机电传动与控制解析
机电传动与控制资料课件
系统辨识是研究如何通过实验 数据来识别系统的参数和结构 的学科。在机电传动系统中, 系统辨识可用于识别控制系统 的参数和结构,优化控制性能。
鲁棒控制是研究如何在系统存 在不确定性和干扰时,保证控 制系统性能的学科。在机电传 动系统中,鲁棒控制可用于提 高控制系统的稳定性和抗干扰 能力。
03
机电传动控制系统的设计
要点三
数控机床的调速系统
数控机床的调速系统是实现机床稳定 运行的重要部分,包括机械调速、电 气调速和计算机控制调速等。
工业机器人传动控制系统实例分析
工业机器人的传动控 制系统概述
工业机器人是一种自动化生产设备, 其传动控制系统是实现机器人运动的 关键部分。
工业机器人的电机类 型及选用
工业机器人通常使用的电机包括交流 异步电机、直流电机、伺服电机等, 根据机器人的性能要求选用合适的电机。
电机性能的提升
采用高转矩、低惯量、高效率的电机,提高系统的响 应速度和能量转换效率。
减速机的优化
通过改变减速机的传动比、提高传动效率、降低传动 噪音等方面进行优化,提高系统的传动性能。
驱动装置的改进
采用先进的驱动装置,如矢量驱动、直接驱动等技术, 提高系统的驱动能力和稳定性。
控制系统稳定性的提高
控制系统的抗干扰能 力
实现对机电传动系统的精确控制,以满足生产工艺的要求,提高生产效率和质量。
任务
通过对机电传动系统的参数进行测量和控制,确保系统的稳定性和可靠性,同时优化系统的性能和效 率。
机电传动控制的发展历程
早期机电传动控制
主要依赖于手动控制,缺乏自动化和智能化。
现代机电传动控制
随着计算机技术和自动化控制技术的发展,机电传动控制逐渐实现了自动化、智能化和高效化。
《机电传动与控制》
机电传动与控制辅导资料十五主题:课件第9章步进电动机传动控制系统学习时间:2012年1月9日-1月15日内容:我们这周主要学习课件第9章信号处理初步第1-3节的相关内容。
希望通过下面的内容能使同学们加深对相关知识的理解。
一、学习要求1.了解步进电动机的结构与工作原理;2. 掌握步进电动机的主要特性与性能指标。
3. 了解步进电动机环形分配器的基本原理及其硬、软件的实现方法;4.了解两种不同类型步进电动机的驱动电路及优缺点。
重点难点分析:1.重点:分析和设计简单的步进电动机驱动电路;2.难点:驱动电源对步进电动机运行性能的影响。
二、主要内容9.1 步进电动机步进电动机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。
1)步进电动机的结构与工作原理(1)结构特点步进电动机和一般旋转电动机一样,分为定子和转子两大部分。
图13.2为三相反应式步进电动机的结构示意图。
定子有六个磁极,每两个相对的磁极上绕有一相控制绕组。
转子上装有四个凸齿。
(2)工作原理①基本工作原理图13.2三相反应式步进步进电动机的工作原理,其实就是电磁铁的工作电动机的结构示意图原理,如图13.3所示。
设A相绕组先通电,B相和C相不通电,在电磁作用下,转子齿1、齿3被吸引到A下,此时,转子转矩为零,自锁,B、C两相的定子齿和转子齿在不同方向各错开30度。
当通电顺序为A-B-C-A时,转子便按顺时针方向一步一步转动。
每换接一次,转子就转过一个步距角。
电流换接三次,磁场旋转一周,转子转过一个齿距(此例中转子有四个齿时齿距为90度)。
欲改变旋转方向,则只要改变通电顺序即可。
图13.3 三相单三拍通电方式时转子的位置(a )A 相通电 (b )B 相通电 (c )C 相通电②通电方式三相步进电动机一般有单三拍、单双六拍及双三拍等通电方式。
单是指每次切换前后只有一相绕组通电,双就是指每次有两相绕组通电,而从一种通电状态转换到另一种通电状态就叫做一“拍”。
机电传动控制(第1、2章)机电传动控制的目的与任务
转距方向
二、运动方程式
d T TL J dt
……运动方程式
GD T T 375
2 Nm L Nm
N m 2
d nr / min d s t
T TL Td
……转矩平衡方程式
三、传动系统的状态
1.稳态(T TL时) : d
Td J dt
机 电 传 动 控 制
第一章
概
ห้องสมุดไป่ตู้
述
1.1 机电传动控制的目的与任务
一、机电传动系统的定义 机电传动是以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称。 机电传动系统包括: 1. 拖动生产机械的电动机 2. 控制电动机的控制系统
二、机电系统的组成
驱动运动部件的原动机 (这里指的是各种电动机) 之总称
机电系统完成生 产任务的基础 控制电动机的系统 驱动生产机械的电 动机和控制电动机 的一整套电气系统
2.4 机电系统稳定运行的条件 一、机电系统稳定运行的含义 1. 系统应能以一定速度匀速运行; 2. 系统受某种外部干扰(如电压波动、负载转矩波动等)使运 行速度发生变化时,应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行
速度。
二、机电系统稳定运行的条件
1. 必要条件
电动机的输出转矩T和负载转矩TL大小相等,方向相反。 n=f(T)和n=f(TL)必须有交点,交点被称为平衡点。
例:如图所示电动机拖动重物上升和下降。 设重物上升时速度n的符号为正,下降时n的符号为负。
2.2 多轴拖动系统的简化
一、多轴拖动系统的组成
二、负载转矩的折算 ---按功率守恒的原则 1.对旋转运动:
TL
cM
TL L
'
机电传动控制(第五版)课后习题答案解析全集概况
UN U N nN n0 Ke N U N I N Ra
拖动转矩。
静态转矩:电动机轴上的负载转矩 TL,它不随系统加速或减速而变化。 动态转矩:系统加速或减速时,存在一个动态转矩Td ,它使系统的运 动状态发生变化。
