电动机基本开环控制环节介绍
电机速度开环控制和闭环控制
实验三十三电机速度开环控制和闭环控制（自动控制理论—检测技术综合实验）一、实验原理1．直流电机速度的控制直流电机的速度控制可以采用电枢回路电压控制、励磁回路电流控制和电枢回路串电阻控制三种基本方法。
三种控制方式中，电枢电压控制方法应用最广，它用于额定转速以下的调速，而且效率较高。
本实验采用电枢控制方式，如图33-1 所示。
本实验装置为一套小功率直流电机机组装置。
连接于被控制电机的输出轴的是一台发电机，发电机输出端接电阻负载，调节电阻负载即可调节被控制电机的输出负载。
发电机输出电压E图33-1 直流电机速度的电枢控制方式兼作被控电机速度反馈电压。
2．开环控制和闭环控制由自动控制理论分析可知，负载的存在相当于在控制系统中加入了扰动。
扰动会导致输出（电机速度）偏离希望值。
闭环控制能有效地抑制扰动，稳定控制系统的输出。
闭环控制原理方框图如图33-2。
当积分环节串联在扰动作用的反馈通道（即扰动作用点之前）时，即成为针对阶跃扰动时的I 型系统，能消除阶跃信号扰动。
图33-2 直流电机速度的闭环控制原理方框图采用积分环节虽然能一定程度上消除系统的稳态误差，但是却对系统的动态性能（超调量、响应时间）和稳定性产生不利影响。
因此需要配合进行控制器的设计和校正（采用根轨迹设计方法或频域设计方法）。
此外，在扰动可以测量的情况下，采用顺馈控制也能有效地对扰动引起的跟踪误差 进行补偿，减轻反馈系统的负担，见图 33-3。
cDREG 1 G C图 33-3 反馈＋顺馈控制方式消除扰动引起的误差式中： G 1= G 1 (s ) 为控制器传递函数，也是扰动输入时的反馈通道传递函数；G 2 = G 2 (s ) 为被控对象（本实验中即被控直流电机）的传递函数； G c = G c (s ) 为顺馈控制通道传递函数； R 为指令输入，即希望的电机速度；C 为输出被控量，即被控电机的输出速度； E 为系统的稳态误差；D 为系统的扰动输入，即电机的负载。
步进电机的开环控制和闭环控制
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：（1）能明显地降低掌握器硬件成本。
速度更快、功能更新的新一代微处理机不断涌现，硬件费用会变得很廉价。
体积小、重量轻、耗能少是它们的共同优点。
（2）可显著改善掌握的牢靠性。
集成电路和大规模集成电路的平均无故障时（MTBF）大大长于分立元件电子电路。
（3）数字电路温度漂移小，也不存在参数的影响，稳定性好。
自动控制理论_哈尔滨工业大学_1 第1章自动控制理论概述_(1.2.1) 1.2开环控制和闭环控制
一、开环控制系统
例：烤面包机
输入—定时器设定的时间 输出—面包的颜色 控制对象—烤箱的加热系统
输入量
控制器
控制量
输出量
被控对象
• 控制器与被控对象之间只有正向的控制作用。 • 输出量对控制量没有影响。
一、开环控制系统
例：直流电动机转速开环控制系统
一、开环控制系统
开环控制系统的特点：
对于惯性较大的系统，若参数配合不当，控制性能可能变 得很差，甚至出现发散或等幅振荡等不稳定的情况。
三、自动控制系统的概念
反馈：
将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并与输 入信号比较的过程。
反馈
负反馈（反馈信号与输入信号相减），减小偏差。 正反馈（反馈信号与输入信号相加），增大偏差。
对于主反馈必须采用负反馈。
1. 结构简单、造价低、容易设计调整。
2. 没有抗干扰的能力，因此精度较低。
3. 系统的控制精度取决于给定信号的标定精度及被控对 象参数的稳定性。
应用场合：
1. 控制量的变化规律可以预知。 2. 可能出现的干扰可以抑制。 3. 被控量很难测量。 应用较为广泛，如家电、加热炉、水泵等等。
二、闭环控制系统
二、闭环控制系统
阀门 进水
减速器 电动机
电位器
连 杆
放大 器
浮子 水池
较完善的水位自动控制系统
实际 水位
出 水
采用误差累积式控制（积分）保证精确的水位
二、闭环控制系统
闭环控制系统定义： 通过反馈回路使系统构成闭环并按偏差的性质产生控
制作用，以求减小或消除偏差的控制系统。
闭环控制系统的特点： 1. 对外部或内部干扰(如内部件参数变动)的影响不敏感。 2. 由于采用反馈装置，导致设备增多，系统设计调整复杂。 3. 精度较高，很大程度上由反馈测量元件精度决定。 4. 闭环系统存在稳定性问题。
