机电传动的闭环控制系统

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闭环控制系统的工作原理

闭环控制系统是一种能够根据实际输出与期望输出之间的差异，进行系统调节和纠偏的控制系统。它的工作原理可以分为三个主要步骤：感知、比较和调节。

首先，闭环控制系统通过感知器件（例如传感器）来获取实际输出信号。这些传感器可以测量物理量（如温度、压力、速度等），并将其转化为电信号。

然后，获得的实际输出信号与期望输出信号进行比较。这一步通常由比较器或误差放大器来完成。比较器将实际输出与期望输出进行对比，并计算二者之间的差异。

最后，根据比较结果，调节器件（例如执行器或驱动器）会根据系统设计的控制算法对系统进行调整。它通过改变控制信号来改变系统的操作或参数，以便使实际输出更接近期望输出。

这个过程是一个循环的过程，系统会不断重复感知、比较和调节的步骤，以实现对系统的动态控制。闭环控制系统通过不断监测输出并调整控制信号，能够对外部环境变化或内部干扰进行响应，从而使系统能够保持稳定、精确的运行。

总的来说，闭环控制系统的工作原理就是通过感知实际输出、比较实际输出与期望输出，并根据比较结果进行调节，以实现对系统的自动控制。这种控制方式可以提高系统的鲁棒性和适应性，使系统能够更好地应对不确定性和扰动。

开环、闭环和半闭环控制系统的组成及各自的特点有哪些？

开环控制系统的数控机床不带位置检测装置，只按照数控装置的指令脉冲进行工作，对移动部件的实际位移不进行检测和反馈，通常采用功率步进电动机作为执行元件。

这种系统结构简单、除错方便、价格低廉、易于维修，但精度较低。所以多用于经济型数控机床上。

闭环控制系统的数控机床在机床移动部件上装有位置检测装置，可随时将测量到的位移量反馈给数控装置的比较器，与输入指令进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。

这种系统加工精度高、移动速度快。但安装除错比较复杂，且位置检测装置造价较高，所以多用于高精度数控机床和大型数控机床上。

半闭环控制系统的数控机床是将位置检测元件安装在驱动电机或传动丝杠的端部，通过检测伺服电动机的转角间接地检测出移动部件的位移（或角位移），并反馈给数控装置的比较器，与输入指令进行比较，用差值控制运动部件。

这种系统测量装置简单，安装除错十分方便，并具有良好的系统稳定性。它可以获得比开环控制系统更高的精度，但它的位移精度比闭环控制系统要低，所以多用于中档数控机床上。

简述开环、闭环控制系统的特点。

开环、闭环控制系统的特点，可以主要从三方面来分析。

1、工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差。控制精度和抑制干扰的效能都比较差，而且对系统引数的变动很敏感。合闭环控制系统不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。控制精度和抑制干扰的效能都比较差，而且对系统引数的变动很敏感。因此，一般仅用于可以不考虑外界影响，或惯性小，或精度要求不高的一些场合。

步进电机的开环控制和闭环控制

一、步进电机的开环掌握

1、步进电机开环伺服系统的一般构成

图1 步进电机开环伺服系统

步进电动机的电枢通断电次数和各相通电挨次打算了输出角位移和运动方向，掌握脉冲安排频率可实现步进电动机的速度掌握。因此，步进电机掌握系统一般采纳开环掌握方式。图为开环步进电动机掌握系统框图，系统主要由掌握器、功率放大器、步进电动机等组成。2、步进电机的掌握器

1、步进电机的硬件掌握

步进电动机在—个脉冲的作用下，转过一个相应的步距角，因而只要掌握肯定的脉冲数，即可精确掌握步进电动机转过的相应的角度。但步进电动机的各绕组必需按肯定的挨次通电才能正确工作，这种使电动机绕组的通断电挨次按输入脉冲的掌握而循环变化的过程称为环形脉冲安排。

实现环形安排的方法有两种。一种是计算机软件安排，采纳查表或计算的方法使计算机的三个输出引脚依次输出满意速度和方向要求的环形安排脉冲信号。这种方法能充分利用计算机软件资源，以削减硬件成本，尤其是多相电动机的脉冲安排更显示出它的优点。但由于软件运行会占用计算机的运行时间，因而会使插补运算的总时间增加，

从而影响步进电动机的运行速度。

另一种是硬件环形安排，采纳数字电路搭建或专用的环形安排器件将连续的脉冲信号经电路处理后输出环形脉冲。采纳数字电路搭建的环形安排器通常由分立元件（如触发器、规律门等）构成，特点是体积大、成本高、牢靠性差。

