运动控制系统：第七章
Simotion_D_V4.0_快速入门
Simotion D V4.0 快速入门之Simotion D 组态及调试西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团运动控制部2007.3第一章 Simotion运动控制系统概述现在许多机械制造领域中都有这样的一种趋势：机械运动越来越复杂，对速度及精度的要求也越来越高。
以往这些运动任务是由机械元件以及若干电子装置来完成的(例如：输出凸轮控制器、位控及多轴模块)，即使是一个很小的功能变化或是有额外的功能需求都将需要更换元件、采用新的结构、配置、参数设置及甚至重新编程。
同时用于元件更换的库存量也将增加。
针对这种趋势和需求西门子公司推出了全新的解决方案：SIMOTION 运动控制系统：•由一个系统来完成所有的运动控制任务•适用于具有许多运动部件的机器SIMOTION 提供了最佳的运动控制解决方案。
应用领域•从简单的速度轴控制到复杂的多轴电子凸轮插补•从几个轴的同步运行到上百根轴的高精度的角同步关注的领域：•纺织•印刷•橡胶塑料•包装•金属压机•连续物料加工其他第二章 Simotion 运动控制系统硬件概述作为运动控制系统，SIMOTION 将逻辑控制、运动控制（定位、同步等）以及工艺控制（压力、温度控制等）集中在同一个系统中。
SIMOTION 提供了三种硬件平台：• 控制器平台，SIMOTION C ； • 驱动器平台，SIMOTION D ； • PC 平台，SIMOTION P 。
同一个控制程序可以在任意一种平台上运行。
其中，SIMOTION D 是基于SINAMICS S120驱动平台的驱动系统，从而使其成为一个极其紧凑同时具有强大控制功能驱动控制系统。
SIMOTION D 具有若干种规格，具有不同的性能，其中SIMOTION D435适用于中等规模的应用。
它带有两个具有时钟同步的PROFIBUS 接口以及两个以太网口。
同样，SIMOTION D435也通过DRIVE-CLiQ 接口与SINAMICS S120的其它模块进行数据交换。
《运动控制系统》课件第7章
第7章 变频器应用技术
第7章 变频器应用技术
(1) 精度高。数字计算机的精度与字长有关，变频器中 使用16位乃至32位微型机作为控制机，精度在不断提高。
(2) 稳定性好。由于控制信息为数字量，因而不会随时 间发生漂移。与模拟控制不同，数字信息一般不会随温度和 环境条件发生变化。
(3) 可靠性高。微型计算机采用大规模集成电路，系统 中的硬件电路数量大为减少，相应的故障率大大降低。
第7章 变频器应用技术
(2) 结构小型化。变频器主电路中功率电路模块化，控 制电路采用大规模集成电路(LSI)和全数字控制技术，结构 设计上采用“平面安装技术”等，这一系列措施促进了变频 电源装置的小型化。
第7章 变频器应用技术
(3) 多功能化和高性能化。电力电子器件和控制技术的 不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别 是微机的应用，以其精练的硬件结构和丰富的软件功能，为 变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。
第7章 变频器应用技术
PWM波形的生成方法多种多样，有载波调制法、微机 查表法(包括著名的谐波消去法及由此进化而来的优化法等)、 实时计算法和自激振荡法等。这些方法已趋成熟，在实际中 均有应用。PWM控制方式在电气传动的许多方面都有成功 的应用，目前常用的通用变频器就是一种PWM变频器。
第7章 变频器应用技术
3) 矢量控制变频器的通用化 在造纸、轧钢等应用领域，要求高精度、快响应，一 般的通用变频器已经不能胜任，往往要采用矢量控制方案。 但是矢量控制往往需要速度传感器，运算复杂，调整麻烦， 对电动机的参数依赖性较大。目前，国外正在努力使矢量 控制变频器实现通用化。因此，对无速度传感器的矢量控 制系统的理论研究和实用化的开发代表着另一个新的技术 发展动向。
第7章电力拖动自动控制系统运动控制系统第5版ppt课件
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