电动开关工作原理
电动开关工作原理电动开关是一种常见的电气设备，它用于控制电路的通断，广泛应用于家庭、工业和商业领域中。
它的工作原理是通过电动机构将开关触点进行控制，使得电路得以打开或关闭。
本文将详细介绍电动开关的工作原理及其基本组成部分。
一、电动开关的基本组成部分电动开关主要由以下几个基本组成部分构成：1. 电动机构：电动开关的核心部件，它负责驱动开关触点的运动。
电动机构通常由电动机和传动装置组成，当电动机受到控制信号时，它会通过传动装置将动力传递到触点上。
2. 触点：电动开关的关键部分，分为固定触点和动触点。
当电动机构动作时，动触点会与固定触点接触或分离，从而控制电路的通断。
3. 控制电路：负责向电动机提供控制信号，使得电动机能够按照预定的要求动作。
控制电路通常由开关按钮、继电器和电源组成，其工作原理将在下文详细介绍。
二、电动开关的工作原理电动开关的工作原理可以简单概括为：控制电路产生信号，电动机构受到信号驱动，触点打开或关闭电路。
下面将详细介绍控制电路和电动机构的工作原理。
1. 控制电路的工作原理控制电路通常由开关按钮、继电器和电源组成。
其中，开关按钮是人们操作的接口，当按下按钮时，控制电路会产生相应的信号。
这一信号会被传输到继电器中，在继电器起到放大和转换信号的作用后，传送到电动机构。
2. 电动机构的工作原理电动机构一般由电动机和传动装置组成。
电动机接收到来自继电器的信号后，会根据信号的不同作出相应的响应。
当电动机处于待命状态时，动触点与固定触点保持分离状态，电路处于断开状态。
当电动机受到控制信号驱动时，动触点会被带动与固定触点接触，电路得以闭合，电流流经触点。
三、电动开关的应用领域电动开关作为一种控制电路通断的设备，被广泛应用于各个领域。
以下是电动开关的几个常见应用领域：1. 家庭用电：电动开关广泛应用于家庭电路中，用于控制灯具、插座等电器设备的通断。
2. 工业自动化：在工业生产过程中，电动开关被用于控制机械设备的启停，以实现自动化生产。
第3章步进电动机的控制
升速 恒速 减速 低速
起点
终点
（时间） t
图3-24
点、位控制中的加减速控制
15
变速控制的方法有：
改变控制方式的变速控制：最简单的变速控制可利用改变步进电 机的控制方式实现。例如：对于三相步进电机系统，启动或停止时 用三相六拍，大约0.1s以后，改用三相三拍，快到达终点时再采用 三相六拍，以达到减速控制的目的。 均匀地改变脉冲时间间隔的变速控制：步进电机的加速（或减速） 控制，可以用均匀地改变脉冲时间间隔来实现。 采用定时器的变速控制：单片机控制系统中，用单片机内部的定 时器来提供延时时间。方法是将定时器初始化后，每隔一定的时间， 由定时器向CPU申请一次中断，CPU响应中断后，便发出一次控制脉 冲。此时只要均匀地改变定时器时间常数，即可达到均匀加速（或 减速）的目的。这种方法可以提高控制系统的效率。
脉冲 方向控制
步进控制器
功率放大器
步进电机
负载
图3-19 步进电机控制系统的组成
2
随着电子技术的发展，除功率驱动电路之外，其它硬件电路均可由软 件实现。采用计算机控制系统，由软件代替步进控制器，不仅简化了 线路，降低了成本而且可靠性也大为提高，同时，根据系统的需要可 灵活改变步进电机的控制方案，使用起来很方便。典型的微型机控制 步进电机系统原理图如图3-20所示。 使用微型机对步进电机进行控制有串行和并行两种方式。 步 进 电 机
6
二、步进电动机的闭环控制
在开环步进电动机系统中，电动机的输出转矩在很大程度上取决于驱 动电源和控制方式。对于不同的步进电动机或同一种步进电动机而不 同负载，励磁电流和失调角发生改变，输出转矩都会随之发生改变， 很难找到通用的控速规律，因此，也很难提高步进电机的技术指标。 闭环系统是直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适 当处理自动给出驱动脉冲串。因此采用闭环控制可以获得更精确的位 置控制和更高、更平稳的转速，从而提高步进电动机的性能指标。 步进电动机的输出转矩是励磁电流和失调角的函数。为了获得较高的 输出转矩，必须考虑到电流的变化和失调角的大小，这对于开环控制 来说是很难实现的。
