第三章：伺服系统传递函数的建立

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伺服阀传递函数

伺服阀传递函数1伺服阀的介绍伺服阀是一种用于流体控制的设备，可以通过根据输入信号控制输出属性来实现精确的流量或压力控制。

伺服阀通常带有内置或外置的传感器，可以检测输出信号并自动调整其工作状态以达到所需的控制效果。

由于其高精度、高可靠性和良好的自适应性能，伺服阀在工业自动化、航空航天、卫星导航、汽车制造等领域都得到了广泛应用。

2伺服阀的传递函数在控制系统中，传递函数可以用来描述输入信号和输出信号之间的关系。

在伺服阀中，传递函数也有着重要的作用。

伺服阀的传递函数可以描述输入信号（比如电流信号）和输出信号（比如阀芯的开度或流量）之间的关系。

对于伺服阀的控制和优化，传递函数也是必不可少的工具。

伺服阀的传递函数通常可以表示为以下形式：G(s)=K/(1+Ts)其中G(s)是伺服阀的传递函数，s是复频域变量，K和T分别是控制器的增益和时间常数。

这里的时间常数T通常指的是阀芯的动态响应时间，即从输入信号变化到阀芯完全打开或关闭所需的时间。

在传递函数的分母中，1+Ts表示伺服阀的惯性滞后因素，它可以反映伺服阀的惯性和滞后特性。

3伺服阀的开环传递函数和闭环传递函数伺服阀的传递函数可以分为开环传递函数和闭环传递函数。

开环传递函数是指在没有反馈的情况下，输入信号与输出信号之间的传递函数。

开环传递函数通常比较简单，但是由于没有反馈调节，容易受到干扰和变化的影响，对伺服阀的控制精度和稳定性有一定的限制。

闭环传递函数是指在有反馈调节的情况下，输入信号与输出信号之间的传递函数。

闭环传递函数通常比开环传递函数更加复杂，但是可以通过反馈调节来提高控制精度和稳定性，对伺服阀的控制效果更好。

4伺服阀传递函数的应用伺服阀的传递函数可以用来设计、分析和优化伺服系统。

在伺服系统的设计过程中，传递函数可以作为控制器的设计依据，可以根据系统的要求和传递函数的特性，选择合适的控制器类型和参数。

在系统的分析和优化过程中，传递函数可以用来评估系统的性能和稳定性，可以通过对传递函数的分析来优化系统的结构和参数。

伺服电机传递函数

电磁转矩
直流伺服电动机的电磁转矩可由电机的电磁功率速度求得
Pe
和角
Te
Pe

(U d I d R )

将前面的公式带代入上式得
Te 2 N1n I d
直流伺服电动机双闭环系统为了改善直流伺服电动机控制系统的动态特性，就很有必要在速度负反馈单闭环控制系统的基础上再引入电流负反馈环来控制系统动态过程的电流和转矩。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，直流伺服电动机双闭环控制系统如图所示。
P
n E 直流伺服电动机定子绕组，相电势幅值由下式确定： 2fN1 60 N1 n Ce n
N 式中 C 2 60 N 为电势系数；为相绕组等效匝数； R 若考虑线路损耗及电机内部压降（已归入），而且，导通型逆变器的输 1 U 出电压幅值为 U 1/ 2U ，则电机电势与外加电压相平衡， E 2 U ，即
传递函数直流伺服电动机的运行和传统直流电动机基本相同，其动态结构图可以采用直流电动机通用的结构图
U (s)
E (s)
1 R
I (s)
Ct
Te (s )

375 GD S
2
n(s)
Ce
TL (s )
由直流伺服电动机动态结构图得其传递函数为：
n( s ) K1 K2 U ( s) TL 1 Tm s 1 Tm s
TL (s )
K t ( La s Ra )
U (s )
－
1 ( La s Ra )( Js R ) K t
(s )
U n (s) ( s )

