第1章 绪论机电传动
《机电传动控制》(第5版)(全套教案)期末复习用
《机电传动控制》（第五版）教案第1章绪论1.1 机电系统的组成＝机械运动部件＋机电传动＋电气控制系统。
1.机械运动部件——完成生产任务的基础，机械执行部分；2.机电传动———＝电力传动或电力拖动，是驱动生产机械运动部件的原动机的总称；3.电气控制系统——控制电动机的系统。
1.2 机电传动的目的和任务1.机电传动的目的——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，满足各种生产工艺的要求，保证生产过程的正常进行2.机电传动的任务①广义上讲——使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化。
②狭义上讲——专指控制电动机驱动生产机械，实现产品数量的增加、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。
1.3 机电传动控制的发展概况一、驱动系统的发展阶段：1.成组拖动——一台电动机拖动一根天轴—→通过带轮和传动带—→分别拖动各（一组）生产机械。
生产效率低、劳动条件差，一旦电动机或传动环节发生故障则造成成组生产机械停车。
2.单电动机——一台电动机拖动一台生产机械，较成组拖动进了一步。
但当生产机械的运动部件较多时，其机械传动机构则十分复杂。
3.多电动机拖动——一台生产机械的每一个运动部件都有专门的电动机拖动。
不仅大大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为自动化提供了有利条件，是现代化机电传动的典型方式。
二、控制系统的发展阶段：1.接触器＋继电器控制——出现在20世纪初，应用广泛、成本低；但控制速度慢、精度差。
2.电动机放大机控制（30年代）、磁放大机控制（40～50年代）——从断续控制发展到连续控制，并具有了输出反馈环节，简化了控制系统、减少了电路触点、提高了可靠性。
3.大功率可控电力半导体器件控制——具有效率高、反应快、寿命长、可靠性高、维修容易、体积小、重量轻等优点。
由此，开辟了机电传动控制的新纪元。
4.采样控制——数控技术＋微机应用的高水平断续控制，由于采样周期＜＜控制对象的变化周期，∴≌连续控制。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制是一门涉及机械、电气和控制等多领域知识的重要学科，对于相关专业的学生和从业者来说，掌握这门课程的知识至关重要。
而课后习题的答案则是检验学习成果、加深理解的重要工具。
以下为您提供机电传动控制第五版的课后答案，希望能对您的学习有所帮助。
第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转以及各种生产工艺过程的要求，以满足生产的需要，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统由哪些部分组成？答：机电传动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制系统和电源等部分组成。
电动机作为动力源，将电能转化为机械能；传动机构用于传递动力和改变运动形式；生产机械是工作对象；控制系统用于控制电动机的运行状态；电源则为整个系统提供电能。
3、机电传动系统的运动方程式是什么？其含义是什么？答：运动方程式为 T M T L ＝J(dω/dt) 。
其中，T M 是电动机产生的电磁转矩，T L 是负载转矩，J 是转动惯量，ω 是角速度，dω/dt 是角加速度。
该方程式表明了机电传动系统中电动机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系，当 T M ＞ T L 时，系统加速；当 T M ＜ T L 时，系统减速；当 T M ＝ T L 时，系统以恒定速度运行。
第二章机电传动系统的动力学基础1、为什么机电传动系统中一般需要考虑转动惯量的影响？答：转动惯量反映了物体转动时惯性的大小。
在机电传动系统中，由于电动机的转速变化会引起负载的惯性力和惯性转矩，转动惯量越大，系统的加速和减速过程就越困难，响应速度越慢。
因此，在设计和分析机电传动系统时，需要考虑转动惯量的影响，以确保系统的性能和稳定性。
2、多轴传动系统等效为单轴系统的原则是什么？答：多轴传动系统等效为单轴系统的原则是：系统传递的功率不变，等效前后系统的动能相等。
3、如何计算机电传动系统的动态转矩？答：动态转矩 T d ＝ T M T L ，其中 T M 是电动机的电磁转矩，TL 是负载转矩。
《机电传动控制》 ppt课件
通过对解答的分析，确定所需的运行性能(特
性)和主要运行数据，如过载能力、稳定性、效率、
电压变化率、速度变化率等，以满足解决某一问题
的需要。
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电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