2.3 试列出以下几种情况下系统的运动方程式,并说明系统的运 行状态是加速、减速还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际 作用方向)
答:a匀速,b减速,c减速,d加速,e减速,f匀速
⑶
UN n0 1559 U 当U U N / 2时,n01 =779.5(r / min) Ke 2K e 2 2
n1 n01 n 779.5 59 720.5(r / min)
⑷
当 0.8 N 时,n01 UN n U 1559 0 1949 (r / min) Ke 0.8K e N 0.8 0.8
2.1从运动方程式怎样看出系统是加速的、减速的、稳定的和静 止的各种工作状态? 答:运动方程式:
d TM TL J dt
TM TL Td
Td>0时:系统加速; Td=0 时:系统稳速; Td<0时,系统减速或反向加速
2.2 说明机电传动系统运动方程式中的拖动转矩、静态转矩和动 态转矩的概念。 答:拖动转矩:电动机产生的转矩Tm或负载转矩TL与转速n相同时,就是
答:
nM 950 nL 59.4(r / min) j1 j 2 4 4
v
DnL
机电传动与控制
1、机电传动就是指以电动机为原动机驱动生产机械,实现生产机械的启动、停止及调速,完成各种生产工艺过程的要求,实现生产过程的自动化。
2、直流电机由定子和转子两大部分组成。
3、生产机械的机械特性指:同一转轴上负载转矩和转速之间的函数关系。
典型的机械特性有:恒转矩型、通风机型、直线型、恒功率型等。
4、他励直流电动机降压启动的方法有:降低电枢回路电压、逐级切除电阻。
5、他励直流电动机三种基本的电气调速方法为:电枢回路串接电阻、改变电枢电压、减弱磁通。
6、他励直流电动机制动运转状态可以分为能耗制动、反接制动、再生发电制动三种形式。
7、三相异步电动机的转子有鼠笼式和绕线式两种。
8、鼠笼式三相异步电动机的启动方法有直接启动和降压启动两种。
9、三相异步电动机的调速方法有调压调速和转子电路串接电阻调速、改变极对数调速、变频调速。
10、三相异步电动机的制动方式有:能耗制动、反接制动、反馈制动三种形式。
11、步进电动机转过的角度和转速分别与输入脉冲的数量和频率成正比。
12、一台三相反应式步进电机的齿数为40,采用三相单三拍的通电方式运行时,脉冲频率f=600Hz,其步距角的大小为3O、转子转速为300 r/min。
13、直流电动机的机械特性曲线斜率越大,其机械特性越软。
14、生产机械对自动调速系统的静态技术指标有调速范围、静差率和调速的平滑性;动态技术指标有:最大超调量、过渡过程时间、振荡次数。
15、机床控制线路常用的控制电器有开关、按钮、熔断器、接触器、继电器等。
16、常用的电力电子器件有:二极管、晶闸管。
17、变频调速系统中,基频以上属于恒压弱磁调速,基频以下属于变压变频调速。
二选择题1 他励直流电动机的人为特性与固有特性相比,其理想空载转速和斜率均发生了变化,那么这条人为特性一定是:( C)A 串电阻的人为特性;B 降压的人为特性;C 弱磁的人为特性。
2 直流电动机采用降压电源电压的方法启动,其目的是:( B )A 为了使启动过程平稳;B为了减小启动电流;C为了减小启动转矩。
机电传动与控制
要求:处理速度快,可靠性高,抗干扰能力强。完善的系 自我诊断功能。 智能化,小型化,轻量化,标准化等。
29.07.2020
机电一体化系统或产品和人体功能要素
内脏
能源
五官
头脑
手足
检测
控制
驱动
骨胳 人体五大要素
结构
机电一体化五大功能
为系统提供能量和动力,使系统正常运行。常用 主要能源:电源,气压源和液压源等
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(3)。测试传感部分
对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数 及状态进行检测,变成可识别的信号。传输到信息处理 单元。经过分析和处理后,产生相应的控制信息。
(4)。驱动机构执行机构
提供动力,驱动各种执行机构,来完成各种动作 和功能。 要求:高效率,快速响应特性。对外部适应性和可靠性。
2。增强功能
采用高新技术,机电一体化产品具备多种复合功能。这 是一个显著特征。
如:加工中心,一次装夹完成多道工序,
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3.提高生产效率,降低生产成本
减少操作人员,减少准备时间和辅助时间,提高产品 的合格率,缩短新产品的开发周期
如:数控机床生产率提高5~6倍 柔性制造系统生产周期缩短40%,成本降低50%
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软件程控和微电子电路的逻辑,有目的信息流向导引下, 相互协调,有机融合和集成。形成物质,能量和信息 的有序规则运动。在高功能,高质量,高可靠性,低 能耗的意义上,实现特定功能价值的系统工程技术。
A.机电一体化技术
它是微电子技术,计算机技术,信息技术与机械 技术相结合的,新兴的综合性的高新技术与微电子技 术的有机结合。
机电传动与控制(华中科技大学第四版)
特点:机械特性软;稳定度低; 特点:机械特性软;稳定度低; 在空载或轻载时,调速范围小; 在空载或轻载时,调速范围小; 实现无极调速困难;在调速电阻 实现无极调速困难; 上消耗大量电能。 上消耗大量电能。 应用:起重机、卷扬机等低速运 应用:起重机、 转时间短的传动系统中使用。 转时间短的传动系统中使用。
3.6 直流他励电动机的制动特性
反接制动 电枢电压或电枢电势中的任一个在外 部条件下改变了方向,电机处于反接制动状态。 部条件下改变了方向,电机处于反接制动状态。 反接制动分为电源反接制动和倒拉反接制动 反接制动分为电源反接制动和 分为电源反接制动 电源反接制动:改变电枢电压的方向所产生的反接 电源反接制动: 制动 倒拉反接制动:改变电枢电动势的方向所产生的反 倒拉反接制动: 接制动