第三章：伺服系统传递函数的建立

+ R18 R17 V2 R16
RX
R20 RP2 R21 R22
RT
VST1,2 C2
+ N5
R3
VT3
VT4
+ N4
R19 VST3,4 RP3 R23
φc
3.1 直流随动系统传递函数的推导
旋转变压器
三相极敏管整开流关电式路
电压放大电路
PWM
放大电路
直流永磁电机
减速器
直流电动机传递函数的推导（一般高速直流电机）
电枢回路的电压平衡方程
did (t ) ud (t ) ( Ri Rd )id (t ) Ld ed (t ) dt
Ri : 功率放大器输出阻抗 U e I e Pe Rd : 电机电枢内阻，Rd 2 I e2 Ld : 电机电枢电感，Ld p : 电机的磁极对数 U e、I e、Pe、ne : 电机的额定参数 3.82U e pne I e
e
K 1 U cm
sin(π /6) 0.955Ucm (V/rad) π /6
W1 (s) K 1
若测角采用精粗双通道线路，则传递函数
W1 (s) i1 K 1
旋转变压器
三相极敏管整开流关电式路
电压放大电路
PWM
放大电路
直流永磁电机
减速器
第三章伺服系统传递函数的推导
3.1 直流随动系统传递函数的推导 3.2 采用两相异步电动机的交流随动系统传递函数的推导
3.1 直流随动系统传递函数的推导
系统组成分部传递函数推导

伺服电机计算完整版

伺服电机计算完整版伺服电机是一种可以实现高精度运动控制的电机。

它采用了闭环控制系统，通过反馈信号不断调整输出，以实现对位置、速度和加速度的精确控制。

伺服电机在自动化控制、工业机械、机器人等领域有着广泛的应用。

伺服电机的运动控制可以通过数学模型来描述。

一般情况下，可以将伺服电机的运动控制建模为一个二阶系统。

在建立数学模型之前，需要了解一些关键参数，包括电机的转矩常数Kt、电机的动态阻尼比ζ、滤波器的角频率ωn以及PID控制器的增益参数Kp、Ki和Kd。

伺服电机的数学模型可以用以下差分方程来描述：Tm*(θm(k+1)-θm(k))/T=Kt*(Ti/R)*Vi(k)-Td*(θm(k)-θ(k))J*(θ(k+1)-2θm(k)+θ(k-1))/T^2=T*(θm(k+1)-θm(k))/T其中，Tm为电机的转矩，θm(k)为电机的角度，Vi(k)为控制输入，Ti和R分别为电机的转矩常数和电阻，Td为电机的动态阻尼比，J为负载的转动惯量，θ(k)为负载的角度，T为采样周期。

根据以上差分方程，可以推导得到伺服电机的传递函数：G(s)=(Kt*(Ti/R))/(J*s^2+(Td+J)*s+(Kt*(Ti/R)))可以根据传递函数来设计伺服电机的控制器。

一种常见的控制器设计方法是PID控制，它是通过对误差进行比例、积分和微分处理来调整输出。

PID控制器的输出可以表示为：U(s)=Kp*e(s)+Ki*1/s*e(s)+Kd*s*e(s)其中，U(s)为控制器的输出，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分增益参数，e(s)为误差信号，s为Laplace变换中的频率变量。

通过将传递函数和控制器的输出进行连接，可以得到整个系统的传递函数：T(s)=G(s)*U(s)=(Kt*(Ti/R))/(J*s^2+(Td+J)*s+(Kt*(Ti/R)))*(Kp*e(s)+Ki*1/s*e(s)+Kd*s*e(s))根据传递函数T(s)，可以进行系统的频域和时域分析，以评估系统的稳定性和动态性能。