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二、机电传动系统发展概况
电力拖动
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一、机电传动的特点
• 3、机电传动控制：
机电传动系统不仅完成能量转换的工作还
要对传动过程进行控制。
更高的自动化程度和更高的精度。
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一、机电传动的特点
• 4、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 完成各种生产工艺过程的要求 保证生产过程的正常进行。
在各类动力机械中，电动机的容量已超过总容量 的60%。
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二、机电传动系统发展概况
根据应用场合的要求和电源的不同，电动 机有直流电动机、交流同步电动机、交流 感应电动机，以及满足不同需求的特种电 动机。20世纪70年代以后，由于大功率电 力电子器件、微电子器件、变频技术以及 计算机技术取得的一系列进展，还研制出 多种调速性能优良、效率较高、能满足不 同要求的交流电动机调速系统，和由变频 器供电的一体化电机。
机电传动及控制
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第1章 绪论
• 一、机电传动的特点 • 二、机电传动系统发展概况 • 三、本课程的内容及安排
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一、机电传动的特点
• 1、什么是机电传动？
传动，运动的传递（能量）
机电传动1第一章 绪论
前期基础课程
• 理论力学 • 电工学 • 电子技术
第一章 绪论
• 机电系统的组成 • 机电传动控制的目的和任务 • 机电传动控制的发展状况 • 课程的性质和任务 • 课程气控 制系统
机电传动 系统
（电动机）
机电传动控制
机械运 动部件
1.2 机电传动控制的目的和任务
机电传动发展 成组拖动：一台电机拖动一根天轴，由天轴通过传动装置（皮带轮和皮
带）拖动多个生产机械。 优缺点：生产效率低，劳动条件差，电机发生故障会造成成组生产机械
停车。
机电传动发展 单电动机拖动：用一台电机拖动一台生产机械。 优缺点：当一台生产机械运动部件较多时，机械传动机构非常复杂。
机电传动发展
多电动机拖动：一台生产机械的每一个运动部件分别由一台专门的电动机拖动。 如数控机床、加工中心。 优缺点：控制灵活。
控制系统的发展状况
① 简单的接触器-继电器控制（速度慢，精度差）； ② 电机放大机控制（控制系统由断续控制发展到连续
控制）； ③ 大功率可控整流元件晶闸管控制（可控硅）；方便
成绩评定方式
• 总课时：46，其中授课40（4时/周×10周），实验6；
• 平时成绩：作业+考勤
• 实验成绩：三个试验（直流电机、交流电机 、
PLC）
• 试卷成绩（80% ，闭卷 ）
1.4 课程的性质和任务
• 技术的高水平，产品的高质量 • 机、电、液、计算机综合控制技术的掌握 • 强电控制技术系统化
1.5 本课程的学习内容
一、机电传动的动力学基础 二、电动机：直流电机，交流电机，控制电机； 三、 控制电器及控制系统：继电器—接触器控制，PLC； 四、电力电子学 五、 直流、交流调速控制系统。
机电传动控制分章节测试题附答案
机电传动控制分章节测试题附答案第一章 绪论部分 一 单项选择题：1 机电传动的目的是将电能转换为 【A 】 A. 机械能B. 动能C. 势能D. 液压能二 多项选择题 ：1 机电传动的发展大体上经历哪几个阶段？ 【A B C 】 A. 成组拖动 B. 单电动机拖动 C. 多电动机拖动 D. 单组多动 E. 复合拖动三 判断改错题：错误的在括号内画×得2分，将错误更正为正确的得2分；正确的在括号内画√得4分； 1 机电传动的目的是将机械能转换为电能。
【× 】 更正：机电传动的目的是将电能转换为机械能。
第二章 机电传动系统的动力学基础 一 单项选择题：1 多轴拖动系统中飞轮转矩可根据以下哪种原则折算到电动机轴上？ 【B 】 A. 机械能守恒B. 动能守恒C. 功率守恒D. 动量守恒2 恒转矩型机械特性的特点是负载转矩为 【A 】 A. 常数 B. 在一定范围内变化 C. 随转速增加而正比增加 D. 实数3 电流电动机的电磁转矩T 、负载转矩L T 和空载损耗转矩0T 之间的关系是 【B 】 A. 0T T TL += B. 0T T T L += C. 00=++T T T L D. L T T T +=04 多轴拖动系统中各静态负载转矩可根据静态时以下哪种原则折算到电机轴上？【C 】 A. 机械能守恒B. 动能守恒C. 功率守恒D. 动量守恒5 根据转矩正方向的约定，恒转矩型机械特性中，反抗转矩与转速n 的符号关系是 【A 】A. 恒相同B. 恒相反C. 取决于电机工作状态D. 