第6章电机的微机控制

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机电一体化知识点汇总

4.步进电动机与驱动工作原理：步进电机又称脉冲电动机。

它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。

其轴收入一个电脉冲就转动一步，即每当电动机绕组接受一个电脉冲，转子就转过一个相应的步距角。

转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电动机绕组通电相序即可获得所需的转角，转速和转向，很容易用微机实现数字控制。

5.6.步进电机的驱动与控制步进电机的运行特性与配套使用的驱动电源（驱动器）有密切关系。

驱动电源由脉冲分配器，功率放大器等组成。

驱动电源是将变频信号源（微机或数控装置）送来的脉冲信号及方向信号按要求的配电方式自动地循环供给给电动机各相绕组，以驱动电动机转子正反转旋转。

变频信号源是可提供从几赫兹到几万赫兹的频率信号连续可调的脉冲信号发生器，因此，只要控制输入电脉冲的数量及频率就可精确控制步进电机的转角及转速。

7.步进电机的微机控制主要分为：串行控制和并行控制步进电机的加减速控制原则：步进电机的加减速控制：对于点-位控制系统，从起点至终点的运行速度都有一定要求。

如果要求运行频率（速度）小于系统的极限起动频率，则系统可以按要求的频率（速度）直接起动，运行至终点后可立即停发脉冲串而令其停止。

系统在这样的运行方式下其速度可认为是恒定的，但在一般情况下，系统的极限起动频率是比较低的，而要求的的运行速度往往较高。

如果系统以要求的速度直接起动，因为该频率已超过极限起动频率而不能正常起动，可能发生丢步或根本不能起动的状况。

系统运行起来后，如果到达终点时突然停发脉冲串，令其立即停止，则因为系统的惯性作用，会发生冲过终点的现象，使点-位控制精度发生偏差。

因此在点-位控制过程中，运行速度都需要有一个加速-恒速-减速-（低恒速）-停止的过程，如图，系统在工作过程中要求加减速过程时间尽量短，而恒速时间尽量长。

特别是在要求快速响应的工作中，从起点至终点运行的时间要求最短，这就必须要求升速、减速的过程最短，而恒速时的速度最高。

新能源汽车电机驱动系统

图6.9 直流无刷电动机结构
第二节直流电动机
4、无刷直流电动机BLDCM（brushless DC motor）
2. ）直流无刷电动机工作原理无刷直流电机的工作原理比较复杂，其工作原理如图6.10所示，主要是通过转子位置传感器输出信号控制电子换相线路去驱动逆变器的功率开关器件，使电枢绕组依次通电，从而在定子上产生跳跃式旋转磁场，拖动电动机转子旋转。随着电动机转子转动，转子位置传感器又不懂送出位置信号，以不断改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中电流方向保持不变，这样电动机就能旋转起来了。
5
常见的电动机中适用于电力驱动的电动机的分类如表6.1所示。
性能及类型转速范围/rpm
功率密度电动机重量电动机体积
可靠性结构坚固性控制器成本
表6.1几种典型电动机的性能特性
直流电动机
异步电动机
永磁同步电动机
4000~6000
12000~20000
4000~10000
低
中
高
重
中ห้องสมุดไป่ตู้
轻
大
中
小
一般
好
具安有全高有可保控障性、稳态精度、动态性能，机械效率高，以满足多部电机协调运行。
三、新能源汽车对驱动电机的性能要求
第六章新能源汽车电机驱动系统
7
1．高电压 2．高转速 3．起动转矩大、调速范围宽 4．防过载能力强 5．具有高可控性、稳态精度、动态性能，机械效率高，以满足多部电机协调运行。 6．可兼做发电机使用 7．安全有保障 8. 结构简单，适合大批量生产，使用维修方便，价格便宜
低、无换向火花和无线电干扰等特点。无刷电动机转子上即无铜损又无鉄耗，其效率比同容量