伺服系统课第三章

晶闸管触发输入是由 → ，整个就是非线性环节（图3-7）我们一般将其近似为线性，如
图3-7晶闸管装置
④计算转速反馈环节的放大系统和参数
a）转速反馈系数
其中 ——电动势转速比
——电位器的分压系数
测速发电机与主电机直接连接，采用±15V电源，相应地最大给定电压约12V，反馈电压为
∴
反馈系数
b）电位器的选择
——包括空载转矩（主要是摩擦）在内的负载转矩
——电力拖动后接的一系列机械部件，折算到电机轴上（也包括电机轴本身）的总飞轮力矩。实际上就是机械系统的惯性矩，不过单位量纲不同，它是工程上习惯用量。
在负载方面
∴
取（单位秒）
则
进行拉氏变换
和分别称为电动机的机电时间常数和积分时间常数。
（3-2）
而则
（3-3）
2）静差率
即负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降与理想空载转速之比。
静差率s反映了系统对负载变化的稳定度，也就是特性曲线“软硬度”定量指标。
3）之间的关系。
推导略，得
指额定负载时电机转速降，称为额定速降。由式可见，它和是矛盾的；曲线要硬，范围就小，反之，要求比较宽的，就必须限制。
例如，某车床主轴要求额定转速，最低转速，也就是，静差率，按下式，速降应为
一）开环（不带负反馈）系统如图3-3
图3-3开环系统
式中：
——电机的反电动势
——主电路总的等效电阻。主要是电机电枢内阻，其次是整流装置和平波电抗器的内阻。
——电机电枢外施直流电压。耒自三相整流装置；其输出是波动的（每工频周期有6个波头），经绕阻电感滤波平滑后的直流值等于交流波动的平均值。
—— ，其中，为电动机电势常数。是额定磁通。所以，即额定磁通下电动势与转速的比值。