跟机械特性有关6 单轴机电传动系统为减速运动时，电机转矩M T 与负载转矩L T 之间的关系是 【C 】A. L MT T =B. L M T T >C. L M T T <D. L M T T ≠7 恒转矩型机械特性中，反抗转矩的方向与运动方向的关系是 【B 】A. 恒相同B. 恒相反C. 取决于电机工作状态D. 跟机械特性有关 8 恒功率型机械特性的负载转矩与转速n 之间的关系是【B 】A. 成正比B. 成反比C. 无关D. 抛物线函数关系9 单轴机电传动系统处于静态或稳态时，电机转矩M T 与负载转矩L T 之间的关系是【A 】 A. L MT T = B. L M T T >C. L M T T <D. L M T T ≠10 多轴拖动系统中各转动部分的转动惯量可根据以下哪种原则折算到电动机轴上？【B 】 A. 机械能守恒 B. 动能守恒C. 功率守恒D. 动量守恒11 随转速n 的增加，直线型机械特性的负载转矩将【D 】A. 成抛物线变化B. 成正比减小C. 不变D. 成正比增加二 多项选择题 ：1 根据负载转矩与运动方向的关系，可以将恒转矩型的负载转矩分为 【A B 】 A. 反抗转矩 B. 位能转矩 C. 动能转矩 D. 拖动转矩 E. 制动转矩2 根据机械特性硬度值的不同，可将电动机机械特性分为【A B C 】A. 绝对硬特性B. 硬特性C. 软特性D. 绝对软特性E. 综合特性三 判断改错题：错误的在括号内画×得2分，将错误更正为正确的得2分；正确的在括号内画√得4分； 1 若单轴传动系统的转动惯量L T 与转速n 符号相反，则表示L T 为制动转矩。
机电传动控制-第1章综述
机电传动控制
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河北工程大学
Hebei University of Engineering
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机电传动控制
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3．磁放大器控制和大功率可控制水银整流器控制：出现 在40 年代~50 年代；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、重要轻等优点，它的出现为机电传动自动控制系统 开辟了新纪元。 4．数字控制（CNC） ：出现在70 年代初；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；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
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河北工程大学
Hebei University of Engineering
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。
四、机电传动的发展 成组拖动：一台电动机拖动一根天轴（或地轴），然后 再由天轴（或地轴）通过皮带轮和皮带分别拖动多台生产机械 。特点是生产效率低、劳动条件差、一旦电动机出现故障，将 造成成组的生产机械停车。
完成各种生产工艺过程的要求； 保证生产过程的正常进行。
三、机电传动控制的目的
从广义上讲，机电传动控制的目的就是要使生产设备、生 产线、车间乃至整个工厂都实现自动化。
从狭义上讲，则指控制电动机驱动生产机械，实现生产产 品数量的增加（效率）、质量的提高（精度）、生产成本的降 低、工人劳动条件的改善以及能量的合理利用等。
机电传动控制绪论剖析
任礼维等
• 电机与拖动基础 李发海等 清华大学出版社
• 电机实用技术 王季秩 上海科技出版社
• 工厂电气控制设备 方程远
机械工业出版社
• 电力电子技术 王兆安
机械工业出版社
①电机与电力拖动
②电气控制及 可编程序控制器
③电力电子技术 ④自动控制系统
绪论 第1章 直流电机 第2章 交流电动机 第3章 控制电机 第4章 机电传动控制系统的基础 第5章 控制电器与继电器-接触器控制系统 第6章 可编程序控制器 第7章 直流电动机调速系统 第8章 交流电动机调速系统 第9章 步进电动机控制系统
动化等。
..\电动机的应用.MPG
• 1.5.课程性质
• 本课程是机械电子专业的门主干课,也是农业 机械化及其自动化、机械制造设计及其自动化 的一门主干课。
• 先修课程：物理、电路、电子技术等
• 后续课程：计算机控制技术、自动控制系统、 PLC、电机调速（系统）等。
• 1.6.课程学习任务
• 掌握分析电动机机械特性及各种运转状态的基 本理论
诸如此类的要求，都要 靠电动机及其控制系统 （机电传动）来实现。
二 机电传动及其控制系统的发展
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。
一、机电传动的发展
成组拖动——一台电动机拖动一根天轴（或地轴），然后再 由天轴（或地轴）通过皮带轮和皮带分别拖动多台生产机械。