第六章汽车空调自动控制系统详解

第六章汽车空调自动控制系统
1—去真空伺服驱动器 2—来自真空换能器 3—来自发动机真空 4—去真空选择器图6-3 真空保持器 (a) 在正常发动机真空下；(b) 发动机真空下降时
第六章汽车空调自动控制系统真空保持器的结构如图 6-3 所示。其工作原理是当发动机进气歧管处真空度下降时，真空保持器能切断发动机的真空源，同时，膜片亦将真空换能器和伺服真空驱动器之间的真空气路切断，保持系统原来的工作状态。真空伺服驱动器可根据真空换能器输出的真空度大小，
图6-8 微机控制空调的温度控制系统
第六章汽车空调自动控制系统
ECU根据设定温度和车内温度传感器、车外温度传感器和太阳能传感器等信号，自动调节混合门的位置。一般来说，车内温度越高、车外温度越高、阳光越强，混合门就越接近 “全冷”位置。ECU根据车内温度和车外温度控制空气混合
门的位置，如图 6-9 所示，若车内温度 35℃，则混合门处于
机控制空调具有自我诊断功能，监控系统的随机存储器
(RAM)存储诊断码，传感器数量多，控制精度高，控制范围广。
第六章汽车空调自动控制系统
第一节电控气动的自动空调系统
一、电控气动半自动空调系统
电控气动半自动空调系统的工作原理如图 6-1所示，其
控制系统主要由真空控制系统和放大器控制系统两部分组成。其基本工作过程是：当人工设定功能选择键和温度后，放大器8根据设定温度、车外温度、车内温度等信号计算并输出一个控制信号，送到真空换能器 4，真空换能器将此信号转换为真空度信号，并送到真空伺服驱动器 7上。真空伺服驱动器根据真空度信号大小使控制杆14伸长或缩短，带动与其相连接的温度门控制曲柄10、鼓风机调速板11和反馈电
其结构如图6-2所示。在换能器的支架上，有一个双通针阀5，其一端控制真空源的通路，另一端控制铁芯7上的大气阀门6。

微型计算机控制技术课后习题答案

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进展检测，并输入给计算机。

(2)实时控制决策：对采集到的表征被控参数的状态量进展分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(3)实时控制输出：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时〞，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进展处理，并在一定的时间内作出反响并进展控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线〞方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接及计算机连接，生产过程直承受计算机的控制，就叫做“联机〞方式或“在线〞方式。

(3)“离线〞方式：假设生产过程设备不直接及计算机相连接，其工作不直承受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进展联系并作相应操作的方式，那么叫做“脱机〞方式或“离线〞方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几局部组成？各局部的作用是什么？由四局部组成。

(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个局部发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进展实时检测及处理。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进展各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进展监视，使之处于最优工作状态；对事故进展预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进展信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进展控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

(3)外部设备：这是实现微机和外界进展信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。

第6章 PWM控制技术

6-22
10、换流（换相）方式的分类。 11、单相半桥电压型逆变电路的电路图，波形，及工作原理。 12、单相全桥电压型逆变电路的电路图，波形，及工作原理。（非移相调压方式）。 13、单相桥式电流型逆变电路的电路图，及其对负载的要求。 14、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？ 15、PWM控制的基本原理。 16、同步调制，异步调制、分段同步调制的原理。
uo总可得到Ud和零两种电平。
uo负半周，让V2保持通，V1 ，V4保持断，只控制V3。uo可得-Ud 和零两种电平。
图6－4 单相桥式PWM逆变电路
6-11
6.2.1 计算法和调制法
(2）调制原理
设调制信号ur为正弦波；载波信号uc为三角波。利用ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
ur正半周，V1保持通，V2保持断。
和单极性PWM控制方式对应，也是在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
在ur的半个周期内，三角波载波不再是单极性，而是有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud两种电平。
u ur uc
ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。
当ur >uc时，给V1和V4导通信号，给V2 和V3关断信号。如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和V3导通信号，给V1 和V4关断信号。如io<0，V2和V3通，如io>0，VD2和 VD3通，uo=-Ud 。
6-14
6.2.1 计算法和调制法
4）双极性PWM控制方式（三相桥逆变）
三相的PWM控制公用三角波载波uc 三相的调制信号urU、 urV和urW依次相差 120°
图6-7 三相桥式PWM型逆变电路