伺服阀传递函数

伺服阀传递函数伺服阀是一种常用的流量控制装置，广泛应用于工业自动化领域。

伺服阀的传递函数描述了其输入和输出之间的关系，是研究和设计伺服阀系统的重要工具。

本文将详细介绍伺服阀传递函数的概念、特性和应用。

一、传递函数的定义和表示伺服阀传递函数是描述伺服阀系统输入和输出之间关系的数学模型。

传递函数通常用一个分子多项式除以一个分母多项式的比值来表示。

例如：G(s) = Y(s)/X(s)其中，G(s)是传递函数，Y(s)是系统的输出，X(s)是系统的输入，s 是拉普拉斯变量。

传递函数可以是一个标量，也可以是一个向量，具体取决于系统的维度。

二、传递函数的特性1. 零点和极点：传递函数中的分子多项式和分母多项式的根分别被称为零点和极点。

它们决定了传递函数的稳定性和响应特性。

2. 频率响应：传递函数可以通过频率响应来描述系统对不同频率输入的响应程度。

频率响应可以用幅频特性和相频特性来表示。

3. 稳定性：传递函数的极点决定了系统的稳定性。

当所有极点的实部小于零时，系统是稳定的。

4. 阶数：传递函数的阶数等于分子多项式和分母多项式的最高次幂的差。

阶数越高，系统的复杂性越大。

三、传递函数的应用1. 控制系统设计：传递函数可以帮助工程师设计和调整控制系统，使系统的响应满足要求。

通过调整传递函数的零点和极点，可以改变系统的稳定性和响应速度。

2. 系统分析：传递函数可以用来分析系统的稳定性、频率响应和阶跃响应等特性。

通过对传递函数进行数学推导和仿真分析，可以预测系统的性能和行为。

3. 滤波器设计：传递函数可以用来设计和分析滤波器，实现信号的滤波和频率选择。

4. 传感器校准：传递函数可以用来校准传感器，将传感器的输出与实际物理量之间建立准确的关系。

四、总结伺服阀传递函数是描述伺服阀系统输入和输出之间关系的重要数学模型。

它的特性和应用广泛，可以用于控制系统设计、系统分析、滤波器设计和传感器校准等领域。

通过深入理解和应用传递函数，可以提高工程师对伺服阀系统的认识和掌握，从而实现更好的控制和优化。

伺服控制系统设计

Wop (s)
s(Ts s
K 1)(T2 s
1)
3.2 单闭环位置伺服系统
伺服系统旳闭环传递函数
W cl
(s)
TsT2 s 3
(Ts
K T2 )s2
s
K
闭环传递函数旳特性方程式
TsT2s3 (Ts T2 )s2 s K 0
3.2 单闭环位置伺服系统
用Routh稳定判据，为保证系统稳定，
须使
K
Ts T2 TsT2
单位置环伺服系统开环传递函数对数幅频特性
3.3 双闭环伺服系统
在电流闭环控制旳基础上，设计位置调整器，构成位置伺服系统，位置调整器旳输出限幅是电流旳最大值。以直流伺服系统为例，对于交流伺服系统也合用，只须对伺服电动机和驱动装置应作对应旳改动。
3.3 双闭环伺服系统
Tm
R J CT Ce
Tl
La R
3.2 单闭环位置伺服系统
驱动器
电机
直流伺服系统控制对象构造图
采用PD调整器，其传递函数为
减速器
WAPR (s) WPD (s) K p (1 d s)
3.2 单闭环位置伺服系统
伺服系统开环传递函数
Wop (s)
s(Ts s
K ( d s 1)
1)(TmTl s2 Tms
3.5 复合控制旳伺服系统
前馈控制器旳传递函数选为
G(s) 1 W2 (s)
得到
m (s) 1
* m
(
s)
3.5 复合控制旳伺服系统
理想旳复合控制随动系统旳输出量可以完全复现给定输入量，其稳态和动态旳给定误差都为零。系统对给定输入实现了“完全不变性” 。需要引入输入信号旳各阶导数作为前馈控制信号，但同步会引入高频干扰信号，严重时将破坏系统旳稳定性，这时不得不再加上滤波环节。

一种新型电气比例伺服系统传递函数的推导

ｏｅｌｍｅｔｒｓｄｒｐｄｙｈｓｉｂｃｍｅｉｏｔａｔｆｔｍａｏ．Ｂｅｎａｓｙｏｙｉｄｒｔｅｍｏｙａｃｐｗｒｅｅｎｅｐｎａｉｌ．Ｔｕｔｅｏｓａｍｐｒｔｐｒｏｕｏｔｎｓｏｎｎａａｉｓａｄｏａｃｌｅｒｄｎｍｉｓｓｆｎｈ
１引言
ＹＹ００压滤一体污泥脱水机由压力浓缩机和带式压滤Ｄ１０机两部分组成。在压滤机工作过程中，由于种种原因会引起滤带跑偏，通过对跑偏原因的综合考虑，参考现有的各纠偏机
构的优缺点，笔者设计出一种符合要求的纠偏装置，采用气动
胡建龙
（甘肃畜牧工程职业技术学院，甘肃武威７３０）３０６
摘
要：气动技术具有一系列如可压缩性、可缓冲性、远距离输送能耗低、流量大、流速高、执行元件响应速度快等显著优点，工业生在
产中得到广泛应用，它是自动化不可缺少的手段。基于气缸热力学建立了系统的动态数学模型，推导出其传递函数，对气动
体相比，气体的可压缩性大，易受热变化的影响；且气体的动
ｔｅａｔｏｕｌｓｄａｃｍａｈｍａｉａｄｅｄｄｕｅｔｅｔａｓｅｕｃｉｎｔｐｏｄｓｔｅｒｔａａｅｆｒｉｈａｃｒｃｈｕｒｂｉｙｍｉｔｅｔｌｍｏｌａｅｃｒｎｆｒｎｔ．Ｉｒｖｅｈｏｉｌｂｃｕａｙｈｄｎｃｎｄｈｆｏｉｅｃｓｏｈｓｏｅｔｔｎｃｎｒｌｒｏｙｔｍｄｐｉｔｒｒｍｐｏｉｇｓｓｅｐｒｒａｃ．１１ｉｌｔｎｂｔｂｓｆａｅｓｏａｉｒｎａｉｏｔｏｓｖｓｓｅａｎｅｓｆｒｖｎｙｔｍｆｍｎｅ１ｅｓｍｕａｏｙＭａｌｏｔｒｈｗｓｔｔｏｆｏｅｎｏｏｉｅｏｉａｗｈ