开环控制系统与闭环控制系统-PPT课件
特点
1、有反馈； 2、会调整； 3、被控量会被控制在一定的值——结果稳 定； 4、“结果”会影响“结果”； 5、给定量与被控量是可比较的同一种性质 的量。
系统辨识
辨识的定义 L. A. Zadeh曾给辨识下过这样的定义： “辨识就是在输入和输出数据的基础上，从 一组给定的模型类中，确定一个与所测系统 等价的模型。” 三要素： 输入输出数据（辨识的基础） 模型类（寻找模型的范围） 等价准则（辨识的优化目标）
比较器
给定量 （设定的温度） 控制器 （电子或微机 控制装置） 控制量 （电压）
执行器 （加热器）
被控对象 （加热炉）
被控量 （炉内温度）
检测装置 （热电偶）
加热炉的温度自动控制系统
其他闭环控制系统应用实例
值得一提的是，复杂的闭环控制也未必都属于自动控 制。汽车的驾驶就是一个常见的实例：汽车沿着道路行 驶，必须有人的操控，从控制的角度看，属于人工控制， 这时我们是将人与车作为一个整体，看成一个系统。驾 驶员通过操控方向盘、油门、刹车等机构，控制车辆行 驶的状态；同时，驾驶员还通过视觉，查看车辆与前方 道路或障碍物的位置关系信息，根据这一信息不断修正 自己的操作，使车辆按照预定的路线轨迹行驶。在这一 过程中，驾驶员通过视觉获取的信息就是反馈量，因此 属于闭环控制。
热交换器闭环和开环辨识的模型误差分别为0.1392和 0.0189。闭环模型误差虽然比开环辨识大一些，但数 值仍然很小，因而两者都可以用于过程的动态控制。
实验结果表明，对系统进行闭环辨识，可以得到与 开环辨识相近的过程模型且不会引起过程输入输出 大的波动，也不会危及闭环系统的稳定性，因而是 最适宜于工业生产过程应用的闭环辨识实验调节。
ˆ (k ) z
辨识算法
步进电机的单脉冲控制、双脉冲控制、开环控制和闭环控制
步进电机的单脉冲控制、双脉冲控制、开环控制和闭环控制
步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机的单脉冲控制与双脉冲控制步进电机的控制有单电压和高低电压控制之分；
单电压控制用一串脉冲信号控制一个电子开关的通、断来控制电机驱动绕组得电、失电；高低电压控制在单电压控制的基础上，用另一串脉冲控制一个电子开关的通、半导通，两个开关串联，两个控制脉冲同频率但不同相位和宽度。
达到给绕组的供电电压全、一半、迅速关断的目的。
步进电机的开环控制和闭环控制步进电机的开环控制
1、步进电机开环伺服系统的一般构成
步进电动机的电枢通断电次数和各相通电顺序决定了输出角位移和运动方向，控制脉冲分配频率可实现步进电动机的速度控制。
因此，步进电机控制系统一般采用开环控制方式。
图为开环步进电动机控制系统框图，系统主要由控制器、功率放大器、步进电动机等组成。
2、步进电机的控制器
1、步进电机的硬件控制
步进电动机在个脉冲的作用下，转过一个相应的步距角，因而只要控制一定的脉冲数，即。
1.2 开环控制和闭环控制
（3）、公园音乐喷泉自动控制系统
音乐信号 声控装置 阀门 喷水量 喷嘴 喷水与否
广东交通职业技术学院机电工程系 12:25
2. 闭环控制系统(Closedloop Control System) 闭环控制系统(Closed 若系统输出量通过反馈环节返回来作用于控制 部分，形成闭合环路，则这样的系统称为闭环控制 系统， 又称为反馈控制系统(Feedback Control System)或按偏差控制。也就是控制装置与受控对象 之间不但有顺向作用，而且还有反向联系，被控量 对控制过程有影响。
执执执工
(步步热电电步步电电步)
控控控控
(工工工)
输输输 (给 移)
图 1-7 数控加工机床开环控制方框图 此系统的输入量为加工程序指令，输出量为机 床工作台的位移，系统的控制对象为工作台，执行 机构为步进电动机和传动机构。由图可见，系统无 反馈环节，输出量并不返回来影响控制部分。
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－
UfT
功功 电电
热电电
减减减
调电减
热电
T
热热热
图1-13 电炉箱自动控制方框图
T UfT ∆U＝(UsT －UfT ) (>0) Ua (>0)
热电电电
UR
T
自电自自，直直＝给给给， ＝0时时 T ∆U
图1-14 炉温自动调节过程