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3.5 直流他励电动机的调速特性 2. 改变 U时的调速特性
U Ra n= − T = n0 − ∆n 2 KeφN KeKtφN 特点: 特点: 1) 当电压连续变化时,转速可以平滑 当电压连续变化时, 无级调节; 无级调节; 2) 机械特性硬度不变,调速的稳定度 机械特性硬度不变, 较高,调速范围较宽; 较高,调速范围较宽;
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机电传动与控制
§ 3.5直流他励电动机的调速特性 3.5直流他励电动机的调 速度调节:在一定的负载条件 速度调节: 下,人为地改变电动机的电路 参数,以改变电动机的稳定转 参数, 速的过程。 速的过程。 速度变化:由于负载的变化而 速度变化: 引起的电动机的速度的改变。 引起的电动机的速度的改变。
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3.6 直流他励电动机的制动特性 1)电源反接制动
正常工作 时: U = E + I( a + Rad) a R
机电传动与控制课程标准
《机电传动与控制》课程标准一、课程概述(一)课程的性质与定位《机电传动与控制》课程是数控设备应用与维护专业的核心课程之一,全面系统地介绍了数控机床常用电机的类型和电机的传动与控制原理以及方法,通过本课程的学习,使学生理解并掌握数控机床电机传动和控制原理,初步具备数控机床伺服系统故障的分析和诊断能力,数控机床主轴和进给传动系统故障的分析和诊断能力,为数控机床故障诊断与维修奠定必需的理论基础。
(二)与相关课程的关系1.先修课程学习本课程前应具备一定的《电工电子技术基础》等基本知识,做过电工基本操作等实训。
它既是研究电机及电力拖动系统基础理论的学科,为后续课程准备必要的基础知识,又可以作为一门独立的基础应用课,直接为工农业生产服务。
电机与拖动课程的理论性与实践性都很强,通过本课程学习,使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理,独立分析电力拖动系统各种运行状态,掌握有关计算方法,合理地选择和使用电动机,为后续电力拖动自动控制系统等专业课打下坚实基础,为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼。
2.后续课程学习《机电传动与控制》是为了掌握各种电机的工作原理及应用方法,为以后数控设备的应用与维护打下基础。
后续课程可安排《数控机床电气与PLC》、《变频器原理与应用》、《数控机床故障诊断与维修》等课程。
(三)课程改革的理念由于现在社会自动化的程度越来越高,各类电机的应用日益广泛,该课程可实现一体化教学,加强实训。
同时在上《检测技术》、《数控机床电气与PLC》、《变频器原理及应用》、《数控机床故障诊断与维修》等相关课程时,把有关电机控制的实训项目加进去。
同时到工厂车间和参观和实习,了解各类电机的控制及应用。
(四)课程设计的思路课程设计的总体思路是使学生掌握了解各类电机的工作原理及应用。
先使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理,然后结合相应的实训,更加深入的掌握各种电机的启动、制动、正反转以及调速的特点。
二、课程目标(一)知识目标(1)掌握各类电机的工作原理;(2)掌握各类电机的启动、制动、正反转控制的方法;(3)理解各类电机的调速方法及特点;(4)了解各类电机的应用特点。
机电传动与控制
交流电动机的常用电气制动方法有能耗制动和电源反接制动两种。
晶闸管的三个极分别叫阳极,阴极和控制极。
可编程序控制器一般采用对用户程序循环扫描的工作方式,工作时分读入现场数据、执行用户程序和刷新输出阶段三个阶段。
晶闸管的触发电路主要由同步电路、移相电路、脉冲形成电路和功率放大电路几部分子电路构成。
直流电动机调速系统,若想采用恒功率调速,则可改变Φ ,若想采用恒转矩调速,则可改变U 。
机电传动系统的发展经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。
生产机械的机械特性指电动机轴上的负载转矩和转速之间的函数关系。
直流电动机的结构包括定子和转子两部分。
直流发电机按励磁方法来分类,分为他励、并励、串励和复励四种。
直流他励电动机的制动状态分为反馈制动、反接制动和能耗制动三种形式。
三相鼠笼式异步电动机的启动方式有全压启动和降压启动。
电气控制系统中常设的保护环节是短路保护、过电流保护、长期过载保护、零电压与欠电压保护和弱励磁保护。
晶闸管的导通条件是阳极加正向电压与控制极加正向电压。
交流异步电动机常用的调速方法有调压、改变极对数、变频。
异步电动机,运行在正向电动状态,现采用电源反接制动停车,则应把电动机三相电源的相序改变,当转速接近零时,应将电源切断。
伺服电动机是将电信号转换成轴上的转角或转速信号的控制电机。
可编程控制器硬件的核心部分是中央处理单元,存储器用来存放程序和数据,它分为系统程序存储器和用户程序存储器两大部分。
生产机械的典型机械特性恒转矩、离心通风机、直线和恒功率等几种。
实现多地点控制一台电动机启动停止时,应把启动按钮并联连接,停止按钮串联连接。
电动机所产生的转矩在任何情况下,总是由轴上的负载转矩和动态转矩之和所平衡。
机电传动系统中如果T M<T L,电动机旋转方向与TM相同,转速将产生的变化是减速。
起重机吊一个重物升降时,负载的机械特性是位能型恒转矩。
励磁绕组是属于直流电动机的定子部分。
位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关。
《机电传动控制》笔记