微型计算机控制系统的设计方法与步骤

越限计数器加1 越限 N 次否? 是上限报警清越限标志
否
否
本次越限标志送
5FH
清零 5EH 单元
上限处理
6-6 T0
图中断服务程序流程图
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.
.. .
键盘与显示
过零信号发生器
MC 14528
LM311
~220V
..
.
.
74LS00TI光耦L117驱动器
加热丝
.
变送器
热电偶
图6-2 电阻炉炉温控制系统原理图
1. 检测元件及变送器
检测元件选用镍铬-镍铝热电偶，分度号为 EU，适用于0℃~1000℃的温度测量范围，相应输出电压为0mV~41.32mV。
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6.3.3 控制系统程序设计
开始
6-5
1.
设定堆栈指针
开始
主
清标志和暂存单元
图
程序
T 1 中断程序
清显示缓冲区
主程
清标志D5H
序
T 0 初始化
流
开CPU中断
程
停止输出
图
扫描键盘返回
温度显示
T 1 中断服务程序
2. T0中断服务程
T0中断服务程序是此系统的主体程序，用于启动A/D转换、读入采样数据、数字滤波、越限温度报警和越限处理、大林算法计算和输出可控硅的同步触发脉冲等。在T0中断服务程序中，要用到一系列子程序。如：采样子程序、数字滤波子程序、越限处理程序、大林算法程序、标度变换程序和温度显示程序等。T0中断服务程序流程图如图6-6所示。

第6章PWM技术

由电机学，三相对称正弦供电时: 总向量恒幅恒速旋转 (电)角速度：w 2f s 代表空间正弦分布且圆转磁场，u s、es、is 是引用量
26
• 三相交流的空间向量
n=0:15;x=2*pi*n/16;a=2*pi/3;
v=cos(x)+cos(x+a)*exp(j*a) +cos(x-a)*exp(-j*a); plot(v)
16
除计算法和调制法外，还有空间向量法跟踪控制方法
17
6.2.2 异步调制和同步调制
载波比N = fc / fo----模拟uo一个周波的脉冲数 1）异步调制----fc不变， N随fo变载波与调制波不同步 N常≠整数对称性差。当fo较低时，N大------低频性能好。
当fo增高时，N小------高频差
u
ω1
u2Tc
32
空间矢量磁链控制 SVPWM
其它区域也有相应控制规则
SVPWM用电压向量u控制Ψ 沿折线围线,并走走停停逼近圆开关频率越高,线元usTc越短 Ψ圆越准
33
空间矢量磁链控制 SVPWM
三电平逆变器电压向量us更多按ΔΨ=Ψ* - Ψ --用最佳us控制 Ψ圆更准
34
SVPWM波形特点
31
空间矢量磁链控制 SVPWM
--仿闭环控制算法控制方程ΔΨs “=” usTc 按Ψ转向超前90度建u参考轴 u2 用u轴前后电压向量控制Ψ 例如图矢量作用应用条件 u1 u1 正转增幅 Ψ滞后欠幅 u2 正转减幅滞后超幅 u7,8 停转等待超前 Ψ 例:Ψ滞后欠幅,用u1 u1Tc Ψ滞后超幅,用u2 Ψ超前,用u7,8 注”相邻原则”:u1u8; u2u7;可减少开关动作

PLC微机控制直流无刷电动机调速系统

一、概述电动机主要类型有同步电动机、异步电动机和直流电动机三种，而直流电动机具有运行效率高和调素性能好等诸多优点得以被广泛运用，但传统的直流电动机均采用电刷，以机械方法进行换向，因而存在相对的机械摩擦，由此带来了噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点，再加上成本高及维修困难等缺点，大大限制了它的应用范围。

随着社会生产力和科学技术的发展，大功率开关器件、模拟和数字集成、高性能磁性材料技术等取得了很大的进步，又因直流无刷电动机具有寿命长、结构简单、运行可靠、维护方便等特点，在性能上，有启动转矩大、动态制动简便、转速——转矩特性呈线性及效率等优点而得以广泛应用。

（一）直流无刷电动机的基本组成环节及工作原理1、直流无刷电动机的基本组成环节直流无刷电动机的基本组成框图如图1-1所示。

它主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。

图1—1 直流无刷电动机的结构原理图电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼形绕组和其它启动装置，它有永磁的转子和多相定子绕组。

多相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联接。

位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相联接，其信号在转子位置译码器中转换成正确的换相顺序信号，控制功率开关器件，使定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。

由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换向作用。

因此，所谓直流无刷电动机，就其基本结构而言，可以认为是一台由电子开关线路、永磁式同步电动机以及位置传感器三者组成的“电动机系统”。

其中转子的永磁钢与永磁有刷电动机中所用的永磁钢的作用相似，均是在电动机的气隙中建立足够的磁场，其不同之处在于直流无刷电动机中永磁钢装在转子上，而直流有刷电动机的磁钢装在定子上。