《运动控制系统》教案
《运动控制系统》教案第一章：运动控制系统概述1.1 运动控制系统的定义1.2 运动控制系统的作用1.3 运动控制系统的发展历程1.4 运动控制系统的应用领域第二章：运动控制系统的组成2.1 控制器2.2 执行器2.3 传感器2.4 驱动器2.5 运动控制器与执行器的接口第三章：运动控制算法3.1 PID控制算法3.2 模糊控制算法3.3 神经网络控制算法3.4 自适应控制算法3.5 预测控制算法第四章：运动控制系统的性能评估4.1 动态性能评估4.2 静态性能评估4.3 稳态性能评估4.4 鲁棒性评估4.5 节能性能评估第五章：运动控制系统的应用案例5.1 运动控制5.2 数控机床运动控制5.3 电动汽车运动控制5.4 无人机运动控制5.5 生物医学运动控制第六章：运动控制系统的建模与仿真6.1 运动控制系统的数学建模6.2 运动控制系统的计算机仿真6.3 仿真软件的选择与应用6.4 系统建模与仿真的实际案例6.5 建模与仿真在运动控制系统设计中的应用第七章：运动控制系统的故障诊断与容错控制7.1 运动控制系统的常见故障及诊断方法7.2 故障诊断算法及其在运动控制系统中的应用7.3 容错控制策略及其在运动控制系统中的应用7.4 故障诊断与容错控制在提高运动控制系统可靠性方面的作用7.5 故障诊断与容错控制的实际案例分析第八章：运动控制系统的优化与调整8.1 运动控制系统的性能优化方法8.2 控制器参数的整定方法8.3 系统调整过程中的注意事项8.4 优化与调整在提高运动控制系统性能方面的作用8.5 运动控制系统优化与调整的实际案例第九章：运动控制系统在工业中的应用9.1 运动控制系统在制造业中的应用9.2 运动控制系统在自动化生产线中的应用9.3 运动控制系统在技术中的应用9.4 运动控制系统在电动汽车技术中的应用9.5 运动控制系统在其他工业领域中的应用第十章：运动控制系统的发展趋势与展望10.1 运动控制系统技术的发展趋势10.2 运动控制系统在未来的应用前景10.3 我国运动控制系统产业的发展现状与展望10.4 运动控制系统领域的研究热点与挑战10.5 面向未来的运动控制系统教育与人才培养重点和难点解析重点一：运动控制系统的作用和应用领域运动控制系统在现代工业和科技领域中起着至关重要的作用。
运动控制系统专业选修课教学大纲
《运动控制系统》课程教学大纲Motion Control Systems适用于四年制本科电气工程及其自动化专业学分：2.5 总学时：40 理论学时：36 实验/实践学时：4 /0一、课程作用与目的本课程（运动控制系统）是电气工程及其自动化专业的一门专业选修课，在学生学习过多门专业基础课的基础上开设，是对电气工程及其自动化本科阶段所学知识的总结和提高。
课程涵盖知识的内容多，范围广，难度大，实用性强，能够培养学生对知识融会贯通的能力，提高学生综合应用理论知识解决实际问题的能力。
二、课程基本要求1. 第一篇（直流调速系统）重点在于掌握以直流电动机为对象组成的运动控制系统，包括单闭环调速系统、多环调速系统、可逆调速系统和直流脉宽调速系统的基本组成和控制规律、静态、动态性能分析及工程设计方法；2. 第二篇（交流调速系统）重点在于掌握以交流电动机为对象组成的运动控制系统，包括调压调速系统、串级调速系统和变频调速系统的基本组成、工作原理和性能特点及系统设计方法；并了解国内国际自动控制领域的前沿科技。
三、教材及主要参考书1. 使用教材《电力拖动自动控制系统——运动控制系统》（第四版），机械工业出版社，阮毅.2010.2. 参考书[1]李宁.运动控制系统. 北京:高等教育出版社,2004[2]宋书中. 交流调速系统. 北京:机械工业出版社,2002[4]王成元. 现代电机控制技术. 北京:机械工业出版社,2009四、教学内容第一章绪论主要内容：运动控制系统的组成，运动控制系统的历史与发展，转矩控制规律，生产机械的负载转矩特性。
重点和难点：转矩控制规律。
第二章转速反馈控制的直流调速系统主要内容：直流调速的基本类型，直流调速系统用的可控直流电源，反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计，动态分析和设计，比例积分控制规律和无静差调速系统。