伺服驱动系统原理

伺服驱动系统原理
伺服驱动系统的工作原理主要包含以下几个步骤：
1. 输入信号处理：伺服驱动系统接收来自控制器的输入信号，这些信号通常是模拟或数字信号。

输入信号经过处理后将传递给驱动器。

2. 反馈信号采集：伺服驱动系统通过反馈装置采集伺服电机的位置或速度信息。

这些反馈信号将用于控制伺服电机的运动。

3. 误差计算：伺服驱动系统将输入信号和反馈信号进行比较，计算出误差。

误差是控制器用来调整驱动器输出信号的基础。

4. 功率驱动单元：功率驱动单元通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。

再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动交流伺服电机。

这个过程可以简单的理解为AC-DC-AC的过程。

5. 控制方式：伺服驱动器一般都有三种控制方式：位置控制方式、转矩控制方式、速度控制方式。

总的来说，伺服驱动系统是一个非常复杂的系统，其工作原理涉及多个环节和步骤。

如需了解更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。

直流伺服控制系统的数学模型

直流伺服控制系统的数学模型
直流伺服控制系统的数学模型可以描述为一个单输入单输出的控制系统，其中输出信号为电机角位置或角速度，输入信号为电机的电压。

系统的基本元素为直流电机，功率放大器，编码器和反馈环路。

系统的传递函数可以表示为：
G(s) = \frac{K}{s(JLs + bJ + K^2)}
其中，K为电机增益系数，J为电机惯性矩，L为电机电感，b为电机摩擦系数，K为电机电动势常数。

将输入信号表示为U(s)，输出信号表示为\theta(s)，则系统的闭环传递函数可以表示为：
\frac{\theta(s)}{U(s)} = \frac{K}{s^2(JLs + bJ + K^2) + K^2}
为了使系统稳定，需要设计合适的控制器增益。

常用的控制方法包括PID控制、模型预测控制等。

总之，直流伺服控制系统的数学模型可以用传递函数表示，通过设计合适的控制器增益实现稳定的控制。

伺服电机传递函数

电磁转矩
直流伺服电动机的电磁转矩可由电机的电磁功率速度求得
Pe
和角
Te
Pe

(U d I d R )

将前面的公式带代入上式得
Te 2 N1n I d
直流伺服电动机双闭环系统为了改善直流伺服电动机控制系统的动态特性，就很有必要在速度负反馈单闭环控制系统的基础上再引入电流负反馈环来控制系统动态过程的电流和转矩。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，直流伺服电动机双闭环控制系统如图所示。
TA
* Un
U i*
转速调节器
Un
-
Ui
内环电流调节器
GT
Ud
V 无刷电机
Uc
+ -
+
外环速度计算转子位置传感器
双闭环控制系统动态数学模型
从直流伺服电动机动态数学模型中可以看出，直流伺服电动机有两个输入量，一个是外加电压信号，另一个是负载转矩；前者是控制输入量，后者是扰动输入量。将扰动输入量的综合点移前，并进行等效变换，可得如下直流伺服电动机动态等效结构图，如下图所示。
U i*
Ui
W ACR ( s )
U ct

TL
Ia 1 Kt La s Ra

1 Js R

以下是系统初始程序代码：
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • CSEG AT 2080N MAIN_START: DI；设置中断 LD SP, #0200H；设置堆栈，设置中断屏蔽寄存器 LDB INT_MASK,#04H ；允许CAPCOMP0中断 LDB INT_MASK,#60H ；允许PI和EXTINT中断 LDB WSR，#3EH ；映射64字节窗口至1F80H～1FBFH LDB PI_MASK_W0,#10H ；设置外设中断屏蔽寄存器对WG初始化 LD INT_MASK,#04H ；设置PWM载波周期 LD FMIN,#MIN_PREQ ；置变频器最低频率 LD FMAX,#MAX_FREQ ；置变频器最高频率 LD STEP,CLOCK_I ；置初始变频器频率（调置频率） LD STEP+2,CLOCK_I+2 ；＝CLOCK_I/FMIN MULUB FCOMMAND,FMIN,#6 ；初始节拍时间STEP=CLOCK_I/(6*FMIN) DIVN STEP,FCOMMAND ；置初始AMP值 MULU BAMP_PTR,FMIN,#8 MULU AMPLITUDE,TC,AMP[AMP_PTR] LD AMPLITUDE,AMPLITUDE+2 CLRB PHASE ；清除节拍计数器 LDB WSR,#3FH ；映射64字节窗口至1FC0H～1FFFH LD WG_RELOAD_W0,TC ；置PWM载波周期 EI LDB INT_PEND1,#20H ；把下一个值置给WG_COMP LD WG_OUT_W0,#0106H ；按节拍5设置波形发生器的输出 LD WG_OUT_W0,#2106H ；设置同步位 LDB WG_PROTECT_W0,#05H ；允许WG输出，上升沿触发中断 LD WG_CON_W0,3400H ；方式3，无信号时间为0，启动计数器 LDB INT_PEND1,#20H ；把下一个值置给WG_COMPX LDB WSR,#3DH ；映射64字节窗口至1F40H～1F7H LDB T1CONTROL_W0,#0C1H ；允许T1，向上计数，内部时钟，预分频系数为2 LDB CAPCOMPO_CON_W0,#44H ；比较方式，允许外设功能 ADD CAPCOMPO_TIME_W0,TIMER1,STEP ；设置中断周期