直流无刷电动机的电子开关线路是用来控制动机定子上各相绕组通电的顺序和时间主要由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元两个部分组成。

功率逻辑开关单元是控制电路的核心，其功能是将电源的功率以一定的逻辑关系分配给流无刷电动机定子上各相绕组，以便电动机产生持续不断的转矩。

微型计算机控制第6章数字滤波技术

微机控制技术
6 .1 .7
复合数字滤波
这种滤波方法的原理可由下式表示。若 X(1)≤X(2)≤…≤X(N), 3≤ N≤14
则
X (2) X (3) X ( N 1) Y (k )
N 2
1 N 1 X (i ) (6-10) N 2 i 2
式(6-10)也称作防脉冲干扰的平均值滤波,它的程序设计方法读者可根据以前的知识自行设计。此外，也可采用双重滤波的方法，即把采样值经过低通滤波后，再经过一次高通滤波，这样，结果更接近理想值，这实际上相当于多级RC滤波器。
微机控制技术
6．1．8
各种数字滤波性能的比较
以上介绍了七种数字滤波方法，读者可根据需要设计出更多的数字滤波程序。每种滤波程序都有其各自的特点，可根据具体的测量参数进行合理的选用。
微机控制技术
6．1．8
各种数字滤波性能的比较
1. 滤波效果（1）变化比较慢的参数，如温度，用程序判断滤波及一阶滞后滤波方法。（2）变化比较快的脉冲参数，如压力、流量等，则可选择算术平均和加权平均滤波法，特别是加权平均滤波法更好。（3）要求比较高的系统，需要用复合滤波法。（4）在算术平均滤波和加权平均滤波中，其滤波效果与所选择的采样次数N有关。N越大，则滤波效果越好，但花费的时间也愈长。（5）高通及低通滤波程序是比较特殊的滤波程序，使用时一定要根据其特点选用。
C
i0
n 1
i
1
微机控制技术
6．1．4
加权平均值滤波
式中C0、Cl、…、Cn-1为各次采样值的系数，它体现了各次采样值在平均值中所占的比例，可根据具体情况决定。一般采样次数愈靠后，取的比例愈大，这样可增加新的采样值在平均值中的比例。这种滤波方法可以根据需要突出信号的某一部分，抑制信号的另一部分。

于海生---微型计算机控制技术课后习题答案

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

!(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么—由四部分组成。

图微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

机械电子学-第6章步进电动机的驱动与控制

步进电动机是一种把电脉冲信号转换成直线或角位移的控制电机，常作为数字控制系统中的执行元件。步进电动机绕组所加的电源为脉冲电压，也称之为脉冲电动机。
认识步进电动机
功能 • 将电脉冲信号转换成转角或转速信号。 • 转角 ∝脉冲信号的个数； • 转速 ∝脉冲信号的频率。 • 转向取决于脉冲信号的相序
f
相
f N
通电脉冲频率拍数
步进电动机的特点
2) 步距角
步进机通过一个电脉冲转子转过的角度,称为步距角。
S
360 ZrN
N:一个周期的运行拍数 Zr：转子齿数
如：Zr=40 ,
N=3 时
S
360 40 3
3
1 单拍制
拍数：N=km m:相数 k=
整步
2 双拍制
半步
步距角不受各种干扰因素的影响。
步进电动机的特点
2) 步距角
步进电动机的特点
3) 转速
每输入一个脉冲，电机转过
S
360 ZrN
即转过整个圆周的1/(ZrN）, 也就是1/(ZrN）转
因此每分钟转过的圆周数，即转速为
n
60f ZrN
60f 360 360Z r N
s f
6
(r / min)
步进电动机的特点
4)误差不长期积累。 5）可实现数字信号的开环控制，控制系统廉价。 6）步进电机具有自锁能力
齿距角为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿，齿宽和齿槽和转子相同。
工作原理：假设是单三拍通电工作方式。
（1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含
120/9 = 13 1 齿 3
A 相和 C 相差240，含240/ 9 =26 2个齿。所以， A 相的转子、定子的五个小齿对齐时，3B 相、C 相不能对齐，B相的转子、定子相差 1/3 个齿（3），C相的转子、定子相差2/3个齿（6）。