广东交通职业技术学院机电工程系 12:25
3、闭环控制系统的特点 （1）系统输出量参予了对系统的控制作用 （2）控制精度高 （3）抗干扰能力强 （4）系统可能工作不稳定，通常要加校正元件
列举你所知道的开环控制系统： （1）、水泵抽水控制系统
输入量 （接通电源） 控制器 （电机） 控制量 （水流量） 输出量 （水管排出水） 被控对象 （水管）
伺服电机控制方法
伺服电机控制方法伺服电机是一种高性能的电动机，具有高精度、高速度和高响应性能。
伺服电机广泛应用于机械设备、工业自动化、机器人、医疗设备等领域。
伺服电机的控制方法主要包括位置控制、速度控制和力矩控制。
一、位置控制位置控制是伺服电机最基本的控制方法，通过控制电机的转动角度或位置来实现精准的位置控制。
1.1开环控制开环控制是最简单的伺服电机控制方法，通过输入控制信号驱动电机转动到指定的角度或位置。
开环控制没有反馈，无法补偿外界干扰和系统误差，控制精度较低。
1.2闭环控制闭环控制是通过添加反馈系统，实时监测电机位置信息，根据位置差异来控制电机运动。
闭环控制可以根据反馈信号对电机转动角度或位置进行修正，提高控制精度和稳定性。
通常闭环控制包括位置传感器、控制器和驱动器三部分。
位置传感器用于实时检测电机的角度或位置，控制器根据传感器反馈信号计算误差，生成控制信号送给驱动器，驱动器通过控制电机的电流来控制电机的转动。
1.3PID控制PID控制是一种常用的闭环控制方法，通过比例、积分和微分三个控制项的调节来实现稳定控制。
比例项用于快速响应错误，积分项用于消除静态误差，微分项用于抑制系统的震荡。
二、速度控制速度控制是指通过控制电机转速来实现精确的速度调节。
2.1开环速度控制开环速度控制是通过输入合适的电压或电流信号来控制电机的转速。
这种方法简单粗暴，控制精确度低。
2.2闭环速度控制闭环速度控制是通过反馈系统实时监测电机转速，根据设定速度和实际速度差异进行调整。
闭环速度控制通常采用编码器作为反馈传感器，将编码器的输出与设定速度进行比较，调整电机的转速。
三、力矩控制力矩控制是通过控制电机输出的转矩来实现对负载的力矩控制。
力矩控制广泛应用于机器人、医疗设备等需要精确力矩控制的领域。
3.1位置力矩控制位置力矩控制是通过控制电机转动角度和负载的力矩来实现精确的位置和力矩控制。
控制器根据目标位置和力矩要求计算出适当的电流指令，驱动器根据电流指令控制电机的转矩输出。
步进电机控制方法详解
步进电机控制方法详解
步进电机是一种电动机，能够将电脉冲转换为机械位移，具有精准定位、无需传感器反馈等优点，在许多行业中得到广泛应用。
步进电机的控制方法多种多样，包括开环控制和闭环控制两种基本方式。
1. 开环控制
开环控制是最简单直接的步进电机控制方法之一。
通过控制每次输入的脉冲数量和频率来控制电机旋转的角度和速度。
开环控制不需要反馈系统，因此结构简单、成本低廉，适用于一些简单的应用场景。
但是开环控制无法实时纠正误差，容易受到外部因素干扰，精度相对较低。
2. 步进电机控制方法详解
在现代步进电机应用中，闭环控制方式更为常见。
闭环控制通过在电机上添加编码器或传感器，实时监测电机的位置、速度和加速度等参数，将这些信息反馈给控制系统，从而动态调整控制电流和脉冲信号，确保电机的运动精准稳定。
闭环控制能够有效消除误差和震动，提高系统的响应速度和稳定性，适用于对精度要求较高的场合。
3. 如何选择合适的控制方法
在选择步进电机控制方法时，需要根据具体应用场景和要求来进行判断：
•如果是一些简单的定位任务，对精度要求不高，可以选择开环控制方法，简单易行。
•如果是需要高精度、高速度的精密定位任务，或是需要长时间稳定运行的场合，建议选择闭环控制方式，确保系统的稳定性和可靠性。
综上所述，步进电机的控制方法多种多样，开环控制和闭环控制各有优劣。
在实际应用中，应根据具体需求来选择合适的控制方式，以达到最佳的控制效果。
步进电机作
为一种重要的执行元件，在自动化控制系统中具有重要的地位和作用，不断推动着工业自动化技术的发展。
常见开环控制系统方框图
（设定的档位）
控制器
（控制电路）
15.普通电风扇控制系统
控制量（电压）
执行器 （风扇、电热丝）
被控对象
输出量
（电吹风） （风速、温度）
控制器 （开关装置）
控制量（热量）
执行器 （电热盘）
被控对象
输出量
（电饭煲） （煲内温度）
精品
.