2、步进电机的微机掌握：

目前，伺服系统的数字掌握大都是采纳硬件与软件相结合的掌握方式，其中软件掌握方式一般是利用微机实现的。这是由于基于微机实现的数字伺服掌握器与模拟伺服掌握器相比，具有下列优点：

闭环控制系统的例子和工作原理

闭环控制系统是一种基于反馈的控制系统，其工作原理是通过测量被控对象的输出，并与期望值进行比较，然后根据比较结果调整输入信号，从而使系统的输出能够接近期望值。

以下是一些闭环控制系统的例子和工作原理：

1. 温度控制系统：该系统通过测量室内温度并与设定的温度值进行比较，然后根据比较结果控制加热器或冷气机的输入信号来维持室内温度接近设定值。

2. 自动驾驶系统：该系统通过使用传感器来感知车辆周围的环境，并与预定的路线进行比较，然后根据比较结果调整车辆的加速度、转向和制动信号，以使车辆保持在所需的路线上。

3. 液位控制系统：该系统通过测量液位并与设定的液位进行比较，然后根据比较结果调节液位控制阀的开度，以使液位保持在设定值附近。

4. 压力控制系统：该系统通过测量压力并与设定的压力进行比较，然后根据比较结果调整压力控制阀的开度，以使压力保持在设定值范围内。

在闭环控制系统中，反馈环起到了至关重要的作用，允许系统对自身的输入和输出进行监测和校正。通过不断进行反馈，系统可以更准确地跟踪和调整输出，使

其更接近期望值。这种反馈机制可以提高系统的稳定性、准确性和鲁棒性。

机电传动控制-1

1 绪论

1.1 机电传动控制的目的和任务

机电传动也称电力拖动或电力传动，是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称。其目的是将电能转变成机械能，实现生产机械的起动/停止和速度调节，以满足生产工艺过程的要求，保证生产过程正常进行。因此，机电传动控制包括用于拖动生产机械的电动机以及电动机控制系统两大部分。

在现代化生产中，生产机械的先进性和电气自动化程度反映了工业生产发展的水平。现代化机械设备和生产系统已不再是传统的单纯机械系统，而是机电一体化的综合系统。机电传动控制已成为现代化机械的重要组成部分。机电传动控制的任务从狭义上讲，是通过控制电动机驱动生产机械，实现产品数量的增加、产品质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理利用；而从广义上讲，则是使生产机械设备、生产线、车间乃至整个工厂实现自动化。

随着现代化生产的发展，生产机械或生产过程对机电传动控制的要求越来越高。例如：一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米，甚至几微米；为了保证加工精度和粗糙度，重型镗床要求在极低的速度下稳定进给，因此要求系统的调速范围很宽；轧钢车间的可逆式轧机及其辅助机械操作频繁，要求在不到1s 的时间内就能完成正反转切换，因此要求系统能够快速起动、制动和换向；对于电梯等提升机构，要求起停平稳，并能够准确地停止在给定的位置上；对于冷、热连轧机或造纸机，要求各机架或各部分之间保持一定的转速关系，以便协调运转；为了提高效率，要求对由数台或数十台设备组成的自动生产线实行统一控制和管理。上述这些要求都要依靠机电传动控制来实现。

电机闭环控制系统

运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环速度环位置环。

1、首先电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，我们称为“电流环给定”吧，然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。

2、速度环：速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节（主要是比例增益和积分处理）后输出就是上面讲到的“电流环的给定”。速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲（通常情况下，直接写数据到驱动器地址的伺服例外），外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节（比例增益调节，无积分微分环节）后输出和位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。位置环的反馈也来自于编码器。

编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。

谈谈PID各自对差值调节对系统的影响：

直流电动机转速闭环控制系统图解

为了提高系统的掌握精度，必需把系统输出量的信息反馈到输入端，通过比较输入值与输出值来产生偏差信号，该偏差信号以肯定的掌握规律产生相应的掌握作用，使偏差信号渐渐减小直至消退，从而使掌握系统达到预期的要求。

所谓闭环掌握系统是指输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参加掌握的系统。换句话说，就是将输出量反馈回来和输入量比较，使输出值稳定在期望的范围内。

图1为直流电动机转速闭环掌握系统方框图。图中，把从系统输入量到输出量之间的通道称为前向通道或正向通道；从输出量到反馈信号之间的通道称为反馈通道。由于采纳了反馈信号，信号的传输路径形成闭合回路，使系统输出量(转速)反过来直接影响掌握作用。这种通过反馈回路使系统构成闭环，并按偏差产生掌握作用，以减小或消退偏差的掌握系统，称为闭环掌握系统或反馈掌握系统。