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。

电机拖动控制(机电传动控制)6--继电器—接触器控制系统

第六章继电器接触器控制第六章继电器接触器控制主要内容： 6.1常用低压电器 6.2电气原理图 6.3三相异步电动机基本控制线路 6.4其他常用基本控制线路 6.5自动循环工作控制线路第六章继电器接触器控制学习要求： ¾ 熟悉各种电器的工作原理、作用、特点、应用场所和表示符号；¾ 掌握继电器接触器控制电路中基本控制环节和常用的几种自动控制方式；¾ 学会设计一些简单的继电器接触器控制电路。

电力拖动控制是指对电动机的起动、调速、停止、反转、制动等过程所实施的控制。

可按作用方式分为手动控制与自动控制。

手动控制：用闸刀、转换开关等手控电器来实现电动机传动控制。

自动控制：用自动电器来实现电力拖动控制，控制系统也向无触点连续控制、微机控制发展，但由于继电器—接触器所用的控制电器结构简单价格便宜，对小型机床、老机床的改进中也还是很重要，本章，主要介绍最常用的控制电器与执行电器，在此基础上，分析继电器—接触器的基本路线。

6.1 常用控制电器与执行电器1.概念 ☆控制电器（用于生产机械中）多属低压电器，U <500V☆用来接通或断开电路，以及用来控制、调节和保护用电设备的电气器具。

2.分类ぬ电器按动作性质可分为以下两类。

✡ （1）非自动电器：这类电器没有动力机构，依靠人力或其他外力来接通或切断电路，如：刀开关、转换开关、行程开关等。

✡ （2）自动电器：这类电器有电磁铁等动力机构，按照指令、信号或参数变化而自动动作，是工作电路接通和切断，如：接触器、继电器、自动开关等。

ぬ电器按其用途又可分为以下三类。

✡ （1）控制电器：用来控制电动机的起动、反转、调速、制动等动作，如：磁力起动器、接触器、继电器等。

✡ （2）保护电器：用来保护电动机，使其安全运行，以及保护生产机械使其不受损坏，如：熔断器、电流继电器、热继电器等。

电机的微机控制

Hunan University
微机控制的电机控制系统
图 6-1
微机控制的电机控制系统框图
Hunan University
系统简介
• 系统中，电机是被控制对象，微机起控制器的作用，对系统中，电机是被控制对象，微机起控制器的作用，给定、反馈等输入进行加工，给定、反馈等输入进行加工，按照选定的控制规律形成控制指令，输出数字控制信号。控制指令，输出数字控制信号。 • 输出的数字量信号有的经放大后可直接驱动诸如变流装置的数字脉冲触发部件，置的数字脉冲触发部件，有的则要经 D/A 转换变成模拟量，再经放大后对电机有关量进行调节控制。拟量，再经放大后对电机有关量进行调节控制。 • 系统采用闭环控制时,反馈量由传感器检测。系统采用闭环控制时,反馈量由传感器检测。 • 电机运行的给定控制参数和运行指令可以通过键盘、拨电机运行的给定控制参数和运行指令可以通过键盘、按钮等输入设备送入，电机运行的数据、盘、按钮等输入设备送入，电机运行的数据、状态可通过显示、打印等输出设备得到及时反映。过显示、打印等输出设备得到及时反映。
Hunan University
Hale Waihona Puke 六、电机的微机控制Hunan University
6.1 电机的微机控制概述
Hunan University
一、电机采用微机控制的意义和作用
• 在 20世纪 80年代之前，电机控制都是由模拟电路来实现， 20世纪 80年代之前电机控制都是由模拟电路来实现，年代之前，控制信号都是模拟量，使得控制系统结构复杂，控制信号都是模拟量，使得控制系统结构复杂，控制精度不高 • 从 20世纪 80年代起,微处理器、单片微机得到飞速发展， 20世纪 80年代起微处理器、单片微机得到飞速发展，年代起, 其运行速度加快，运算精度提高，处理能力增强，其运行速度加快，运算精度提高，处理能力增强，功能更加丰富，结构更为简单，可靠性越来越高，丰富，结构更为简单，可靠性越来越高，已有足够能力完成实时性很强的电机控制要求 • 到了90年代，微机技术进一步发展，出现 32位信号处理器到了90年代，微机技术进一步发展， 90年代 32位信号处理器（DSP）以及精简指令集计算机（RISC）其强大的功能已使 DSP） RISC）微机全数字控制的交流调速系统性能和精度优于模拟控制，微机全数字控制的交流调速系统性能和精度优于模拟控制，使电机传动系统成为工厂自动化系统中的一级执行机构。使电机传动系统成为工厂自动化系统中的一级执行机构。 • 目前，工业先进国家应用的交流电机调速系统已基本实现全目前，部微机数字化控制。部微机数字化控制。