16.电饭锅煮饭控制系统
输入量
（设定的档位）
控制器
（控制电路）
筒控制系统
（ 输出量≠控制量，输出量＝
自动门工作过程： （1）当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号 （2）控制器接到传感器传来的信号后， 经变换放大后传给电动机 （这里的电动机叫做执行器， 也称为驱动器）； （3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对 象，简称对象） （4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。 自动门控制系统的方框图：
精品
.
输入量 （通电、设定状态）
控制器 （控制电路）
13.可调光台灯控制系统
控制量（转动等）
执行器 （电机等装置）
被控对象
输出量
（洗衣机） （运行或停止）
输入量
（设定的档位）
控制器
（控制电路）
控制量（电流）
执行器 （可变电阻）
被控对象 （灯泡）
输出量 （灯泡亮度）
精品
.
14.电吹风控制系统
输入量
控制量（转速）
执行器 （电动机）
被控对象 输出量 （电动机） （风速）
17.手电
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
输入量 （人的动作） 控制器
PLC对步进电动机定位开环控制
文献标识码 ： Ｅ
步进电动机将 电脉冲 电流转换 成 角位 移并通 过滚 珠丝 杆驱动工作进行 线位 移。工作 台移动 速度 和位移 取决 于 步
ｉ
文章编号： ０—０ ｛０ ） —０１０ １ ４７１ ２１ １ ０ —１ ０ ８ ０２ ７
进 电动机接收 的脉 冲多少和 脉冲频 率 。电机接 收 的脉 冲越
图 １中 ， 为毛 胚 直 径 ； 为 拉 深 瞬 时 直 径 。 为 了 防 止 板 料 Ｄｎ Ｄ
拉杆 套筒 定 位销
边缘起皱 ， 拉延模 由材料硬 度 、 展开 直径 的情 况决 定 用带 压
边 圈 的结 构 ， 以一 定 的压 力 将 板 料 压 在 凹 模 上 ， 图 ２所 示 ， 如
定。
实际 位置
移速度为 ， 指令 中脉冲频率和脉 冲数 ：
／：
＝
（） ２
（） ３
Ｉ ｍ
滚 珠 丝杆
螺 母
如 果 采 用 带 加 减 功 能 的 脉 冲数 输 出 指 令 Ｐ Ｓ 应 考 虑 Ｌ Ｒ， 加减速时 问 ｔ ： ， ≤ ≤
图３
况再进行调 整 ， 到理想状态 。 达
生产实践证 明 ， 这种压边 圈结 构与其 它结构相 比， 单、 简
工作压力增量 。从 图 ３可 以看 出 ， 当拉延 完 毕 时， 压力 部 总 将有一个很大 的增 量 （ Ｋ为 弹簧或橡皮 的数量 ） 。如果 拉 延深度较 大 ， 则压 力也将增加很 大 ， 使工件拉裂 ， 坏了拉 致 破
一
Hale Waihona Puke 进电动机驱动器 、 控制 器和机械 执行 机构组成。
儆 持电相 ２０ 第 ２ ０ 年 １期 １
冲信 号 ， 过驱 动器 能使 步进 电 动 机 旋 转 一 定 角 度 。驱 动 器 通
开环控制的工作原理
开环控制的工作原理
开环控制是一种基本的控制系统方法，其工作原理是通过设定一个固定的控制输入，使系统按照预定的路径和速度运行，而不考虑系统的实际输出情况。
具体来说，开环控制由以下几个步骤组成：
1. 设定目标：首先确定所需的目标值，即系统需要达到的状态或输出。
2. 设定控制输入：根据系统的特性和目标值确定适当的控制输入。
控制输入可以是电压、电流、力矩等，具体取决于被控制的系统类型。
3. 运行系统：将设定的控制输入应用到系统中，使系统开始运行。
4. 无反馈监测：在开环控制中，没有反馈机制用于监测和调整系统的实际输出，而仅仅依靠预设的控制输入。
尽管开环控制方法简单直接，但由于缺乏反馈，系统不能对外部干扰或内部变化做出实时调整，容易引起系统误差和不稳定。
因此，开环控制常常被用于简单的系统或者作为其他更高级控制方法的预处理。