重点和难点：掌握反馈控制系统的稳态和动态分析与设计。
第三章转速、电流反馈控制的直流调速系统主要内容：双闭环直流调速系统的组成，静特性，数学模型和动态性能分析，调节器1的工程设计方法，按工程设计方法设计双闭环系统调节器，按离散控制系统设计数字控制器。
Simotion D V4.0 快速入门
2．按图 325 顺序操作，确认控制优先级。
图 325 3. 按图 326 所示顺序操作、设置参数，电机可以运行。 ①．使能“Axis_1”。 ②．选择一种运行方式。 ③．启动轴（Axis_1）运行。 ④．停止轴（Axis_1）运行。 ⑤．退出控制面板。 如果通过测试面板进行轴的运行功能测试，轴的运行正常则证明前面轴的配置正确，否则检查 轴配置。作为实际应用，还需根据实际对轴（Axis）的“Machanics”、“default”、 “Limits”、“Homing”进行设置。
在 SCOUT 基本软件包中已经了包含简单的凸轮文本编辑器，此外作为可选软件包， CamTool 还可以为 SCOUT 提供全图形化的凸轮编辑及优化工具，可以集成在 SCOUT 的 图形化用户接口中。
2. 系统要求
对于安装软件最低要求： • Windows 2000 SP3 • Windows XP Professional SP2 • SIMATIC STEP 7 V5.4 • 若需安装 protool 应为 Protool/Pro RT V6.0+SP3 详细信息请参看 Scout CD 中的文件 \ScoutV4002_CD4\1_Important\English\Compatibility\Compatibility_SIMOTION_V40.pdf 硬件要求：
图 304
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4. 打开 NetPro 画面，配置 PG/PC 的 IP 地址（应与 simotion 在同一网段）并分配通讯节点。 观察 PG/PC 与网络的连线应变成黄色，此时路由功能激活，如图 305。
图 305 5.设置通讯接口 选择“option\Set PG/PC interface”命令，设置 PG/PC 接口与所上面选择的一致，如图 305A。
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4. 打开 NetPro 画面，配置 PG/PC 的 IP 地址（应与 simotion 在同一网段）并分配通讯节点。 观察 PG/PC 与网络的连线应变成黄色，此时路由功能激活，如图 305。
图 305 5.设置通讯接口 选择“option\Set PG/PC interface”命令，设置 PG/PC 接口与所上面选择的一致，如图 305A。
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图 305A 6．编译并下载 simotionD 组态。 要想与集成的 Sinamics 联机，必须先下载组态。
图 306 出现提示，选择“NO”，并关闭硬件组态对话框。
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图 307 通常上述工作完成后需对 SimotionD 集成的 CU320 进行速度环的优化，详细步骤请参照 “SINAMICS_120”的相关手册。
PC 内存建议 1G，带以太网卡
3. 软件安装注意事项
在安装这些工具软件时，建议用户将 Windows 操作系统的默认语言切换到英文，否则在安 装过程中可能会出现错误而退出安装。
在控制面板的“区域选项”（Win2000）或“区域与语言选项”（Win XP）中，可以进行 切换。
6
7
第四章 创建新项目
图 323 2．项目编译后进行联机操作，下载 Simotion D 的轴（Axis）配置
图 323 提示！：第一次下载组态，需要的时间较长，以后再下载时间很短。
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第六章 使用“Control panel”调试轴