《机电传动控制》笔记第一章:绪论1.1 简介《机电传动控制》将机械工程与电气工程相结合,通过研究电机、驱动器以及控制系统来实现对机械设备的有效操作。
本课程旨在培养学生理解并掌握机电一体化系统的设计原理和方法,为将来从事相关领域的科研或工程实践打下坚实的基础。
1.2 机电传动控制系统的基本概念•定义:机电传动控制系统是指利用电气、电子及计算机技术来控制机械设备运动的系统。
•组成要素:o执行机构(如电动机):负责产生驱动力。
o传感器:用于监测系统的状态信息。
o控制器:根据设定的目标值与实际反馈进行比较,并据此调整执行机构的动作。
o被控对象:即需要被控制的机械设备。
•工作流程:输入信号 → 控制器处理 → 输出信号 → 执行机构响应 → 反馈至控制器形成闭环回路。
1.3 发展历程与趋势自20世纪初以来,随着电力技术的发展,人们开始尝试用电能替代传统的蒸汽动力来进行工业生产。
到了20世纪中后期,随着微处理器技术和自动控制理论的进步,机电传动控制逐渐从简单的手动调节向自动化方向转变。
近年来,智能化、网络化成为该领域的主要发展方向之一。
未来,预计还将进一步融入物联网(IoT)、大数据分析等先进技术,提高整个系统的效率与可靠性。
第二章:电力拖动基础2.1 电机类型及其工作原理•直流电机o结构:由定子(包括主磁极、换向极)、转子(电枢铁心+绕组)、换向器三部分组成。
o工作原理:当电流通过电枢绕组时,在磁场作用下会产生电磁力矩使转子旋转;改变电压大小可以调节转速。
•交流电机o异步电机(感应电机)▪特点:简单耐用、成本低。
▪分类:单相、三相。
▪工作原理:依靠定子产生的旋转磁场切割转子导条,从而在转子内部形成闭合电路产生感应电流,进而产生转矩。
o同步电机▪特点:适用于高精度场合。
▪工作方式:转子转速严格等于电网频率与极对数之比,可通过改变励磁电流来调整输出功率因数。
2.2 电动机的选择原则选择合适的电动机对于确保整个系统的性能至关重要。
机电传动控制2
2 机电传动控制系统中的控制电动机控制电动机一般用于自动控制、随动系统以及计算装置中,它是在一般旋转电动机的基础上发展起来的小功率电动机,其电磁过程及所遵循的基本规律与一般旋转电动机没有本质区别,只是所起的作用不同:传动电动机主要是将电能转换为机械能,以达到拖动生产机械的目的,因此需要具有较高的力能指标,如输出转矩、传动效率和功率因数等;而控制电动机则主要用来完成控制信号的传递和变换,要求技术性能稳定可靠、动作灵敏、精度高、体积小、重量轻、耗能少等。
事实上,传动电动机与控制电动机之间并无严格的界限,同一台电动机有时既起到控制电动机的作用,也起到传动电动机的作用。
2.1 伺服电动机伺服电动机又称为执行电动机,是控制电动机中的一种。
它在控制系统中用作执行元件,将输入的受控电压信号转换电动机轴上的角位移或角速度等机械信号输出。
按控制电压来分,伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类。
直流伺服电动机的输出功率一般为1~600W,也可达数千瓦,多用于功率较大的控制系统中。
交流伺服电动机的输出功率较小,一般在100W以下,常用于功率较小的控制系统中。
2.1.1直流伺服电动机及其控制1.直流伺服电动机的种类和结构直流伺服电动机的品种很多。
按励磁方式,直流伺服电动机可分为电磁式和永磁式两种;按控制方式,可分为磁场控制和电枢控制方式;按电枢形式,可分为一般电枢式、无槽电枢式、绕线盘式和空心杯电枢式等。
为了避免电刷和换向器的接触,还有无刷直流伺服电动机。
1)普通型直流伺服电动机根据励磁方式普通型直流伺服电动机分为电磁式和永磁式两种:电磁式直流伺服电动机的定子磁极上装有励磁绕组,励磁绕组接励磁控制电压产生磁通,它实质上就是他励直流电动机;永磁式直流伺服电动机的定子磁极是由永久磁铁或磁钢制成,其磁通不可控。
这两种直流伺服电动机的性能接近,惯性比其他类型直流伺服电动机的大。
与普通直流电动机相同,直流伺服电动机的转子一般由硅钢片叠压而成。
机电传动控制习题集及解答
机电传动控制习题解答机械工程学院郝昕玉习题集及解答第1章概述1-1什么是机电传动控制机电传动与控制的发展各经历了哪些阶段答:从广义上讲,机电传动控制就是要使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化;具体地讲,就是以电动机为原动机驱动生产机械,将电能转变为机械能,实现生产机械的启动、停止及调速,满足各种生产工艺过程的要求,实现生产过程的自动化。
因此,机电传动控制,既包含了拖动生产机械的电动机,又包含了控制电动机的一整套控制系统。
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,重型镗床为保证加工精度和控制粗糙度,要求在极慢的稳速下进给,即要求在很宽的范围内调速;轧钢车间的可逆式轧机及其辅助机械,操作频繁,要求在不到一秒钟时间内就得完成从正转到反转的过程,即要求能迅速地启动、制动和反转;对于电梯和提升机则要求启动和制动平稳、并能准确地停止在给定的位置上;对于冷、热连轧机以及造纸机的各机架或分部,则要求各机架或各分部的转速保持一定的比例关系进行协调运转;为了提高效率,由数台或数十台设备组成的生产自动线,要求统一控制和管理。
诸如此类的要求.都是靠电动机及其控制系统和机械传动装置来实现的。