总之，开环控制是基于预设输入和目标值的一种控制方法，通过固定的控制输入来驱动系统运行，但缺乏对系统实际输出的监测和调整。
电机控制系统中的电机力矩开环控制
电机控制系统中的电机力矩开环控制在现代工业自动化系统中，电机控制系统扮演着至关重要的角色。
其中，电机力矩的控制是电机控制系统中的一个关键环节。
本文将深入探讨电机控制系统中的电机力矩开环控制。
一、电机力矩的定义首先，我们需要了解电机力矩的含义。
电机力矩，即电机输出的扭矩，是电动机在旋转时产生的力矩。
电机力矩的大小直接影响着电机的输出性能和运行效率。
二、电机力矩开环控制的原理电机力矩开环控制是指在控制系统中，只测量输入信号，不考虑输出信号对输入信号的影响，直接控制电机的力矩输出。
这种控制方式简单直接，但稳定性和精度较差。
三、电机力矩开环控制的优点1. 简单易实现：电机力矩开环控制不需要进行反馈调节，实现起来比闭环控制更为简单。
2. 响应速度快：由于不受反馈调节的影响，电机力矩开环控制的响应速度比闭环控制更快。
四、电机力矩开环控制的缺点1. 稳定性差：由于未考虑反馈信息对控制过程的影响，电机力矩开环控制的稳定性较差。
2. 抗干扰能力弱：外部干扰会对电机力矩开环控制系统产生较大影响，影响系统的稳定性和准确性。
五、电机力矩开环控制的应用电机力矩开环控制广泛应用于一些要求响应速度快，对精度要求不高的场合，如风机、泵等设备中。
六、电机力矩开环控制的改进方向为了提高电机力矩开环控制系统的稳定性和准确性，可以结合闭环控制技术，引入反馈调节，构建闭环控制系统。
这样既可以保持开环控制的简单性和高速响应，又可以提高控制系统的稳定性和精度。
总而言之，电机力矩开环控制是电机控制系统中的一种重要控制方式，虽然存在一定的缺点，但在某些特定的应用场景下仍具有一定的优势。
未来的发展方向是在保持快速响应的基础上，进一步提高控制系统的稳定性和准确性。
希望本文能对电机控制系统中的电机力矩开环控制有所帮助。
开环控制
开环控制(Open -loop control system )指调节系统不接受反馈的控制，只控制输出，不计后果的控制。
又称为无反馈控制系统。
在数控机床中由步进电动机和步进电动机驱动线路组成。
数控装置根据输入指令，经过运算发出脉冲指令给步进电动机驱动线路，从而驱动工作台移动一定距离。
这种伺服系统比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。
所以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经济型数控机床。
闭环控制（closed-loop control system）则是由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统。
在数控机床中由伺服电动机、比较线路、伺服放大线路、速度检测器和安装在工作台上的位置检测器组成。
这种系统对工作台实际位移量进行自动检测并与指令值进行比较，用差值进行控制。
这种系统定位精度高，但系统复杂，调试和维修困难，价格较贵，主要用于高精度和大型数控机床。
半闭环伺服系统的工作原理和闭环伺服系统相似，只是位置检测器不是安装在工作台上，而是安装在伺服电动机的轴上。
这种伺服系统所能达以的精度、速度和动太特性优于开环伺服系统，其复杂性和成本低于闭环伺系统，主要用于大多数中小型数控机床。
步进电动机的开环控制方式
步进电动机的开环控制方式如图5-20所示，步进电动机的控制方式一般分为开环控制和反馈补偿闭环控制。
在开环系统中，步进电动机的旋转速度取决于指令脉冲的频率。
也就是说，控制步进电动机的运行速度，实际上就是控制系统发出脉冲的频率或者换相的周期。
系统可用两种方法来确定脉冲的周期：一种是软件延时，另一种是用定时器延时。
软件延时的方法是通过调用延时子程序的方法实现的，它占用CPU时间：定时器延时方法是通过设置定时时间常数的方法来实现的。
步进电动机(如图5-20 (a)所示)的点-位控制系统，从起点到终点的运行速度都有一定要求。