1．按图 324，双击“Control panel”，在屏幕下方出现调试控制面板。
图 324
2. SIMOTION D435 硬件结构图
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第三章 工具软件 SCOUT 4.002
天丰泰自动焊锡运动控制系统使用手册说明书
天丰泰自动焊锡运动控制系统使用手册深圳天丰泰科技股份有限公司地址：深圳市宝安区新桥街道芙蓉工业区赛尔康大道鑫丰源工业园C栋4楼电话：*************传真：*************目录第一章概述 (1)1.1硬件 (1)1.2软件 (2)1.3配件 (3)1.4主板底板安装尺寸图(高：42mm) (5)1.5接口示意图 (6)1.6可编程输入输出接口说明 (7)1.7按钮及指示灯接口说明 (7)1.8电机轴信号接口说明 (8)1.9限位信号及回原点信号接口说明 (8)第二章主界面及按键说明 (9)2.1主界面说明 (9)2.2手持编程器按键说明 (10)2.3程序选择及对准烙铁头按键说明 (13)第三章编程的基本方法说明 (14)3.1单位符号解释 (14)3.2焊锡加工程序结束的约定 (14)3.3焊锡程序运行方式 (14)第四章菜单1 (15)4.1第1页 1.文件名编辑 (15)4.2第1页 2.生成默认焊锡参数 (15)4.3第1页 3.编辑多个编程点 (16)4.4第1页 4.设置标号 (17)4.5第1页 5.阵列 (17)4.6第1页 6.阵列展开操作 (17)4.7第1页7.调用子程序 (18)4.8第1页8.调用文件 (18)4.9第1页9.程序跳转 (18)4.10第2页 1.有限次数循环 (18)4.11第2页 2.程序结束或返回 (19)4.12第2页 3.延时 (19)4.13第2页 4.暂停 (19)4.14第2页 5.输入信号编程 (19)4.15第2页 6.输出信号编程 (19)4.16第2页7.工件计数器 (20)4.17第2页8.回空闲停留位置 (20)4.18第2页9.回原点 (20)4.19第3页 1.清洗烙铁头 (20)4.20第3页 2.区分Y轴输出编程 (20)4.21第3页3/4.XYZ轴位移 (20)4.22第3页 5.区分Y轴延时 (20)4.23第3页 6.区分Y轴暂停 (21)4.24第3页7.A轴位移 (21)4.25第3页8.送锡开启/关闭 (21)第五章菜单2 (22)5.1第1页 1.手动校准参考点设置 (22)5.2第1页 2.手动校准 (23)5.3第1页 3.Z轴下移限制值设置 (23)5.4第1页 4.空闲停留点坐标设置 (23)5.5第1页 5.烙铁头清洗动作设置 (23)5.6第1页 6.烙铁头清洗速度设置 (24)5.7第1页7.烙铁头清洗位置设置 (24)5.8第1页8.急停时输出信号设置 (24)5.9第1页9.输出信号初始化设置 (24)5.10第2页 1.匀速调试速度设置 (25)5.11第2页 2.工件计数器设置 (25)5.12第2页 3.焊接次数计数器设置 (25)5.13第2页 4.执行多少次后回原点 (25)5.14第2页 5.中途停止设置 (25)5.15第2页 6.点焊参数设置（当组别功能打开时） (26)第2页 6.空移速度设置（当组别功能关闭时） (26)5.16第2页7.拖焊参数设置（当组别功能打开时） (27)第2页7.烙铁温度参数设置（当组别功能关闭时） (27)5.17第2页8.拖焊过程变速及出锡设置（当组别功能打开时） (28)第2页8.接触焊点动作设置（当组别功能关闭时） (28)5.18第2页9.旋转轴动作方式设置 (28)5.19第3页 1.物理起始角度 (28)5.20第3页 2.完成提起高度设置 (28)5.21第3页 3.拖焊速度设置 (29)5.22第3页 4.送锡与退锡参数设置 (29)5.23第3页 5.抖动设置 (30)5.24第3页 6.返回设置 (30)5.25第3页7.拖焊过程变速及出锡设置 (30)第六章菜单3 (31)6.1第1页 1.移动到指定坐标 (31)6.2第1页 2.加工文件复制 (32)6.3第1页 3.DXF文件转换 (32)6.4第1页 4.