基于常用的拖动方式， 基于常用的拖动方式，机电传动控制系 统需解决如下问题： 统需解决如下问题： 对多台电动机，需解决电动机如何协调地工作， ► 对多台电动机，需解决电动机如何协调地工作， 以满足生产工艺的要求，实现生产过程的自动化。 以满足生产工艺的要求，实现生产过程的自动化。 ► 如何通过调整电动机的工作速度来改变机器的 工作速度，以满足机器的工艺要求。 工作速度，以满足机器的工艺要求。
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2、单电机拖动 、
► 什么是单电机拖动 ► 单电机拖动的缺点 1、对运动部件较多时，电动机的功率因素较低， 、对运动部件较多时，电动机的功率因素较低， 且传动效率较低，能耗较高； 且传动效率较低，能耗较高； 2、机器的机械结构复杂，传动件多。 、机器的机械结构复杂，传动件多。

第一章1.机电传动的定义及系统组成部分：定义：机电传动就是将各种电动机作为原动机来驱动生产机械产生运动，以完成一定的生产任务。

组成：电动机、工作机构、控制设备、电源。

2.三种负载转矩类型：恒转矩、通风类、恒功率。

第二章1.三相异步电动机人为机械特性降低定子电压：（1）可以实现无极调速，但调速范围有限，且随着调速范围的增大，机械特性的斜率加大，造成转速稳定性变差（2）由于最大转矩Tmax随电压U1下降成平方下降，将造成负载能力大大下降（3）随着转速下降，转差率增大，使的转子电流因转子电动势的增大而增大，从而引起定子电流的增大（4）属于转差功率消耗性调速。

转子电路串接电阻：（1）调速范围比降压调速大，且随着调速范围的增大，机械特性的斜率也大大加大，造成转速稳定性变得更差（2）最大转矩Tmax不变，负载能力不变（3）由于串联电阻要消耗能量，通常采取多段电阻分级控制的有级调速（4）属于转差功率消耗性调速。

改变定子电源频率：（1）调速范围大（2）变频范围内斜率保持不变，转速稳定性好（3）属于转差功率不变型调速改变极对数：（1）适用于多速电动机（2）变极时斜率保持不变，转速稳定性好（3）属于转差功率不变型调速。

2.三相异步电动机的启动方法：直接启动；降压启动；转子串联电阻分级启动。

3.他励直流电动机的人为机械特性电枢串联电阻调速：（1）可以连续调速，由于斜率β随串联电阻Rad的增大而加大，所以转速稳定性变差，且调速范围有限（2）调速范围越大，转速稳定性越差（3）电枢串联电阻要消耗能量（4）通常用多个电阻且并联开关的电路形式，构成多段有级调速（5）属于恒转矩调速改变电压调速：（1）可以连续调速，由于斜率β保持不变，所以调速范围大（2）调速范围内，转速稳定性不受影响（3）不消耗能量（4）需要可调直流电源（5）属于恒转矩调速减弱磁通调速：（1）n0和斜率β随磁通Φ减弱而加大，适用于恒功率负载（2）通常在额定转速以下，采用降压的恒转矩调速方式，在额定转速以上采用弱磁的恒功率调速方式，以扩大调速范围（3）不消耗能量（4）需要可调直流电源4.他励直流电动机的制动方法能耗制动；反接制动（倒拉反接制动、电枢反接的反接制动）；回馈制动第四章1.选择发电机容量的三个基本原则：发热：发电机在运动时，必须保证发电机的实际最高工作温度等于或略小于发电机绕组绝缘的允许的最高工作温度，即θmax≦θa过载能力：T Lmax＜T max＝λˊm T N启动能力：T L＜λst T N第六章1.变频调速1）异步电动机变频调速的异步特性：恒转矩变频和恒功率变频2）变频器主要类型（1）按装置形式分：交-交变频器；交-直-交变频器（2）按无功能量处理方式分：电压源型变频器；电流源型变频器（3）按变频器工作方式分：180º导通型；120º导通性2.电压源型变频器和电流源型变频器的性能比较：电压源型变频器：特点是在直流侧并联一个大电容C，用电容储能来缓冲电源和负载之间的无功功率传输。

根据运动方程式可知，运动系统有两张不同 的运动状态：
1. 稳态（TM=TL时）
Td
Jd0,即d0
dt
dt
为常数，传动系统以恒速运动
2. 动态（TM≠TL时）
TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 加 速 运 动 TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 减 速 运 动
TL
a点： TM -TL =0
当负载由TL突然增加到T‘L时，由 于机械惯性，速度n和电动机的输
出转矩不能突变，此时有TMT‘L<0。由拖动系统的运动方程式 可知：系统要减速，即n要下降。
当n下降到n ‘ 时，系统在新的平
衡点a ‘
稳定运行，
T
‘
-
M
T‘L=0
当负载波动消除（ T‘L回到TL ）时，同样由于机械惯性，速 度n和电动机的输出转矩不能突变，此时有T‘M- TL>0。由拖 动系统的运动方程式可知：系统要加速，即n要上升。当n上
闭环控制：经典控制理 论、现代控制理论、自 适应控制、模糊控制、 智能控制
计算机控制技术和现场 总线技术
第二章：机电传动的动力学基础
学习要点：
❖ 机电传动系统的运动方程式； ❖ 多轴传动系统中转矩折算的基本原则和
方法； ❖ 了解几种典型生产机械的负载特性； ❖ 了解机电传动系统稳定运行的条件以及
TL Cn
直线型机械特性
十三、 恒功率型机械特性
如在车床加工过程中， 粗加工时，切削量大， 负载阻力大，开低速； 精加工时，切削量小， 负载阻力小，开高速。 但在不同转速下，切 削功率基本不变。即 呈现恒功率型机械特 性。