如果要求运行的速度小于系统极限启动频率，则系统可以按要求的速度直接启动，运行至终点后可直接发脉冲串令其停止，系统在这样的运行方式下速度可认为是恒定的。
但在一般情况下，系统的极限启动频率是比较低的，而要求的运行速度往往很高。
如果系统以要求的运行速度直接启动，由于该速度已经超过极限启动频率而导致系统不能正常启动，即可能发生失步或根本不运行的情况。
系统运行起来之后，如果到达终点时突然停发脉冲串，令其立即停止，则因为系统的惯性原因，会发生冲过终点的滑步现象，使点-位控制发生偏差。
实用文档因此，必须用低速启动，然后再慢慢加速到高速，实现高速运行。
同样’停止时也要从高速慢慢降到低速，最后停下来，只有这样才能保证开环控制的高速定位。
要满足这种升降速规律，步进电动机必须采用变速方式工作。
如图5-21所示，运行速度都需要有一个“加速一恒速一减速一f氏恒速一停止”的加减速过程，各种系统在工作过程中，都要求加减速过程时间尽量短，而恒速时间尽量长。
如果移动距离比较短，为了提高速度，可以无高速恒定运行阶段。
在前半段距离内加速运行，而在后半段距离内减速运行，形成类三角形变化的运动频率轨迹。
升降速规律一般可有两种选择：一是按照直线规律升降速，二是按指数规律升降速。
升降速曲线如果是按指数型递增减进行的，则升速可用下式表示其频率：式中，fmnx为步进电动机的最高运行频率。
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控制？ V U M W ～3
QS
在低压电路中作为不频繁接 通和分断电路用，主要用来 将电路与电源隔离。 V 电路图中电器元件的触点均按 U M W 吸引线圈为断电、手柄置于零 ～3 位、元件没有受外力作用时的 情况画出。
×
×
×
QF
主要用于低压配电电 路不频繁通断控制， 在电路发生短路、过 载、欠压和漏电等故 障时能分断故障电路。
点动控制：通常用在电动机检修 后试车或生产机械的位置调整。
连续运行控制
QS
停止按钮
起动按钮
KM
SB0
SB
KM
KM
自锁触点
V U M W ～3
这种依靠接触器辅助触点使其线圈 保持通电的作用称为自锁。
起自锁作用的辅助触点称为自锁触 点。
保护环节
QS
FU1
为了防止电机在故障状态以及超负 荷状态下运行，应在控制电路和主 电路中加保护电器。 发生短路事故——短路保护
三相鼠笼异步电机全压起动控制电路
优点：起动简单。 缺点：起动电流较大，将使用电线路电压下 降，影响临近负载正常工作。 适用电动机容量在 10kW以下，并且电动机 容量小于供电变压器容量的20％的场合。
三相鼠笼异步电动机的工作原理
三相鼠笼异步电机全压起动的工作原理
直接将三相对称交流电接入电动机的三相定 子绕组相应的出线端上。
V U M W ～3
用来频繁接通或断开电动机 或其他设备的主电路，每小 时可开闭好几百次。
QS
KM
V U M W 主电路：传输能量的线路，流过电 ～3 气设备负载电流的电路，其导线用 加粗的实线表示，一般画在图面的 左侧。
QS
当接触器的常开触点 （ KM）闭合电机接通电 源开始转动；
KM
V U M W ～3
5.1 异步电动机基本控制电路
电动机的基本控制环节：
直接起动
1.电动机的起动
降压起动 软起动 点动 连续运行 两地控制 往返运行
2.电动机的运行
有级调速 3.电动机的调速 无级调速
反接制动
4.电动机的制动 能耗制动
5.1.1 鼠笼式电动机直接起动控制
三相鼠笼异步电机
优点：它结构简单，制造方便，价格低廉， 而且坚固耐用，惯量小，运行可靠，很少需 要维护，可用于恶劣环境等优点，在实际生 产生活中得到广泛的应用。
方案 1 ： 转换开关 SA （旋转操作）与自锁触点
KM串联。
2 FU2 FR
1
FU2
SB0
SB SA
KM
KM
解自锁
方案2：
使用一个复合按钮SB2，操作SB2实现点动控制。
2 FU2 FR
1
FU2
SB0
SB1
KM SB2
KM
复合按钮的动作顺序：按下SB2，先断常闭触头，解除 控制电路的自锁功能；后合常开触头，接通 KM 的线 圈。