第六章--机电一体化系统设计试题汇总

第六章10.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间t s( B )A.增大B.减小C.不变D.不定11.已知f(t)=a+bt，则它的拉氏变换式为( B )A.as +b B.2sbsa+ C. bsas+2D. asbs+311. 复合控制器必定具有( D )A. 顺序控制器B. CPUC. 正反馈D. 前馈控制器13. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间t s( B )A. 产大B. 减小C. 不变D. 不定10.一般来说，引入微分负反馈将使系统动态性能指标中的最大超调量( B )A.增加B.减小C.不变D.不定11.在采样—数据系统中，执行实时算法程序所花费的时间总和最好应小于采样周期的( A )A.0.1B.0.2C.0.5D.0.86.步进电机一般用于（ A ）控制系统中。

A.开环B.闭环C.半闭环D.前馈11.PD称为（ B ）控制算法。

A.比例B.比例微分C.比例积分D.比例积分微分13.如果增加相位裕量φm，则动态性能指标中的最大超调量σ%为（ C ）。

A.增大B.不变C.减小D.不能确定10．若考虑系统抑制干扰的能力，选择采样周期的一条法则是：采样速率应选为闭环系统通频带的【D 】A．5倍B．8倍C．10倍D．10倍以上11．在数控系统中，软伺服系统的系统增益K a为【B 】A．(2～5)1／s B．(8～50)1／s C．(50～100)1／s D．(120～150)1／s 10．若考虑对系统响应速度的影响，采样－数据系统中的采样周期应选为系统最小时间常数的【 A 】A．(O.1～1)倍B．2倍C．5倍D．10倍11．在串联校正的比例－积分－微分(PID)控制器中，I的作用是【 C 】A．改善稳定性B．加快系统响应速度C．提高无静差度D．增大相位裕量10.在最佳阻尼比条件下，伺服系统的自然频率w n唯一取决于【 C 】A.速度环开环增益B.电动机机电时间常数C. 速度环开环增益与电动机机电时间常数之比D. 速度环开环增益与电动机机电时间常数之积11在伺服系统中，若要提高系统无静差度，可采用串联【A 】A.PI校正B.P校正C.PD校正D.D校正7．PID控制器中，P的作用是【 A 】A．降低系统稳态误差B．增加系统稳定性C．提高系统无静差度D．减小系统阻尼7．采样一数据系统中，若考虑系统的抑制干扰能力时，采样速率应为闭环系统通频带的【A 】A .10倍以上B．5倍 C .2倍 D.(0.1～1)倍8．PID控制器中，P的含义是【D 】A.前馈 B.微分 C.积分 D.比例(2011 07)9.在软伺服系统中，一般认为速度环的闭环增益最好为系统的【】A.0.1倍B.2～4倍C.5倍D.10倍1．PID 控制器中，I 的作用是【 A 】A ．提高系统误差精度B ．增加系统通频带C ．加快系统调整时间D ．减小系统伺服刚度2.要求系统响应应以零稳态误差跟踪输入信号可采用（C ） A.前馈控制器B.PI 控制器C.复合控制器D.反馈控制器3.一般说来，如果增大自然频率ωn 的数值，则动态性能指标中的调整时间t s 将 ( B ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不定4. 在伺服系统中，若要提高系统无静差度，可采用串联【 A 】 A.PI 校正 B.P 校正 C.PD 校正 D.D 校正5. 伺服系统的输入可以为（B ）A.模拟电流B.模拟电压C.控制信号D.反馈信号 6. 伺服系统一般包括控制器、受控对象、比较器和（D ）等部分A.换向结构B.转化电路C.存储电路D.反馈测量装置 7. 下列那一项是反馈控制系统（）A.顺序控制系统B.伺服系统C.数控机床D.工业机器人8. PD 称为（ B ）控制算法。