它主要经历了四个阶段:最早的机电传动控制系统出现在20世纪韧,它仅借助于简单的接触器与继电器等控制电器,实现对控制对象的启动、停车以及有级调速等控制,它的控制速度慢,控制精度差,30年代出现了电机放大机控制,它使控制系统从断续控制发展到连续控制,连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态,并根据输出且与给定量的偏差对控制对象进行自动调整,它的快速性及控制精度都大大超过了最初的断续控制,并简化了控制系统,减少了电路中的触点,提高了可靠性,使生产效率大力提高;40年代~50年代出现了磁放大器控制和大功率可控水银整流器控制;可时隔不久,于50年代末期出现了大功率固体可控整流元件——晶闸管,很快晶闸管控制就取代了水银整流器控制,后又出现了功率晶体管控制,由于晶体管、晶闸管具有效率高、控制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重量轻等优点,它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元;随着数控技术的发展,计算机的应用特别是微型计算机的出现和应用,又使控制系统发展到一个新阶段——采样控制,它也是一种断续控制,但是和最初的断续控制不同,它的控制间隔(采样周期)比控制对象的变化周期短得多,因此,在客观上完全等效于连续控制,它把晶闸管技术与微电子技术、计算机技术紧密地结合在一起,使晶体管与晶闸管控制具有强大的生命力。
机电传动控制课后知识题目解析
第二章机电传动系统的动力学基础2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速,减速,稳态的和静态的工作状态。
T M-T L>0说明系统处于加速,T M-T L<0 说明系统处于减速,T M-T L=0说明系统处于稳态(即静态)的工作状态。
2.3 试列出以下几种情况下(见题2.3图)系统的运动方程式,并说明系统的运动状态是加速,减速,还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向)TT MTLT M=T L T M< T LT M-T L>0说明系统处于加速。
T M-T L<0 说明系统处于减速T M T M T LT M> T L T M> T L系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速TM T L T L2.5为什么低速轴转矩大,高速轴转矩小?因为P= Tω,P不变ω越小T越大,ω越大T 越小。
2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多?因为P=Tω,T=G∂D2/375. P=ωG∂D2/375. ,P不变转速越小GD2越大,转速越大GD2越小。
2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载?可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载.2.11 在题2.11图中,曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性,试判断哪. 些是系统的稳定平衡点?哪些不是?交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点交点是系统的平衡点第三章3.1为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成?直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗..3.5 一台直流发电机,其部分铭牌数据如下:P N=180kW, U N=230V,n N=1450r/min,ηN=89.5%,试求:①该发电机的额定电流;②电流保持为额定值而电压下降为100V时,原动机的输出功率(设此时η=ηN)P N=U N I N180KW=230*I NI N=782.6A该发电机的额定电流为782.6AP= I N100/ηNP=87.4KW3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下:P N=7.5KW, U N=220V, nN=1500r/min, ηN=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。
机电传动与控制资料课件
03
CATALOGUE
机电传动控制系统
控制系统的基本组成与工作原理
控制系统的基本组成
控制器、执行器、被控对象和反馈环节。
工作原理
通过反馈环节获取被控对象的输出信息,与 设定值进行比较,控制器根据比较结果产生 控制信号,执行器根据控制信号调整被控对
象的输入,从而改变其输出。
常用控制策略与方法
PID控制
02
CATALOGUE
电机与电力电子器件
电机的工作原理与分类
电机的工作原理
电机是机电传动与控制中的重要组成部分,其工作原理基于电磁感应定律和磁场对电流的作用力。当 电流通过电机内部的导体时,会产生磁场,该磁场与电流相互作用产生转矩,从而使电机转动。
电机的分类
根据工作原理和应用场景的不同,电机有多种分类。常见的电机类型包括直流电机、交流电机、步进 电机、伺服电机等。
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CATALOGUE
机电传动系统的控制技术
数字控制技术
总结词:高效精确
详细描述:数字控制技术通过将控制信号数字化,实现对机电传动系统的精确控制。它具有高效、可靠、灵活的特点,能够 提高系统的稳定性和精度。
智能控制技术
总结词:自主决策
详细描述:智能控制技术利用人工智能、神经网络等技术,使系统具备自主学习和决策的能力。它可 以自动识别和适应不同的工况,优化控制效果,提高系统的智能化水平。
常用电力电子器件及其应用
晶体管
晶体管是一种常用的电力电子器件,具有电 流放大作用。晶体管在电路中可以作为开关 或放大器使用,常见于各种电子设备和控制 系统,如计算机、通信设备等。
可控硅整流器
可控硅整流器是一种具有开关功能的电力电 子器件,广泛应用于交流电的控制和整流。 可控硅整流器在工业自动化、电力控制等领 域有广泛应用,如变频器、调速器等。
机电传动与控制
1机电传动控制的目的:将电能转变为机械能,实现生产机械的启动、停止以及速度调节,满足各种生产工艺过程的要求,保证生产过程正常进行。