图1直流电动机转速闭环掌握系统

闭环掌握系统的主要特点是被控对象的输出(被控量)会反送回来影响掌握器的输入，形成一个或多个闭环回路。闭环掌握系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统商定值信号相反，则称为负反馈；若极性相同，则称为正反馈。一般的闭环掌握系统都采纳负反馈，又称为负反馈掌握系统。闭环掌握系统的优点是具有自动修正被控量消失偏离的力量，可以修正元件参数变化以及外界扰动引起的误差。

第七章机电传动控制系统

第七章机电传动控制系统
机电传动控制系统的组成和分类继电器接触器控制系统
1 2 3
直流传动控制系统
4
小结
第一节机电传动控制系统的组成和分类
机电传动控制系统是以电动机为控制对象,对生产机械按工艺要求进行控制的系统.
1.机电传动控制系统的硬件
微型计算机电动机
微电子器件
硬件
控制电器
功率半导体
检测元件
3)原理图中各电气元件在电气控制线路中的位置应根据便于阅读的原则安排,同一电气元件的各部分可以不画在一起.
第二节继电器
接触器控制系统
4)图中所有电器触点,都按没有接电和不受外力作用时的开闭状态画出 5)无论是主电路还是辅助电路,各电气元件一般应按动作顺序从上到下从左到右依次排列
图7-3为CW6132车床原理图
C'
Z X Y
FR A' 电机绕组 B'
KM- C'
Z A' C' Y
10/23/2014

X B'
x y
z
KM -Y
主电路
定时控制：
SB1 SB2
Y－起动控制电路
KM KT KM- KM-Y
FR
KM-
KM
KT QS FU KM FR
A' B' C'

闭环控制系统的工作原理

闭环控制系统是一种通过不断检测和修正输出与期望输出之间的差异来实现控制目标的系统。它包括四个主要组成部分：传感器、控制器、执行器和反馈回路。

首先，传感器用于实时地检测被控对象的状态或输出参数，并将检测到的信息转化为电信号或其他形式的信号输出。

其次，控制器接收来自传感器的信号，并与预设的期望参考值进行比较。通过对比两者的差异，控制器能够判断被控对象是否需要进行调整。

然后，控制器根据差异的大小和方向，计算出相应的控制信号并发送给执行器。执行器将控制信号转化为能够控制被控对象的物理量或作用力，从而使被控对象实现所需的控制效果。

最后，反馈回路将执行器的输出值传递回传感器，形成一个闭合的反馈环路。传感器通过检测反馈信号，并将其与预设值进行比较，继续向控制器提供差异信息。控制器根据反馈信号的信息再次进行计算和调整，以实现对被控对象的实时控制。

通过不断地循环检测、比较和调整，闭环控制系统能够实时地跟踪和调整被控对象的状态，使其尽可能接近预设值，达到所需的控制效果。闭环控制系统具有自我校正和适应性强的特点，能够应对外界环境变化和被控对象的非线性特性。

伺服电机闭环控制原理

伺服电机闭环控制原理是通过将电机的输出与目标值进行比较，并进行实时的调节，以使输出达到所期望的目标值。闭环控制系统由以下几个部分组成：传感器、控制器和执行器。

传感器负责测量电机的输出值，例如转速、角度等，并将测量结果反馈给控制器。控制器根据传感器的反馈信号与设定值之间的差距，计算出一个控制量，用于调节电机的输出。控制器可以采用多种算法，如PID控制、模糊控制等。

执行器负责接收控制器输出的控制量，并通过调节电机的驱动力或输出信号来实现对电机的控制。执行器可以是电机驱动器、电动阀、伺服阀等。

闭环控制系统的基本原理是实时地比较输出值与目标值之间的差异，并通过调节控制量来使差异最小化。传感器的反馈信号可以帮助控制器实时地了解电机的实际状态，从而更精确地控制电机的输出。

闭环控制系统具有以下优点：

1. 可以实时地对电机的输出进行调节，使其更精确地达到期望值。

2. 可以应对外界干扰或电机参数变化等因素带来的影响，提高系统的稳定性和鲁棒性。

3. 可以根据实际需求对控制器的参数进行调节，以满足不同的控制要求。

总而言之，伺服电机闭环控制原理是通过传感器实时测量电机的输出值，控制器根据测量结果与目标值之间的差异计算出控制量，并通过执行器对电机的输出进行调节，以实现对电机的精确控制。这种闭环控制系统可以提高系统的稳定性和鲁棒性，并适应不同的控制要求。