对当前文件锁定/解锁 (32)6.5第1页 5.对机器高级锁定/解锁 (33)6.6第1页 6.当前文件锁定密码设置 (33)6.7第1页7.机器高级锁定密码设置 (33)6.8第1页8.输入口名称编辑 (33)6.9第1页9.输出口名称编辑 (33)6.10第2页 1.按键声音设置 (33)6.11第2页 2.小键盘锁定/解锁 (33)6.12第2页 3.浏览文件名 (33)6.13第2页 4.设备信息 (33)6.14第2页 5.程序版本信息 (34)6.15第2页 6.更新应用程序 (34)6.17第2页8.更新DSP程序 (35)6.18第2页9.查看输入信号状态 (35)6.19第3页 1.查看按键输入状态 (35)6.20第3页 2.从光标地址开始运行 (35)6.21第3页 3.运行指定的区域 (36)6.22第3页 4.输出信号查看与控制 (36)第七章菜单4 (37)7.1第1页1—4.XYZA轴参数设置 (37)7.2第1页 5.设置或修改密钥 (37)7.3第1页 6.日期/时间设置 (37)7.4第1页7.限制使用时间设置 (38)7.5第1页8.设备名称编辑 (38)7.6第1页9.公司名称编辑 (38)7.7第2页 1.启动/停止速度设置 (38)7.8第2页 2.各项加速度设置 (38)7.9第2页 3.各项最大速度设置 (38)7.10第2页 4.回原点速度设置 (38)7.11第2页 5.手动移动速度设置 (39)7.12第2页 6.更新拼音输入法 (39)7.13第2页7.更新开机画面 (39)7.14第2页8.系统参数文件复制 (39)7.15第2页9.设置急停开关模式 (39)7.16第3页 1.设置开机回原点模式设置 (39)7.17第3页 2.XY轴移动方式设置 (39)7.18第3页 3.送锡器参数设置 (40)7.19第3页 4.输入功能端口配置 (40)7.20第3页 5.输出功能端口配置 (40)7.21第3页 6.输入端口使用模式 (40)7.22第3页7.设置Y轴数 (41)7.24第3页9.A轴是否允许负角度 (41)7.25第4页 1.光栅保护设置 (41)7.26第4页 2.红绿灯设置 (42)7.29第4页 3.功能设置 (42)7.30第4页 4.系统参数初始化 (42)第八章默认参数设置菜单 (43)附件1 (44)使用时间限制设置方式 (44)第一章概述恒控科技自动焊锡运动控制系统具有3-5个电机控制轴，可支持龙门式三轴、三轴+旋转轴、三轴+2Y 轴、三轴+2Y轴+旋转轴自动焊锡运动控制，基本满足了现有的龙门式自动焊锡控制方式的需要。
SIMOTION D系统组态及调试入门
而作为控制系统的工程工具，SCOUT 除了能实现以上功能外，还能进行以下工作： • 轴控制参数的设定 包括轴的机械参数、回零点方式及运动性能参数的设定。 • 控制程序编辑 包括运动控制、逻辑控制以及工艺控制。运动控制任务的图形化编程运动控制图 (MCC) 可以以流程图的方式对机器程序顺序进行图形化编程。程序也可以用LAD及FBD编程。 对于复杂的逻辑控制、数学运算及运动控制还可以用ST结构化编程语言进行编程。这 三种编程方式均集成在SIMOTION SCOUT软件中。
SIMOTION 特别关注其 SCOUT 工程开发系统的用户友好性。 运动控制、逻辑控制与工艺控制 的工程开发，以及驱动器的组态与调试，均是由一个系统完成的。 实际上所有任务的处理均 可用图形方式完成，包括组态、编程、测试及调试。 友好的用户提示信息，实用的帮助功 能，自动的检查功能简化了任务的完成过程，特别适合于第一次编制运动控制程序的用户。 SCOUT 的所有工具均被集成在一起，并具有统一的形式。
SIMOTION D 系统组态及调试入门
SIMOTION D System Configuration And Commissioning Getting Start
快速入门
Edition 03/ 2007
摘要 本文介绍了 SIMOTION D 运动控制系统项目的建立、系统调试及运动控制程序的编写。 关键词 SIMOTION D 运动控制系统、项目建立、调试、编程 Key words SIMOTION D Motion Control System、Create Project、Program