机电一体化第六章伺服驱动控制系统设计

更加简单。步进电机既是驱动元件，又是脉冲角位移变换元件。 E. 当控制脉冲数很小，细分数较大时，运行速度达到每转30分
钟。 F.体积小、自定位和价格低是步进电动机驱动控制的三大优势。 G. 步进电机控制系统抗干扰性好
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二、伺服驱动控制系统设计的基本要求
1. 高精度控制 2. 3. 调速范围宽、低速稳定性好 4. 快速的应变能力和过载能力强 5. 6.
闭环调节系统。
(4) ①
② 调节方法。
(5) ① 使用仪器。用整定电流环的仪器记录或观察转速实际值波形，电
② 调节方法。
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六、晶体管脉宽(PWN)直流调速系统
晶体管脉宽直流调速系统与用频率信号作开关的晶闸管系统相比，具 (1) 由于系统主电源采用整流滤波，因而对电网波形影响小，几乎不 (2) 由于晶体管开关工作频率很高（在2 kHz左右），因此系统的 (3) 电枢电流的脉动量小，容易连续，不必外加滤波电抗器也可平稳 (4) 系统的调速范围很宽，并使传动装置具有较好的线性，采用Z2
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(2) ① A. 步进电动机型号：130BYG3100D (其他型号干扰大) B. 静转矩15 N·m C. 步距角0.3°/0 6°
D. 空载工作频率40 kHz E. 负载工作频率16 kHz ② A. 驱动器型号ZD-HB30810 B. 输出功率500 W C. 工作电压85～110 V D. 工作电流8 A E. 控制信号，方波电压5～9 V，正弦信号6～15 V ③ 控制信号源。
(3) ① 标准信号控制系统（如图6-16） ②检测信号控制系统（如图6-17）
③ 计算机控制系统（如图6-18）
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图6-16 标准信号控制系统图图6-17 检测信号控制系统图图6-18 计算机控制系统图

微机原理第6章输入和输出

14
⒈无条件传送的输入方式
数据三来自外设态缓冲器 8 数据总线DB 数据总线地址译码器地址总线
当执行：当执行： IN AL , n
IO/M RD 图6-2 无条件传送的输入方式
15
⒉无条件传送的输出方式
74LS273 锁存器到外设 CLK n IO/M WR 无条件传送的输出方式 8 数据总线DB 数据总线地址译码器地址总线
第6章输入和输出
6.1 概述 6.2 输入和输出的寻址方式 6.3 CPU与I/O之间的接口信号与之间的接口信号 6.4 CPU与外设之间数据的传送方式与外设之间数据的传送方式
1
6.1 概述
输入和输出设备是计算机系统的重要输入和输出设备是计算机系统的重要组成部分。组成部分。
程序原始数据信息
25
1. 查询输入方式
数据口 • o 输数据入 > 装 +5V • oR
D 数据 M / IO
o
o o
CS
RD 地址译码
A7~ A0
数据端口
去DB 状态信息
Q
状态端口地址译码
Ready(D4) o 状态口 o CS o o
选通信号
›
M / IO
RD
图6-5 查询式输入接口电路
26
当输入装置数据准备好① 当输入装置数据准备好①发出一个选通信一面把数据锁存起来,一面送号,一面把数据锁存起来一面送触发器的一面把数据锁存起来一面送D触发器的 CLK端,将D=1打入端,使Q=1；②CPU读入状打入Q端使端将打入；读入状态信息READY(D4) ；③当READY=1,输入数据；输入数据；态信息输入数据读入数据同时,将状态信号清零将状态信号清零。 ④读入数据同时将状态信号清零。程序段如下：程序段如下：

电工电子技术教案-电动机的控制

1.三相电动机正反转原理在三相电源中，各相电压经过同一值（最大值或最小值）的先后次序称为三相电源的相序。

如果各相电压的次序为A A- - B B- - C C （或B B- - C C- - A A 、C C- - A A- - B B），则这样的相序为正序或顺序。

如果各相电压经过同一值的先后次序为A A- - C C- - B B （或C C- - B B- - A A 、B B- - A A- - C C），则这种相序称为负序或逆序。

如图3 3. .1 1. .2 2所示，将三相电源进线（A A 、B B 、C C）依次与电动机的三相绕组首端（U U 、V V 、W）相连，就可使电动机获得正序交流电而正向旋转；只要将三相电源进线中的两相导线对调，就可改变电动机的通电相序，使电动机获得反序交流电而反向旋转。