第一章 绪论
一、机电传动的目的和任务 机电传动又称电力传动或电力拖动
指以电动机为原动机驱动生产机械的系统 包括电动机和控制电动机的一整套控制系统 实现生产机械的启动、停止及速度调节 实现机械设备、生产线、车间及工厂的自动化
机电传动控制课件-第1章 绪论
Td 动态转矩
Td
TM
TL
GD 2 375
dn dt
转矩平衡方程式： TM TL Td
TM TL Td
系统处于稳态时，电动机输出转矩的大小，仅由电 动机所拖动的负载转矩决定。
2.转矩方向的确定
因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般
以 n（或 ）的转动方向为参考 来确定转矩的正负。
为正。此时，系统的运动方程式为：
为负，TL
2 dn TM TL J 60 dt
当重物下降时，TM 为正，TL 也为正。TM 、TL 、n
的方向如图所示。
2 dn TM TL J 60 dt
TL
TM
J
2 60
dn dt
3.多轴拖动系统的等效折算
TM
TL
GD 2 375
dn dt
负载转矩的折算
电动机的功率、机械 特性以及安装位置可以进 行有针对性的、个性化的 配置，以充分满足生产工 艺的实际需求。
2.电气控制系统的发展 （1）继电器—接触器控制系统
“硬逻辑”
难以实现控制 关系的“随机 应变”
在相对简 单的控制系统 中，仍占据主 导地位
（2）可编程序控制器（PLC）控制系统
微电子和计算机技 术 “软逻辑”
（1）TM的符号与性质
当 TM的实际作用方向与 n 的方向相同时（符号相同）， 取与 n 相同的符号，TM 为驱动转矩；
当 TM的实际作用方向与 n 的方向相反时，取与 n 相
反的符号，TM 为制动转矩。
驱动转矩促进运动； 制动转矩阻碍运动。
（2） TL 的符号与性质
GD 2 dn
TM TL 375 dt
n
第一章机电传动
第二代：80286（1982年-1984年） •采 用 1.5µm工 艺 ， 集 成 了 134,000 个 晶 体 管 ， 工 作 频 率 为 6MHz 。 80286的数据总线仍然为16位，但是地址总线增加到24位，使存储器 寻址空间达到16MB。 •1985年IBM公司推出以80286为CPU的微型计算机IBM PC/AT，并制 定了一个新的开放系统总线结构，这就是的工业标准结构（ISA）。 该结构提供了一个16位、高性能的I/O扩展总线。 •80年代中期到90年代初，80286一直是微型计算机的主流CPU。在这 一时期，还诞生了世界上最早的芯片组（chipsets）。 第三代：80386（1985年-1988年） •第一个实用的32位微处理器，采用了1.5µm工艺，集成了275,000个 晶体管，工作频率达到16MHz。80386的内部寄存器、数据总线和地 址总线都是32位的。通过32位的地址总线，80386的可寻址空间达到 4GB。这时由32位微处理器组成的微型计算机已经达到超级小型机 的水平。 •80386的其他一些版本：80386SX，包含16位数据总线和24位地址总 线，寻址空间为16MB；80386SL／80386SLC，包含 l6位数据总线和 25位地址总线，寻址空间为32MB。由于这些微处理器由于与I/O之 间传输为16位，故也称为准32位微处理器。
四、主板 主板又叫主机板（Main Board）或母板（Mother Board），其作用是管理中低 速外部设备、中断控制以及负责CPU与内存、CPU与AGP之间的通信等。
键盘、鼠标接口 BIOS芯片 RJ45、USB端口 并行、串行端口 CNR插槽 Line-in、Line-out、Mic ATX电源插座 PCI插槽
(2) 通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和 CPU对数据的存取速度。单片机中存储器的组织结构比较简单， 存储器芯片直接挂接在单片机的总线上，CPU对存储器的读写按 直接物理地址来寻址存储器单元，存储器的寻址空间一般都为64 KB。 (3) 通用微机中I/O接口主要考虑标准外设(如CRT、标准键 盘、鼠标、打印机、硬盘、光盘等)。单片机的I/O接口实际上 是向用户提供的与外设连接的物理界面。用户对外设的连接要 设计具体的接口电路，需有熟练的接口电路设计技术。
机电传动课程设计
机电传动课程设计目录第1章绪论 (2)第2章设计任务 .................................................. 3 第3章总体方案的确定 (5)3.1 电机的初步选择 (5)3.2 进给传动系统示意图 ......................................... 7第4章机械传动部件的计算与选型.. (8)Fmax 4.1 块承受载荷的计算 .........................................84.2 电动机转轴上总转动惯量的计算 (8)4.3 不同工况下电机轴上的等效负载转矩 (10)4.4 确定最大静转矩 (11)4.5 确定电机型号并列写参数 (12)4.6 电动机性能校核 (12)4.6.1 最高进给转速时电动机输出转矩校核 (12)4.6.2 最快空载移动时电动机输出转矩校核 (12)4.6.3 电动机最高连续运行频率校核 (13)4.6.4 启动频率校核 (13)第5章驱动电路原理图及其框图 ................................... 14 心得体会参考文献 (21)1第1章绪论数控机床作为一种高精度的自动化机床，综合应用了电子、计算机、自动控制和机床制造领域的先进技术，在我国工业生产中起着极其重要的作用。