机电传动控制系统

若TM与n符号相反，则表示TM的作用方向与n相反， TM为制动转矩
+ω(n) + TM -ω(n) - TM - TM
+ω(n)
-ω(n) - TM
M
+TL - TL
M
- TL
M
图5
M
+TL
图4
图4
图6
TM为拖动转矩
TM为制动转矩
2.1 机电传动系统的组成及动力学基础
2.机电传动系统的动力学基础根据上述约定，可以从转矩与转速的符号来判定TM与TL的性质：若TL与n符号相同，则表示TL的作用方向与n相反， TL为制动转矩；若TL与n符号相反，则表示TL的作用方向与n相同， TL为拖动转矩
+
TG
+
- 转速传感器图14 有静差转速负反馈调速系统
该系统中反馈信号是控制转速n本身，且反馈电压Uf与给定电压Ug的极性相反，故称之为转速负反馈调速系统。
2.3 晶管管－电动机直流调速系统
1）有静差调速系统
给定电路比例放大器执行器（比例运算）调节机构
+
Rp1
给定
3～
Ug
△Ui
Id
Uk α
（1）
+ω(n) +T M
M
+T L
在实际工程计算中，往往用转速n代替角速度ω，用飞轮惯量GD2代替转动惯量J，由于J=mρ2=mD2/4。

闭环控制系统的工作原理

闭环控制系统是一种控制系统，其基本原理是通过传感器将反馈信号传回控制器，然后控制器进行处理，并通过执行器控制被控对象，使其输出达到预期值。闭环控制系统的工作原理可以归纳为以下几个步骤：

1. 传感器采集数据：在闭环控制系统中，传感器是关键的组成部分。传感器负责采集被控对象的数据，并将其转换成电信号，传回控制器。

2. 控制器进行处理：控制器接收传感器传回的信号，并进行处理，通常使用PID控制算法进行控制，以便根据误差信号调整输出信号，使被控对象达到预期状态。

3. 执行器控制被控对象：执行器负责控制被控对象，使其输出达到预期值。执行器可以是电机、电磁阀等，其输出信号由控制器控制。

4. 反馈信号传回控制器：一旦执行器控制被控对象，传感器将再次采集反馈信号，将其传回控制器。控制器将使用这些反馈信号来校正其输出信号，恢复到预期状态。

通过不断重复这些步骤，闭环控制系统可以实现对被控对象的连续控制，以达到所需的目标。闭环控制系统已广泛应用于工业自动化、机器人控制、航空航天、医疗设备等领域。

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电机控制系统中的闭环控制原理

电机控制系统中的闭环控制原理在电机控制系统中，闭环控制原理是一种常用的控制方法，通过不

断检测反馈信号，并与设定值进行比较，以调整输出信号，实现系统

稳定性和精准性的控制。本文将详细解释电机控制系统中闭环控制的

基本原理，以及其在实际应用中的重要性和作用。

**闭环控制系统的基本原理**

闭环控制系统是指控制器通过不断检测系统输出信号，并将其与设

定值进行比较，以调整控制输入信号的过程。闭环控制系统由四个基

本元素组成：输入信号、输出信号、比较器和控制器。在电机控制系

统中，输入信号通常是设定值，输出信号是电机运行状态的反馈信号，比较器用于比较输出信号和设定值的差异，控制器则根据比较器的输

出信号来调整电机的控制输入信号。

闭环控制系统的基本原理可以用一个简单的例子来说明：假设我们

要控制电机的转速，设定值为1000转/分钟，电机的反馈信号为950转/分钟。比较器将这两个数值进行比较，发现有50转/分钟的差异，控

制器将根据这个差异来调整电机的输入信号，使电机的转速逐渐接近

设定值。

**闭环控制系统的重要性和作用**

闭环控制系统在电机控制领域中具有重要的作用和价值。首先，闭

环控制系统可以提高系统的稳定性和精度。通过不断的反馈信号检测

和调整，闭环控制系统可以及时发现和纠正系统中的误差，使电机的输出信号更加接近设定值，从而提高系统的控制精度和稳定性。

其次，闭环控制系统可以增强系统的抗干扰能力。在实际应用中，电机控制系统往往会受到各种外部干扰的影响，如负载波动、温度变化等。闭环控制系统可以通过不断的反馈调整，及时发现并抵消这些外部干扰，使系统的输出信号更加稳定和可靠。