伺服系统

图9-7 单环位置伺服系统 APR—位置调节器 UPE—驱动装置 SM—直流伺服电动机 BQ—位置传感器
9.3.2单环位置伺服系统

忽略负载转矩，直流伺服系统控制对象传递函数为
K s /( jCe ) Wobj ( s) 2 s(Ts s 1)(TmTl s Tm s 1)

机电时间常数

常用的调节器有比例－微分（PD）调节器、比例－积分（ PI ）调节器以及比例－积分－微分（ PID ）调节器，设计中可根据实际伺服系统的特征进行选择。
PD调节器校正
在系统的前向通道上串联 PD 调节器校正装置，可以使相位超前，以抵消惯性环节和积分环节使相位滞后而产生的不良后果。 PD调节器的传递函数为
R J Tm CT Ce
9.3.2单环位置伺服系统
图9-8 直流伺服系统控制对象结构图
采用PD调节器，其传递函数为
WAPR (s) WPD (s) K p (1 d s)
9.3.2单环位置伺服系统

伺服系统开环传递函数
K ( d s 1) W op ( s) s(Ts s 1)(TmTl s 2 Tm s 1)

直流伺服电动机的状态方程
d 1 1 Te TL dt J J R dId 1 1 Id E Ud0 dt L L L

机械传动机构的状态方程
d m dt j
9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型

驱动装置的近似等效传递函数
Ks Ts s 1

状态方程
9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型
图9-5直流伺服系统控制对象结构图
9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型

电液位置伺服控制系统传递函数模型研究徐国强

第 1 期（总第 131 期） No.1（SUM No.131）
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
2013 年 2 月 Feb.2013
电液位置伺服控制系统传递函数模型研究
徐国强
（华晋焦煤有限责任公司，山西太原 030001）
摘要：电液控制系统具有非线性与参数不确定性，从控制理论推导出阀控对称缸的传递函数模型，为电液控制系统参数设计提供了依据。关键词：电液系统；传递函数；控制理论；模型中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1003-773X（2013）01-0033-03
将式按台劳级数展开，假定工作点为零点：
xv0 = pl0 = QL0 = 0 .
则输出流量变化为：
| ΔQL
=
∂QL ∂xv
|
0 Δx v
+
∂QL ∂pl
0Δpl .
（5）
为分析方便起见，认为位置伺服系统是在零位条
件下工作的，用变量本身表示它们从初始条件下的变
化量。且定义流量增益及流量-压力放大系数分别为
ϕ(ω)
=arctgFra bibliotek12ζ
sv
ω ωsv
-
æ
ç
è
ω ωsv
ö2
÷
ø
.
（8）
由频率特性曲线求出每一相角 ϕ 所对应的 ζsv 值，然后
取平均值。
一般情况下，伺服阀二阶环节的固有频率高于动
力元件的固有频率，伺服阀的传递函数还可用一阶惯
性环节表示，当伺服阀的固有频率远大于动力元件的
固有频率，伺服阀可看成比例环节。一阶惯性环节可
由下面公式估计：