它很好的解决了现代机械生产中加工工件精度要求高、结构复杂、品种多批量小的问题，而且加工质量稳定，生产效率大幅提高。
但是，综合我国国情，目前国内中小企业多采用经济型数控系统，其加工速度慢、编程复杂、人机界面不友好，因此生产效率低、工人劳动强度大。
因此研制和开发数控系统、改善人机界面、提高加工速度、方便操作人员编写用户加工程序，对提高企业生产效率、改善工人的工作环境有很大的实际意义。
在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
机电传动控制】第一章 绪论
• 3.程宪平主编.机电传动与控制(第二版).武汉: 华中科技大学出版社.2003年9月.
• 4.魏炳贵主编.电力拖动基础.北京:机械工业 出版社.2000年8月.
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 制系统来实现。
1.2 机电传动控制的发展概况
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。 一、机电传动的发展
成组拖动——一台电动机拖动一根天轴（或 地轴），然后再由天轴（或地轴）通过皮带轮 和皮带分别拖动多台生产机械。
2）课程学习任务 掌握继电器-接触器控制系统的工作原理和
元件选择, 掌握PLC的编程方法与应用, 掌握闭环控制系统的工作原理与性能及其应
用场所. 了解电力拖动的一般知识, 了解最新电气控制技术在生产机械上的应用.
阅读书目:
• 1.齐占庆主编.机床电气控制技术(第三版).北 京:机械工业出版社.2004年6月.
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。
柔性制造系统（FMS） —由数控机床、 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。
三、机电传动控制的目的
从广义上讲，机电传动控制的目的就是 要使生产设备、生产线、车间乃至整个工厂 都实现自动化。
从狭义上讲，则指控制电动机驱动生产机 械，实现生产产品数量的增加（效率）、质量 的提高（精度）、生产成本的降低、工人劳动 条件的改善以及能量的合理利用等。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制第五版课后答案最全版机电传动控制是一门涉及电机、电气控制、自动化等多个领域的重要课程。
对于学习这门课程的同学来说，课后答案的准确性和完整性至关重要。
以下是为大家整理的机电传动控制第五版的课后答案，希望能对大家的学习有所帮助。
一、第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转换为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转和制动等动作，以满足生产工艺的要求，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统的发展经历了哪几个阶段？答：机电传动系统的发展经历了成组拖动、单电机拖动和多电机拖动三个阶段。
3、机电传动系统的运动方程式中，各物理量的含义是什么？答：T 为电动机产生的电磁转矩，T L 为负载转矩，J 为转动惯量，ω 为角速度。
当 T＞T L 时，系统加速；当 T＜T L 时，系统减速；当T ＝ T L 时，系统匀速运转。
二、第二章机电传动系统的动力学基础1、转动惯量的物理意义是什么？它与哪些因素有关？答：转动惯量是物体转动时惯性的度量，反映了物体抵抗转动状态变化的能力。
其大小与物体的质量、质量分布以及转轴的位置有关。
2、飞轮转矩的概念是什么？它与转动惯量有何关系？答：飞轮转矩 G D 2 是指转动惯量 J 与角速度ω平方的乘积。
飞轮转矩越大，系统储存的动能越大，系统的稳定性越好。
3、如何根据机电传动系统的运动方程式判断系统的运行状态？答：当 T T L ＞ 0 时，系统加速；当 T T L ＜ 0 时，系统减速；当T T L ＝ 0 时，系统匀速运行。
三、第三章直流电机的工作原理及特性1、直流电机的工作原理是什么？答：直流电机是基于电磁感应定律和电磁力定律工作的。
通过电刷和换向器的作用，使电枢绕组中的电流方向交替变化，从而在磁场中产生持续的电磁转矩，驱动电机旋转。
2、直流电机的励磁方式有哪几种？答：直流电机的励磁方式有他励、并励、串励和复励四种。
机电传动控制课件第1章
计算机控制：