电机控制系统中的电机力矩闭环控制

电机控制系统中的电机力矩闭环控制电机力矩闭环控制是电机控制系统中的重要部分之一，它可以有效地提高电机系统的稳定性和控制精度。在电机控制系统中，电机力矩闭环控制起着至关重要的作用，下面将详细介绍电机力矩闭环控制的原理、实现方法以及在实际应用中的重要性。

一、电机力矩闭环控制的原理

电机力矩闭环控制是通过实时监测电机输出力矩与期望力矩之间的差异，然后根据这一差异来调整电机控制参数，使输出力矩逐渐接近期望力矩。通过不断地调节电机的控制参数，使得系统能够在外部负载变化或其他干扰的情况下保持稳定的输出力矩，从而实现精确的控制。

二、电机力矩闭环控制的实现方法

实现电机力矩闭环控制需要依靠传感器对电机输出力矩进行实时监测，通常采用编码器或负载细胞等装置来测量电机输出力矩。通过将传感器获取的力矩信号与期望力矩信号进行比较，并通过控制器计算出调节参数，然后反馈至电机控制系统，实现闭环控制。

三、电机力矩闭环控制在实际应用中的重要性

电机力矩闭环控制在实际应用中具有重要的作用。首先，它可以提高电机系统的动态响应速度和稳定性，使得系统能够更快地响应外部输入信号并实现精确的力矩输出。其次，电机力矩闭环控制可以有效地抑制系统中的振动和波动，提高系统的控制精度和稳定性。最后，

电机力矩闭环控制还可以在电机运行过程中实时监测系统状态，帮助运维人员及时发现故障并采取相应措施，保证系统的正常运行。

综上所述，电机力矩闭环控制在电机控制系统中起着至关重要的作用，通过实时监测和调节电机输出力矩，可以提高系统的稳定性、控制精度和可靠性，是电机控制系统中不可或缺的一环。在今后的电机控制系统设计和应用中，我们应该充分重视电机力矩闭环控制，并不断改进和优化控制算法，以满足不同应用场景对控制精度和稳定性的需求。

电机控制系统中的电机位置闭环控制

电机控制系统中的电机位置闭环控制在电机控制系统中，电机的位置闭环控制是实现精准控制和稳定运行的关键。通过对电机位置进行实时监测和调节，可以确保电机按照预定的路径和速度运行，提高系统的响应速度和定位精度。本文将就电机控制系统中的电机位置闭环控制进行详细探讨。

1. 电机位置闭环控制原理

电机的位置闭环控制是通过对电机位置信号进行反馈，与设定的目标位置进行比较，计算出位置误差，并通过调节电机控制器的输出信号来实现位置的闭环控制。一般来说，电机位置闭环控制系统由位置传感器、控制器和执行器组成。

2. 位置传感器

在电机控制系统中，位置传感器用于实时监测电机的位置。常用的位置传感器包括编码器、光电编码器和霍尔传感器等。通过位置传感器获取电机的实际位置信息，反馈给控制器，用于与设定的目标位置进行比较，计算位置误差。

3. 控制器

控制器是电机位置闭环控制系统的核心部分，负责位置误差的计算和控制信号的输出。控制器根据位置误差和设定的控制算法，计算出控制电压或电流的大小和方向，调节电机的转速和位置，使其逐渐接近设定的目标位置。

4. 执行器

执行器是控制器输出信号的执行部分，包括功率放大器、电机驱动器等。执行器接收控制器输出的信号，调节电机的电压、电流，控制电机的转矩和速度，将电机驱动到目标位置。

5. 闭环控制系统

电机位置闭环控制系统是一个反馈控制系统，通过实时监测电机的位置信息，与设定的目标位置进行比较，不断调节控制信号，使电机的位置逐渐趋近于目标位置。在闭环控制系统中，位置传感器、控制器和执行器之间通过反馈信号实现信息的循环传递和控制。

机电传动的闭环控制系统

闭环控制系统的工作原理

开环、闭环和半闭环控制系统的组成及各自的特点有哪些？

步进电机的开环控制和闭环控制

闭环控制系统的例子和工作原理

机电传动控制-1

电机闭环控制系统

直流电动机转速闭环控制系统图解

第七章 机电传动控制系统

闭环控制系统的工作原理

伺服电机闭环控制原理

机电传动控制系统

闭环控制系统的工作原理

电机控制系统中的闭环控制原理

电机控制系统中的电机力矩闭环控制

电机控制系统中的电机位置闭环控制

第七章机电传动控制系统