自动控制原理--传递函数相关知识

26.5
1
s 17.25
17.25
26.5
s (s 17.25)2 (26.5)2 (s 17.25)2 (26.5)2
所以
y(t)
1 e17.25t
cos 26.5t 17.25 e17.25t 26.5
sin 26.5t
1 e17.25t
cos
26.5t
17.25 26.5
sin
26.5t
D(s) a0sn a1sn1 an1s an D(s) 0即是系统的特征方程。
G(s) N (s) b0 (s z1)(s z2 ) (s zm ) D(s) a0 (s p1)(s p2 ) (s pn )
s zi (i 1, 2 m)是N (s) 0的根，称为传递函数的零点，s pi (i 1, 2 n)是D(s) 0的根是传递函数的极点。
因为组成系统的元部件或多或少存在惯性，所以G(s)的分母阶次大于等于分子阶次，即 n,是m有理真分式，若 ,我们m 就 n 说这是物理不可实现的系统。
二、传递函数的性质
(1)传递函数是一种数学模型，是对微分方程在零初始条件下进行拉氏变换得到的；
(2)传递函数与微分方程一一对应；
(3)传递函数描述了系统的外部特性。不反映系统的内部物理结构的有关信息；
R(s)
式中 ——环节的时间常数。
特点：输出量正比输入量变化的速度，能预示输入信号的变化趋势。
实例：测速发电机输出电压与输入角度间的传递函数即为微分环节。
5）振荡环节：其输出量和输入量的关系，由下面的二阶微分方程式来表示。
T2
d 2 y(t) dt 2
2 T
dy (t ) dt

伺服系统组成、概述与控制原理（难得好文）

伺服系统组成、概述与控制原理（难得好⽂）伺服系统既可以是开环控制⽅式，也可以是闭环控制⽅式。

⼀、伺服系统简述伺服系统（servomechanism）指经由闭环控制⽅式达到对⼀个机械系统的位置、速度和加速度的控制。

⼀个伺服系统的构成包括被控对象、执⾏器和控制器（负载、伺服电动机和功率放⼤器、控制器和反馈装置）。

1. 执⾏器的功能在于提供被控对象的动⼒，其构成主要包括伺服电动机和功率放⼤器，伺服电动机包括反馈装置如光电编码器、旋转编码器或光栅等（位置传感器）。

2. 控制器的功能在于提供整个伺服系统的闭环控制如转矩控制、速度控制、位置控制等，伺服驱动器通常包括控制器和功率放⼤器。

3. 反馈装置除了位置传感器，可能还需要电压、电流和速度传感器。

下图为⼀般⼯业⽤伺服系统的组成框图，其中红⾊为伺服驱动器组成部分，黄⾊为伺服电机组成部分。

“伺服”——词源于希腊语“奴⾪”的意思。

⼈们想把“伺服机构”当成⼀个得⼼应⼿的驯服⼯具，服从控制信号的要求⽽动作：在讯号来到之前，转⼦静⽌不动；讯号来到之后，转⼦⽴即转动；当讯号消失，转⼦能即时⾃⾏停转。

由于它的“伺服”性能，因此⽽得名——伺服系统。

⼆、常⽤参数1、伺服电机铭牌参数1. 法兰尺⼨2. 电机极对数3. 电机额定输出功率4. 电源电压规格：单相/三相5. 电机惯量：分为⼤、中、⼩惯量，指的是转⼦本⾝的惯量，从响应⾓度来讲，电机的转⼦惯量应⼩为好；从负载⾓度来看，电机的转⾃惯量越⼤越好6. 电机出轴类型：键槽、扁平轴、光轴、减速机适配…7. 电机动⼒线定义：U: RED V：BLACK W: WHITE8. 额定转速9. 编码器线数：2500/1250/1000/17B/20B法兰是轴与轴之间相互连接的零件，⽤于管端之间的连接。

2、伺服驱动器铭牌参数1. 额定输出功率2. 电源电压规格3. 编码器线数3、伺服系统的性能指标1. 检测误差：包括给定位置传感器和反馈位置传感器的误差，传感器本⾝固有，⽆法克服；2. 系统误差：系统类型决定了系统误差。