2机电系统的一般组成:电气控制系统、电力拖动或电机传动、机械运动部件3机电传动与控制的发展情况:单就机电传动而言经历了:成组拖动、单电动机拖动、多电动机拖动控制系统经历了:接触器与继电器等控制电器、电动机放大控制、晶闸管、数控技术和计算机应用4稳态时电动机产生扭矩的大小仅由电动机所带的负载决定。
5负载分类:1恒转矩型负载特性:负载转矩为常量(反抗性恒转矩负载:方向恒与运动方向相反;位能性恒转矩负载)2离心式通风机性负载特性3直线型负载特性4恒功率型负载特性:负载转矩T L与转速n成反比6机电传动系统稳定条件:1系统能以一定速度均匀运转2系统受到外部干扰作用而使运动速度稍有变化时,应保证系统在干扰消除后能恢复到原来的运行速度7 三相异步电动机启动特性:1有足够大的启动转矩;2在满足启动转矩要求的前提下,启动电流越小越好3要求启动时平滑加速,以减小对生产机械的冲击4启动设备安全可靠,力求结构简单,操作方便5启动过程中的功率损耗越小越好8直流电动机为什么不能直接启动:启动电流过大可能烧坏整流子,引起绕组的损坏,产生与启动电流成正比的启动转矩,使机械传动部件损坏。
过大的启动电流将是保护装置动作,从而切断电源,使得生产机械停止工作,或者引起电网压降,影响其他负载的正常运行9限制直流电动机的启动电流:1降压启动2在电枢回路内串接外加电阻启动10他励直流电动机的调速:1改变电枢电路串接电阻(减小电流启动,机械特性较软,电阻越大特性越软,稳定性越低,空载或轻载时,调速范围不大,实现无级调速困难,在电阻上耗费大量电量)2改变电动机电枢供电电压(输出转矩不变,恒转矩调速,当电压连续变化时转速可以平滑无级调速,机械特性硬度不变,调速范围大)3改变电动机主磁通(恒功率调速,可以平滑无级调速,调速特性较软,调速范围不大)11电动状态是电动机最基本的工作状态,其特点是电动机的输出转矩T的方向与转速n的方向相同电动机制动状态:电动机的输出转矩T与转速n方向相反12电动机制动状态形式:反馈制动、反接制动、能耗制动(要求不高的场合)13步进电动机的主要特性:1矩角特性2启动惯频特性3运行频率特性4矩频特性5精度14电器按用途分类:1控制电器(控制电动机的启动、反转、调速、制动等动作)2保护电器(保护电动机,使其安全运行,或者人保护生产机械使其不被损坏)3执行电器(操纵、带动生产机械,支撑与保持机械装置在固定位置上)4配电器(用于电能的输送与分配)15调速系统主要有直流调速系统和交流调速系统16一台他励直流电动机的负载转矩为常数,当电枢电压附加电阻变化时能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小?为什么?T=K tψIa U=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变。
机电传动与控制
1.1 机电传动控制的目的与任务
控制电动机的系统
机电系统的组成 驱动运动部件的原动机(这里指的是各种电动机)之总称
机电系统完成生产任务的基础
驱动生产机械的电动机和控制电动机的一整套电气系统
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二、机电传动控制的任务
将电能转换为机械能;
实现生产机械的启动、停止以及速度的调节;
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为了实现制造过程的高效率、高柔性、高质量,研制计算机集成制造系统(CIMS)是人们现在的任务。
随着生产工艺的发展,对机电传动控制系统的要求愈来愈高。 一些精密机床要求加工精度百分之几毫米,甚至几微米; 重型镗床为保证加工精度和粗糙度,要求在极慢的稳速下进给,即要求系统有很宽的调速范围; 轧钢车间的可逆式轧机及其辅助机械,操作频繁,要求在不到一秒的时间内完成从正转到反转的过程,即要求系统能迅速启动、制动和反向; 对于电梯和提升机,则要求启动和制动平稳,并能准确地停止在给定的位置上; 对于冷、热连轧机以及造纸机的个机架或分部,则要求各机架或各分部的转速保持一定的比例关系进行协调运转; 为了提高效率,由数台或十几台设备组成的生产自动线,要求统一控制或管理。 诸如此类的要求,都要靠电动机及其控制系统数控机床、工业机器人、自动搬运车等组成的统一由中心计算机控制的机械加工自动线,它是实现自动化车间和自动化工厂的重要组成部分。
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机械制造自动化高级阶段是走向设计、制造一体化,即利用计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM)形成产品设计和制造过程的完整系统,对产品构思和设计直到装配、试验和质量管理这一全过程实现自动化。
机电传动及其控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。机电传动控制的发展可从机电传动和控制系统两方面来讨论。
机电传动控制剖析
特点:驱动电流小,效率高,过载能力强、控制精度 高,代表着步进电机的发展趋势
机电传动控制剖析
2、按输出转矩大小分
快速步进电动机 该类电动机输出转矩一般为0.07 N.m~4 N.m。可控
制小型精密机床的工作台(例如,线切割机床)。 功率步进电动机
运动形式 步进
连续
驱动电源 脉冲电压 正旋交流或直流
对步进电动机施加一个电脉冲后,其转轴就转过一个角度,称为一步。 脉冲数增加,直线或角位移随之增加;脉冲频率高,则电动机旋转速度
就高; 改变分配脉冲的相序,电动机便逆转。
机电传动控制剖析
步进电动机是受其输入信号,即一系列的电脉冲控制 而动作的。
机电传动控制剖析
(2)通电方式