微处理器取代模拟电路作为电动机控制 器，可使电路更简单、实现较复杂的控制 、无零点飘移、控制精度高、可提供人机 交互界面、能多机联网工作等
数字伺服控制：
伺服系统：
是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟 随输入目标值（或给定值）任意变化的自动控制系统。
当今世界伺服驱动的主流及发展方向是交流伺服系统，采 用嵌入式控制器的电动机数字交流伺服系统的出现，使机电 传动控制技术进入了信息化时代
第1章 概述
传动 ——运动的传递
（1）机械传动 （2〕流体传动
第1章 概述
1.1 基本概念：（什么是机电传动？）
生产机械组成： 工作机构、传动机构、 原动机、控制系统。
机电传动：原动机为电 动机时，由电动机通过 传动机构带动工作机构 进行工作。
机电传动系统
“机电传动”部分
包括电动机、电动机和运动部件相互联系的传 动机构及电气控制电路
课程的性质与任务
• 机电一体化技术的主要课程，是以驱动 系统为主导，以控制为主线，将元、器 件与控制系统有机结合的综合性课程。
• 通过本门课程的学习，希望同学们掌握 机电传动系统中主要运用到得元、器件 原理，了解机电传动系统的设计，尤其 是其控制电路设计的主要思路。
（1）成组拖动（初期）：一台电动机拖动一根 天轴，由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产 机械，一旦电动机出了故障，成组生产机械停车。
（2）单电机拖动：一台电动机拖动一 台生产机械，但当一台生产机械的运动 部件较多时，机械传动机构仍十分复杂。
20世纪40-50年代：老式切削机床 现今：一些中小型通用机床，运动部件较少
“机电传动控制”部分
电梯
机电传动系统的任务
《机电传动控制》教学课件—第1章 绪论
把上述各种参量的关系用方程式表示出来，则有：
TM
TL
J
dω dt
（式1-1）
TM ——电动机的输出转矩（亦称驱动转矩，N·m）；
TL ——生产机械的负载转矩（N·m）；
J ——机电传动系统的转动惯量（kg·m2）；
——机电传动系统的角速度（rad/s）；
t ——时间（s）
TM
TL
J
dω dt
成组驱动属于电动机稀缺、昂贵时期的无奈之举，现今 已经被淘汰。
（2）单电机驱动
单电机驱动是指每一 台生产机械，都由一台电 动机单独驱动，较成组驱 动已有很大进步。
但是，当生产机械的 运动部件较多时,则需要设 置分动箱、离合器等机构， 总体结构仍嫌复杂,无法满 足生产工艺的特殊要求。
图1-3 单电机驱动（立式钻床）
程的方法
1.1 机电传动系统
1.1.1机电传动系统与机电传动控制 1. 机电传动系统的组成
机电传动系统一般由电力供应系统、电气控制系统、机 电传动机构及生产机械组成（图1-1）。
图1-1 机电传动系统的组成
2. 机电传动控制
电气控制系统和机电传动机构是机电传动系统的重要组 成部分，也是机电传动控制学科的主要研究内容。
因此，在生产工艺要求复杂多变的场合，可编程序控制 器可以大显身手，并已经成为机电传动控制系统的主流控制 器件。
图1-6 可编程序控制器控制系统
（3）数字控制系统
自1952年美国出现第一台数控铣床，1958年出现加工 中心之后，计算机数字控制（Computerized Numerical Control ，CNC）技术开始逐渐普及。
柔性制造系统FMS与计算机辅助设计（Computer Aided Design ，CAD）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）相融合，又促使工业生产向计算机 集成制造系统（Computer/contemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS）迈进。
第一章 机电传动与控制
机电一体化系统或产品和人体功能要素
内脏
五官
头脑
动力
手足
传感器
计算机
执行 机构
骨胳
人体五大要素
A
机械 结构
机电一体化五大要素 14 05.07.2020
3.机电一体化产品的分类:
(1)以发展水平分类:
A.功能附加型初级产品 B.功能代替型中级产品 C.机电融合型高级产品
(2)以应用范围分类:
A.日常生活机电产品.亦称民用产品
2.基本结构要素
一个完善的机电一体化系统，应包括五大基本要素：
（1）。机械本体
系统所有功能元素 的机械支持结构，包括机
身框架，机械连接等。材料，工艺，性能和水平的提高。
适应产品的高效，多功能，可靠，结构上，小型，轻量
和美观等要求。
（2）。能源部分
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
A
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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。
根据系统功能的目标和优化组织结构的目标，合理配置 机械本体，执行机构，动力驱动装置，传感测试元件，微电 子信息传输和处理单元等硬件元素。并在