图电动机正转与反转相序调相图2.三相异步电动机正、反转控制要求电动机正反转起动控制线路最基本的要求就是实现正转和反转，但三相异步电动机原理与结构决定了电动机在正转的时候，不可能马上实现反转，必须要停车之后方能开始反转，故三相异步电动机正、反转控制要求如下：当电动机处于停止状态时，此时可正转起动，也可反转起动；当电动机正转起动后，可通过按钮控制其停车，随后进行反转起动；同理，当电动机反转起动后，可通过按钮控制其停车，随后进行正转起动。

3.应用实施电动机正反转起动控制线路常用于生产机械的运动部件能向正反两个方向运动的电气控制。

常用的正反转控制线路有：接触器联锁的正反转控制线路、按钮联锁的正反转控制线路和按钮、接触器双重联锁控制线路。

3.接触器联锁的正反转控制线路线路的构成控制图中采用了两个接触器，即一个正转接触器K M1 和一个反转接触器K M2 ，它们分别由正转起动按钮SB1和反转起动按钮S B2 控制。

电动机控制电路工作原理

电动机控制电路工作原理
电动机控制电路是一种用于控制电动机运行的电子电路，其主要工作原理是通过改变电流方向和大小，实现电动机的启动、停止、正转和反转等功能。

电动机控制电路通常由电源、开关、继电器和控制电路等部分组成。

其中，电源提供电流给电动机，开关用于控制电流的通断，继电器负责接通或断开电源电流，而控制电路则根据需要发出信号，通过操作开关和继电器来控制电动机的运行状态。

在启动过程中，控制电路通过操作继电器，使继电器的触点闭合，电源的电流进入电动机，从而使电动机运行。

当需要停止电动机时，控制电路断开继电器的触点，切断电流供应，以停止电动机的转动。

为了实现电动机的正转和反转，控制电路需要改变电流的方向。

这通常通过改变继电器的触点来实现。

当需要电动机正转时，控制电路闭合正转继电器的触点，使电流按照特定的方向流向电动机。

当需要电动机反转时，控制电路闭合反转继电器的触点，使电流按照相反的方向流向电动机。

另外，在一些特定的应用场景中，电动机控制电路还可以通过改变电流的大小来调节电动机的转速或实现其他特定功能。

这通常通过控制电路中的电阻、电容或其他元件来实现。

综上所述，电动机控制电路通过改变电流的方向和大小，实现电动机的启动、停止、正转和反转等功能。

其工作原理是通过
操作开关和继电器，根据控制电路发出的信号控制电源电流的通断，从而控制电动机的运行状态。

第六章异步电动机矢量控制与直接转矩控制

Lr Lm Lr Lm
[∫ (u
αs
− Rdqs iαs )dt − σLs iαs − Rdqs i βs )dt − σLs i βs
] ]
(6-13)
[∫ (u
βs
根据式（6-13），可以画出计算转子磁链的电压模型，如图6-4所示。
σL s
iαs uαs Rdqs
+
∫
+
--
Lr Lm
Ψαr
6.1 矢量控制(VC：vector control)的基本思路 6.1.1 模仿直流电动机粗略地讲，矢量控制是模仿他励直流电动机的控制。忽略磁饱和及电枢反应的影响，直流电动机的转矩方程为 Te=CT´IaIf
这里 If—励磁电流，产生Ψf ； Ia—电枢电流，产生Ψa。
如果把它们看作是空间矢量，它们互相垂直、解耦。这意味着,当我们用Ia去控制转矩的时候,磁链Ψf不受影响,如果磁链是额定磁链, 将得到快速的动态响应和最大的转矩安培比。反过来,用If去控制磁链Ψf时,Ψa也不受影响。
一起构成矢量控制基本方程。
6.2.2 转子磁链模型为了实现转子磁链定向矢量控制，关键是获得实际转子磁链Ψr的幅值和相位角，坐标变换需要磁链相位角（φ），转矩计算、转差计算等需要磁链的幅值。但是转子磁链是电机内部的物理量，直接测量在技术上困难很多。因此在实际应用系统中，多采用间接计算（或观测）的方法。通过容易检测得到的电动机运行时的物理量，如电压、电流、转速等，根据电机的动态数学模型，实时推算出转子磁链的瞬时值，包括幅值和相位角。在磁链计算模型中，根据所用实测信号的不同，可以分为电压模型和电流模型两种。
励磁分量转矩分量图6-1 （a）他励直流电动机 (b)矢量控制异步电动机