步进电动机的转速即取决于控制绕组通电的频率,又 取决于绕组通电方式。 1)单相轮流通电方式 : ➢ “单”是指每次切换前后只有一相绕组通电, ➢ 这种通电分配方式叫做m相单m状态; ➢ 步进电动机以一种通电状态转换到另一种通电状态 就叫做一“拍”。
上例就是单相轮流通电方式 ,即三相单三拍通电, 步距角为30°。
机电传动控制剖析
机电传动控制剖析
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机电传动控制剖析
2. 软件环分
一般微机需作如下设置 设置输出口
机电传动控制剖析
设计环形分配子程序
存储单元地址 单元内容
对应通电相
K+0
01H(0001)
A
K+1
03H(0011)
AB
K+2
02H(0010)
B
K+3
06H(0110)
BC
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《机电传动与控制》第01章在线测试《机电传动与控制》第01章在线测试 剩余时间: 55:24答题须知:1、本卷满分20分。
2、答完题后,请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷,否则无法记录本试卷的成绩。
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第一题、单项选择题(每题1分,5道题共5分)1、机电传动系统处于动态时,系统中必然存在一个动态转矩Td ,当Td >0时,表示系统处于BA 、匀速运行状态B 、加速运行状态C 、减速运行状态D 、静止状态2、用拖动转矩Tm 、制动转矩TL 和动态转矩Td 表示的转矩平衡方程式可以写为A A 、Tm -TL = Td B 、Tm+ TL = TdC 、Td -TL = TmD 、Td +Tm = TL3、生产机械的机械特性中,因摩擦、非弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩属于D A 、直线型转矩 B 、通风机型转矩C 、位能转矩D 、反抗转矩4、下面对机电传动系统稳定运行的描述正确全面的是C A 、系统以某一速度运行运行B 、系统静止或以某一个速度稳定运行C 、系统能以一定速度匀速运转,且系统受某种外部干扰作用而使运行速度稍有变化时,保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行状态。
D 、系统处于静止状态5、下列关于机电传动系统中的负载转矩TL 的描述正确的是BA 、假定电动机某一转动方向为正,负载转矩TL 与转速n 的方向一致时为正向B 、假定电动机某一转动方向为正,负载转矩TL 与转速n的方向相反时为正向 C 、若TL 与n 符号相反,则表示TL 的作用方向与n 相同,TL 为制动转矩 D 、若TL 与n 符号相同,则表示TL 的作用方向与n 相反,TL 为拖动转矩 第二题、多项选择题(每题2分,5道题共10分)1、典型的机械负载特性类型有下来哪几种ABCDA 、恒转矩型机械特性B 、离心式通风机型机械特性C 、直线型机械特性D 、恒功率型机械特性2、在多轴传动系统中,依据动能守恒原则进行折算的参量是ABCDA 、负载转矩B 、转动惯量C 、飞轮转矩D 、动态转矩3、下来描述中的机械负载特性属于恒转矩型的为ABA 、机床加工过程中切削力所产生的负载转矩B 、卷扬机起吊重物时所产生的负载转矩C、水泵运转过程中的负载转矩D、球磨机运转过程中的负载转矩4、下面关于Tm=TL的状态描述,正确的有BCDA、系统静止B、Td等于0,没有动态转矩,系统恒速运转C、系统处于稳态D、该状态下,电动机发出转矩的大小,仅由电动机所带的负载(生产机械)所决定5、假设电动机某一转动方向的转速n为正,下面关于转矩与转速方向的说明,正确的有BDA、电动机转矩Tm与n一致的方向为正向B、电动机转矩Tm与n一致的方向为负向C、负载转矩TL与n相反的方向为正向D、负载转矩TL与n相反的方向为负向第三题、判断题(每题1分,5道题共5分)1、动态转矩Td=0表示系统处于静止状态×正确错误2、电动机拖动重物上升,Tm与n的方向一致,Tm应取正号√正确错误3、在同一个转轴上,负载转矩TL与转速n的之间的函数关系,称为生产机械的机械特性√正确错误4、多轴系统中,负载转矩是静态转矩,可根据动能守恒原则进行折算×正确错误5、实际机电传动系统中,负载可能是单一类型的,也可能是几种典型类型的综合。
√正确错误《机电传动与控制》第02章在线测试A、机座B、电枢绕组C、电枢铁芯D、主磁极2、对于他励电动机而言,其机械特性为绝对硬特性时,其机械特性硬度为AA、趋于无穷大B、大于10C、小于10D、等于03、通常应用到拖动系统需要迅速而准确地停车及卷扬机重物的恒速下放的场合的制动形式是CA、反接制动B、反馈制动C、能耗制动D、再生制动4、下列对他励电动机机械特性的描述,不属于人为特性的是AA、在额定电压和额定磁通下,电枢电路内不接任何电阻B、电枢电路串接电阻时的机械特性时的机械特性C、降低电源电压时的机械特性D、改变磁通时的机械特性5、下面那种情况下,可能会发生飞车事故,需要设定相应的保护装置DA、运行在自然特性下B、改变电枢电阻得到人为特性时C、改变电源电压得到人为特性时D、改变磁通得到人为特性时第二题、多项选择题(每题2分,5道题共10分)1、直流发电机通常按照励磁方法分为ABCDA、他励发电机B、并励发电机C、串励发电机D、复励发电机2、直流他励电动机的调速方法有BCDA、改变负载特性调速B、电枢电路串接电阻调速C、改变电动机电枢供电电压调速D、改变电动机主磁通调速3、下来制动形式中,与发电制动同属一种的是DA、反接制动B、能耗制动C、再生制动D、反馈制动4、下列直流电机结构元件中,属于定子部分的是ABCDA、主磁极B、换相极C、机座D、端盖5、下列直流电机结构元件中,属于转子的元件有ABCDA、电枢铁芯B、电枢绕组C、换相极D、风扇第三题、判断题(每题1分,5道题共5分)1、直流电机的转子主要用于产生主磁场×正确错误2、直流电机的工作原理是建立在电磁力和电磁感应的基础上的√正确错误3、并励发电机电压建立的条件主要有三个,分别为发电机的磁极要有剩磁、起始励磁电流产生的磁场的方向与剩磁磁场方向须相同,励磁电阻Rf不能过大√正确错误4、由于电动机负载转矩变化引起的电动机转速变化称之为速度调节×正确错误5、直流他励电动机的反接制动分为倒拉反接制动和电源反接制动两种形式√正确错误《机电传动与控制》第03章在线测试《机电传动与控制》第03章在线测试剩余时间:58:24答题须知:1、本卷满分20分。