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A
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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。
一 二章机电传动
汽车生产线
课程内容
机电液传动控制
*传动
运动的传递（能量）
机电液传动控制
1).传动的分类
（按机械动能传 递方法）
传动
1).传动的分类
（1） 机械传动
传动
1).传动的分类
（1）机械传动
a.齿轮
传动
1).传动的分类
（1）机械传动 a.齿轮
b.杠杆
传动
1).传动的分类
（1）机械传动 a.齿轮b.杠杆
课程内容
机电传动控制：以电动机为原动机 将电能转变为机械能 液压传动控制：以液压泵为原动机 将液压能转变为机械能 气压传动控制
课程内容
机电传动控制：以电动机为原动机 将电能转变为机械能 液压传动控制：以液压泵为原动机 将液压能转变为机械能 气压传动控制：以空气压缩机为原动机 将气压能转变为机械能
a.液压与气压
（3）机电传动 (电力拖动)
1.传动 1).传动的分类 （1）机械传动 （2〕流体传动 （3）机电传动
a.液压与气压
（4）另外还有其它的 传动方式.
注：有时，在一个生产机械中由几种传 动形式联合工作.
课程内容
机电传动控制 液压传动控制 气压传动控制
课程内容
机电传动控制：以电动机为原动机 将电能转变为机械能 液压传动控制 气压传动控制
电机
TM n(ω)
离合器
（a）传动系统图
图2.1单轴拖动系统
(1)当TM=TL 系统运动状态为静态或稳态； (2)当TM≠TL 系统运动状态为动态。
目录 多轴
第二章 机电传动系统的动力学基础
2.1 机电传动系统的运动方程式
一、运动方程式
(2)当TM≠TL 系统运动状态为动态。 n(ω)变化，产生加速度a。 速度变化的大小与系统转动惯量J有关，运动方程式为
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3、任务
①广义上：实现自动化生产。 广义上：实现自动化生产。 自动化生产 可以是生产机械设备、生产线、车间、 可以是生产机械设备、生产线、车间、 甚至整个工厂。 甚至整个工厂。
②狭义上：专指控制电动机驱动生产机械。 狭义上：专指控制电动机驱动生产机械。 控制电动机驱动生产机械 要求能实现生产产品数量的增加，质量的提高， 要求能实现生产产品数量的增加，质量的提高， 生产成本的降低， 生产成本的降低，工人劳动条件的改善以及能量的 合理利用。 合理利用。 随着生产工艺的发展， 随着生产工艺的发展，对机电传动控制系统提出 了愈来愈高的要求。 了愈来愈高的要求。
二、控制系统发展的几个阶段
名称
继电器－ 继电器－ 接触 器控 制
年代
20世纪 世纪 初
组
成
特
点
借助于简单的接触器与继电器实现 控制速度慢，控制精度差。 对控制对象的启动、 对控制对象的启动、停车以及 控制速度慢，控制精度差。 有级调速等控制。 有级调速等控制。
电机放大 机控 制
30年代 年代
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， 控制对象的工作状态，并根据 输出量与给定量的偏差对控制 对象进行自动调整。 对象进行自动调整。
由于晶体管、 由于晶体管、晶闸管具有效 率高、控制特性好、反应快、 率高、控制特性好、反应快、 寿命长、可靠性高、 寿命长、可靠性高、维护容 体积小、重要轻等优点， 易、体积小、重要轻等优点， 它的出现为机电传动自动控 制系统开辟了新纪元； 制系统开辟了新纪元；
计算机数 字控制
70年 年 代初
随着数控技术的发展， 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， 算机的出现和应用，又使 控制系统发展到一个新阶 采样控制。 段——采样控制。 采样控制
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， 触点，提高了可靠性， 使生产效率大为提高； 使生产效率大为提高；
磁放大器 控制和大 功率可控 制水银整 流器控制
40年 年 代~50 年代
晶闸管控制就取代了水银 整流器控制， 整流器控制，后又出现了 功率晶体管控制
客观上完全等效于连续控制， 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， 在一起，使晶体管与晶闸管 控制具有强大的生命力。 控制具有强大的生命力。
1.3课程的性质和任务 1.3课程的性质和任务
课程是机械类、机械设计制造及其自动化、 课程是机械类、机械设计制造及其自动化、机 械电子工程等专业的一门主干技术基础课 技术基础课。 械电子工程等专业的一门主干技术基础课。 本课程涉及内容十分广泛，它涵盖了《 本课程涉及内容十分广泛，它涵盖了《电机 电器学》 拖动控制》 学》、《电器学》、《拖动控制》、《电力电 直流调速系统》 交流调速系统》 子》、《直流调速系统》、《交流调速系统》 等。 本课程的前修课程主要是《电工学》 本课程的前修课程主要是《电工学》、《电子 技术》 后续课程主要是《数控技术》 技术》，后续课程主要是《数控技术》、《运 动控制系统》 动控制系统》。