方案3：
点动：使用中间继电器KA和控制按钮SB2。
2 FU2 FR
1
FU2
SB0
KA
SB1
KM
KM
KA
SB2
KA
鼠笼式电动机两地控制
2 FU2 FR
1
FU2
SB1
SB3
SB2 SB4 KM
KM
鼠笼式电动机正、反转控制
QS FU1 1 2 2 FU2 FR
电动机的转向与定子电流的相序有关。
KM 1 FR FU2 SB0
V U M W ～3
SB
KM
KM
L1 QS FU1
L2
L3
主电路
KM1——控制电动机正转。
相序
KM1
KM2
L1 L2 L3
正转 U V W
反转 W
FR
V
V U
KM2——控制电动机反转。
W
U
M ～3
不相连
相连
控制电路
2 FU2 FR
1
FU2
SB0
KM2 SB1 KM1 KM1 SB2 KM2 KM1
当接触器的常开触点 （ KM）断开，电机停止 运行。
控制电路
QS
接触器的工作原理？ ～
KM
KM
V U M W 控制电路：传送控制信号的线路，其 ～3 导线用细实线表示，一般画在图面的 右侧 。
只要控制交流接触器线圈电路 的通断就能控制电机的起停。
鼠笼式电动机的点动控制
QS
KM
SB
KM
V U M W ～3
QS FU1 1 2
欠压保护：是依靠接触器 KM 本身的 电磁机构来实现的（主电路和控制电 路为同一电源）。
2 FU2 FR
KM 1 FR FU2 SB0
V KM U M W 还能消除由于电压恢复线路自起动而 ～3 产生的安全隐患。
SB
KM
点动和连续运行控制电路
既能实现连续运行又能实现点动的控制电路。
如何保证在同 一时间内只有 一个接触器动 作，以确保电 源不会短路？
KM2
实现的控制功能：正转
停
反转
电气互锁
电气互锁：两个接触器的常闭辅助触点起相互控制 作用 ，这两对起联锁作用的触点称为联锁触点。 利用两个接触器的常闭辅助触点起相互控制作用， 即当一个接触器线圈通电时，用其常闭辅助触点的 断开来锁住另一个电路，使另一个接触器不能通电。Βιβλιοθήκη 电动机正转 SQ1 SQ2
限位开关
第 5章
电动机基本开环控制环节
在工业、农业、交通运输等部门中，广泛使用 着各种生产机械，它们大都以电动机作为动力 来进行拖动。 电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的， 最常见的是继电接触器自动控制系统，又称电 气控制。
继电接触器自动控制系统
主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等传统的 低压电器元件组成，以传统的测试方式为手段，以 控制电动机的起动、制动、换向、调速为主要内容。 这种系统具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗 干扰能力强等优点 ，至今仍是机床和其他许多机械 设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先 进电气控制系统的基础。 缺点：是采用固定接线方式、功能简单、体积庞大、 灵活性差、工作频率低、触点易损坏、可靠性差。
KM
FU2
V U M W ～3
FU2
SB0
SB
KM
KM
QS FU1
当电动机在运行过程中长期过载， 或发生断相故障使电动机电流超 过额定值时。 过载保护：热继电器FR。
热继电器如何实现过载保护?
KM FR FU2 FR
V U M W ～3
FU2
SB0
SB
KM
KM
当电源电压由于某种原因严重欠压（或失压）时。
应用联锁后，可以保证在同一时间内只有一个接触 器动作，确保电源不会短路。
正转直接到反转的连续控制
2 FU2 FR
1
FU2
SB0
SB1
KM1
SB2
KM2 KM1
SB2 KM2
SB1
KM1
KM2
机械互锁：采用复式按钮 ，实现正转直接到反转的控制
自动往返行程控制线路
使用位置开关（如行程开关、接近开关）发出正、 反转控制指令即可实现。