2、答完题后,请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷,否则无法记录本试卷的成绩。
3、在交卷之前,不要刷新本网页,否则你的答题结果将会被清空。
第一题、单项选择题(每题1分,5道题共5分)1、下列对三相异步电动机额定功率的描述,正确的是BA、额定条件下,电动机的输入功率B、额定条件下,电动机轴上输出的机械功率C、额定条件下,电源输送到定子电路的电功率D、额定条件下,电动机输入功率减去定子绕组铜损和定子铁芯铁损,剩下的电功率2、异步电动机的固有机械特性曲线中,在转矩最大的拐点处称为AA、临界工作点B、启动工作点C、理想空载工作点D、额定工作点3、下列启动方法中,不能用于鼠笼式异步电动机的是DA、电阻或电抗器降压启动B、直接启动C、星形-三角形降压启动D、转子电路逐级切除启动电阻4、下列调速方法中,只适应于线绕式异步电动机的调速方法是CA、调压调速B、改变极对数调速C、转子电路串电阻调速D、变频调速5、广泛应用于洗衣机、电风扇等设备上的电动机形式为CA、三相鼠笼式异步电动机B、三相线绕式异步电动机C、单相异步电动机D、同步电动机第二题、多项选择题(每题2分,5道题共10分)1、在三相异步电动机的机械特性曲线上,特殊工作点主要有ABCDA、理想空载转点B、额定工作点C、临界工作点D、启动工作点2、鼠笼式异步电动机的启动方法有ABCDA、全压启动B、电阻或电抗器降压启动C、星形-三角形降压启动D、自耦变压器降压启动3、下列调速方法中适用于三相异步电动机有ABCDA、改变极对数调速B、调压调速C、转子电路串电阻调速D、电磁转差离合器调速4、三相异步电动机反接制动包括ABA、电源反接制动B、倒拉制动C、反馈制动D、发电制动5、下列叙述正确的是ADA、三相异步电动机转子电流与转差率有关,随着转差率增大,转速降低,转子电流增加。
B、三相异步电动机转子电流与转差率有关,随着转差率增大,转速降低,转子电流降低。
C、三相异步电动机功率因数与转差率有关,随着转差率增大,功率因数增大。
D、三相异步电动机功率因数与转差率有关,随着转差率增大,功率因数减小。
第三题、判断题(每题1分,5道题共5分)1、三相异步电动机的工作原理,是基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用。
√正确错误2、将三相异步电动机定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根对调,即可改变旋转磁场的旋转方向(亦即改变电动机的旋转方向)√正确错误3、三相异步电动机的输出(机械)功率,是异步电动机的铭牌上标识的电动机功率额定值√正确错误4、过载能力系数是衡量异步电动机启动能力的一个重要数据。
×正确错误5、由于三相鼠笼式异步电动机直接启动时启动电流很大,所以,不管在什么情况下,都不能直接启动。
×正确错误《机电传动与控制》第04章在线测试A、热继电器B、继电器C、接触器D、转换开关2、下列不属于保护装置的是AA、电器线路自锁环节B、熔断器C、过电流继电器D、自动开关3、为了实现生产设备的多点控制,接线的组成原则是AA、各启动按钮的常开触点并联,各停止按钮的常闭触点串联B、各启动按钮的常开触点并联,各停止按钮的常闭触点并联C、各启动按钮的常开触点串联,各停止按钮的常闭触点并联D、各启动按钮的常开触点串联,各停止按钮的常闭触点串联4、下列说法正确的是CA、熔断器和热继电器均可用作短路保护B、熔断器可用作长期过载保护,热继电器可用作短路保护C、熔断器可用作短路保护,热继电器可用作长期过载保护D、熔断器和热继电器均可用作长期过载保护5、下列电器中,属于执行电器的是BA、按钮B、电磁离合器C、转换开关D、中间继电器第二题、多项选择题(每题2分,5道题共10分)1、常用的短路保护元件主要哟ABCA、熔断器B、过电流继电器C、自动开关D、接触器2、常用的机电传动控制的基本方法主要有ABCDA、利用电动机主电路的电流来控制B、利用电动机的速度来控制C、根据一定时间间隔来控制D、根据工作机械的运动行程来控制3、时间继电器触点的形式主要有ABCDA、延时闭合的动合触点B、延时断开的动断触点C、延时闭合的动断触点D、延时断开的动合触点4、下列关于绘制电气原理图的基本原则,正确的是ABDA、为了区别主电路和控制电路,在绘制线路图时主电路用粗线表示,而控制电路用细线表示B、在原理图中,控制线路的电源线分列两边C、在原理图中各个电器必须按照它实际的布置情况绘制在线路上D、在原理图中,属于同一个电器的各个部件都用同一个文字符号来表示5、生产机械中常用的行程开关形式的有ABCDA、按钮式行程开关B、滑轮式行程开关C、微动开关D、接近开关第三题、判断题(每题1分,5道题共5分)1、刀开关属于自动控制电器×正确错误2、短路保护的作用在于防止电动机突然流过短路电流而引起电动机绕组、导线绝缘及机械上的严重损坏、或防止电源损坏√正确错误3、热继电器可用于短路保护×正确错误4、交流电器的线圈能够串联使用×正确错误5、生产机械中用到的速度继电器既能反映是否转动及转动的方向,又能测量出具体的转动速度值,所以它广泛的应用在电动机的反接制动中×正确错误《机电传动与控制》第05章在线测试《机电传动与控制》第05章在线测试剩余时间:53:26答题须知:1、本卷满分20分。