伺服电机传递函数ppt

实验方案设计
设计了基于传递函数的伺服电机控制方案，包括系统的组成、原理及控制算法等。
基于传递函数的伺服电机控制性能分析
控制性能分析
根据实验数据，对伺服电机的控制性能进行评估，包括跟随性能、抗干扰性能等。
控制精度比较
对比采用传统PID控制和基于传递函数的控制算法的控制效果，以验证传递函数的优势。
3
电力电子领域
在电力电子领域中，伺服电机用于控制电力设备的开关和调节，保障设备的稳定运行。
伺服电机的历史与发展
伺服电机的历史
伺服电机的发展可以追溯到20世纪初，经历了电磁式、步进式、直流伺服电机和交流伺服电机等几个阶段。
伺服电机的发展趋势
随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，伺服电机技术也在不断发展，未来将朝着更高精度、更高速度、更稳定可靠和更智能化的方向发展。
积分系数（I）
通过增加积分系数可以减小系统的稳态误差，提高系统的精度。
微分系数（D）
通过增加微分系数可以加快系统的响应速度，减小系统的超调量。
PID控制器在伺服电机控制系统中的应用
伺服电机控制系统的结构
伺服电机控制系统通常包括电机、传感器、控制器和执行器等组成。
PID控制器在伺服电机控制系统中的作用
PID控制器的原理与结构
PID控制原理
PID控制器是一种比例-积分-微分控制器，通过比较期望输出与实际输出的误差，产生控制信号以调整系统的输出。
PID结构
PID控制器由比例、积分和微分三个环节组成，各环节的输出与输入误差以及系统参数有关。
PID控制器参数的整定方法
01
02
03
比例系数（P）
通过调整比例系数可以改变系统输出的增益。

数控车床纵向伺服系统传递函数的推导

(2)机械传动[1-2]装置:减速齿轮、滚珠丝杠和工作台; (3)检测装置:编码器检测工作台的位置,并将信号进行反馈; (4)计数与比较、转换装置:将输入指令与反馈信号[3-4]进行比较,并将比较后的数字信号转换为电压信号。纵向进给伺服系统组成如图一所示。
3 纵向伺服系统传递函数推导
驱动装置的组成框图如图二所示,直流电机的控制如图三所
的等效转动惯量和等效阻尼。忽略弹性变形,即不计等效刚度。当电枢绕阻内阻较大时, i a 可视为常数,此时 M , i f 成正比。有
M ki

f
(1)

4 结语
以上纵向伺服系统传递函数的推导结论应用于实际普通车床的数控改造,收到良好的效果,产生了可观的效益。参考文献 [1]王昆等主编. 机械设计、机械设计基础课程设计. 北京: 高等教育出版社,1996. [2]刘跃南主编.机床设计简明手册.北京:机械工业出版社,1997. [3]胡光锐主编.信号与系统.上海交通大学出版社,1995. [4]冯巧玲主编.自动控制原理.北京航空航天大学出版社,2004.
图一
收稿日期:2015-10-25 作者简介:金立从(1977 —),女,河北无极县人,工程硕士,主要研究方向机械工程。
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数控技术
保护+5V电源。 3.1.2 单片机双复位电路该电路完成的功能有:单片机双复位电路,该电路是在法拉电容快速充电电路、断电检测电路等基础上、为解决断电后法拉电容中储存电压逐步降低,使得单片机供电电压逐步降低,而引起单片机程序的紊乱,造成水阀的误动作。图2中C2、 R1组成 “复位电路1” 为常规单片机上电复位电路,本装置另外增加一路复位电路由R2、 C1、 R1组成 “复位电路2” ,增加该路复位的必要性如下: 图2中12伏直流电压经过 “12伏转5伏” 电路转成5伏电压给单片机系统及水阀驱动电机供电;自恢复保险丝R0与法拉电容C0串联组成快速充电电路,由于充电电流大,开机初期单片机系统供电缓慢上升,约3-5秒升到正常供电电压5伏,即12V电压在开机瞬间到位,而5V电压缓慢到位,所以在开机初期 “复位电路1” 起到上电复位单片机的作用,而 “复位电路2” 由于过早的来一个正脉冲,单片机系统供电还未正常,因此起不到上电复位的作用。断电时12V电压瞬间消失,而5V电压由法拉电容储存能量供电,缓慢下降,单片机仍正常工作。 R3、 R4组成断电检测电路,12V电压消失后 “接单片机输入” 电压由高电平降至低电平,单片机检测到电平变化后,即将水阀置成设定的开关组态,同时将单片机置成 “掉电模式” ,以免在供电电压降到临界点时,单片机误动作,而改变水阀开关组态。为了在来电时 “唤醒” 单片机,增加了 “复位电路2” 。经过试验发现,如果没有 “复位电路2” ,在断电时间长以致法拉电容上的电全部