1·2 机电传动及其控制系统发展概况
一、机电传动的发展概况 1、动力源： 、动力源：
蒸汽机，内燃机， 蒸汽机，内燃机，电动机
2、机电传动方式 、
① 成组拖动 一台电动机---一根天轴-----一根天轴---一备 机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差. 机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差. ② 单台电动机拖动 一台电动机-----一台设备 一台电动机---一台设备 当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂, 当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂,满足不了 生产工艺要求. 生产工艺要求. ③ 多台电动机拖动 一台专门的电动机-----同一台设备的每一个运动部件 一台专门的电动机---同一台设备的每一个运动部件 机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化. 机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化. 举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架, 举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架, 横梁,夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的. 横梁,夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的.
加工精度达几或几十微米， 如：精密机床——加工精度达几或几十微米，宽范围调速。 精密机床 加工精度达几或几十微米 宽范围调速。 可逆轧钢机——迅速启动、制动和反转（不足 秒）。 迅速启动、 可逆轧钢机 迅速启动 制动和反转（不足1秒 电梯、提升机——启动和制动平稳，准确停止（定位）。 启动和制动平稳， 电梯、提升机 启动和制动平稳 准确停止（定位）。
机电传动控制
第1章 绪论
第一章
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
绪论
机电传动的目的和任务 机电传动及其控制系统的发展概况 课程的性质和任务 课程的内容安排 对本课程学习的基本要求 学好本课程的方法 作业要求
1.1 机电传动的目的和任务
织布机
控制器
减速器
电动机
1.1 机电传动的目的和任务
轧钢机 减速器 电动机 联轴器
输出(生产机械)
输入(电动机)
一、机电传动的定义、目的和任务
1、定义 以电动机为原动机驱动生产机械的系统之总称。
机电传动系统图
机电系统功能框图
2、目的 将电能转变为机械能，实现生产机械 电能转变为机械能， 启动、停止以及速度调节， 以及速度调节 的启动、停止以及速度调节，完成各 种生产工艺过程的要求， 种生产工艺过程的要求，保证生产过 程的正常进行。 程的正常进行。
课程的任务 学生通过本课程和机电综合实验的学习， 学生通过本课程和机电综合实验的学习， 使学生掌握交直流电机及控制电机的基本 使学生掌握交直流电机及控制电机的基本 结构和工作原理，以及机电传动的运行性 结构和工作原理，以及机电传动的运行性 分析计算、电机与控制系统选择， 能、分析计算、电机与控制系统选择，为 后继课程和今后的工作准备必要的知识。 后继课程和今后的工作准备必要的知识。
学好本课程的方法 1.6 学好
首先了解问题是如何提出的，注意基本物 理概念、基本工作原理、基本公式的理解 和掌握，学会分析问题的思路和方法，注 意各部分内容之间的联系，了解应用。 学习后先复习而后做有关习题，合理安排 时间，按计划阅读教材，提高学习效率。
1.7 作业要求
1.5 对本课程学习的基本要求
1. 了解机电传动控制系统的组成和基本规律； 2. 掌握常用电机、电器、晶闸管的工作原理主要 特性，了解其应用与选用； 3. 掌握继电器－接触器、可编程序控制器的工作 原理，学会用他们来实现生产过程的自动控制； 4. 掌握常用的开环、闭环驱动控制系统的基本工 作原理和特点，了解性能和应用场所。 5. 学会分析机电传动控制系统的基本方法。
1.4 课程的内容安排
第1章 第2章 第3章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第10章 第11章 概论 机电传动系统的动力学基础 直流电机的工作原理及特性 交流电动机的工作原理及特性 控制电动机 机电传动控制系统中常用的检测元件 继电器－接触器控制 可编程序控制器 电力电子技术 直流传动控制系统