运动控制系统第七章新版
伺服（Servo）
意味着“伺候”和“服从”，广义的伺服系统是 指精确地跟踪或复现某个过程的反馈控制系统， 也可称作随动系统。而狹义伺服系统的被控制量 （输出量）是负载机械空间位置的线位移或角位 移，当位置给定量（输入量）作任意变化时，系 统的主要任务是使输出量快速而准确地复现给定 量的变化，又称作位置随动系统。
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7.3.2 交流伺服系统 控制对象的数学模型
用交流伺服电机作为伺服系统的执行电机，称作 交流伺服系统。常用的交流伺服电机有三相异步 电动机、永磁式同步电动机和磁阻式步进电动机 等。无论是异步电动机，还是同步电动机，经过 矢量变换、磁链定向和电流闭环控制均可等效为 电流控制的直流电动机，现以三相异步伺服电机 为例分析之。
2. 伺服系统控制器
控制器是伺服系统的关键所在，伺服系统的控制 规律体现在控制器上，控制器应根据位置偏差信 号，经过必要的控制算法，产生功率驱动器的控 制信号。
位置传感器
1.电位器 2.基于电磁感应原理的位置传感器 3.光电编码器 4.磁性编码器
光电开关是一种位置检测装置，通常分为发射器和接收 器两部分。工作状态下，发射器发出调制光，受到待检 测物体的反射或阻断时，会造成接收器入射光强度的变 化，从而引起输出电流的变化，经信号处理改变输出开 关状态即可达到检测目的。光电开关属于无接触式位置 传感器，其输入与输出之间没有电磁联系。相对于接触 式测量，光电开关寿命长、抗电磁干扰能力强。按封装 方式，光电开关可分为自包含式、光纤式、远距式；按 扫描方式，光电开关可分为对射式、漫反射式、镜反射 式、槽式、光纤式和远距式光电开关。
Simotion_D_V4.0_快速入门
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第七章 Simotion D 运动控制程序
1. 位置轴的点动、绝对定位及相对定位演示程序
任务：使用 LAD 梯形图编程方式，用系统提供的 PLCopen 功能块编写“位置轴的点动、绝对定 位及相对定位”，用 Simotion D435 演示装置来完成。 程序分配如下： “MoveAxis”程序控制单元中包含有以下几个控制程序：
针对这种趋势和需求西门子公司推出了全新的解决方案： SIMOTION 运动控制系统：
• 由一个系统来完成所有的运动控制任务 • 适用于具有许多运动部件的机器 SIMOTION 提供了最佳的运动控制解决方案。
应用领域 • 从简单的速度轴控制到复杂的多轴电子凸轮插补 • 从几个轴的同步运行到上百根轴的高精度的角同步 关注的领域： • 纺织 • 印刷 • 橡胶塑料 • 包装 • 金属压机 • 连续物料加工 其他
包括运动控制、逻辑控制以及工艺控制。运动控制任务的图形化编程运动控制图 (MCC) 可以以流程图的方式对机器程序顺序进行图形化编程。程序细节可以由LAD及FBD编程， 对于复杂的逻辑控制、数学运算及运动控制还可以用ST结构化编程语言进行编程。这三 种编程方式均可以集成在SIMOTION 系统中。 • 凸轮曲线设定
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图 305A 6．编译并下载 simotionD 组态。 要想与集成的 Sinamics 联机，必须先下载组态。
图 306 出现提示，选择“NO”，并关闭硬件组态对话框。
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图 307 通常上述工作完成后需对 SimotionD 集成的 CU320 进行速度环的优化，详细步骤请参照 “SINAMICS_120”的相关手册。
1. SIMOTION D 介绍:
安装技术 通常控制轴数 驱动连接器 分布式外设 集成 I/O PROFIBUS 接口 Ethernet 接口 PROFINET 接口 DRIVE-CLiQ 接口
7第七章+平衡功能的评定
有限稳定性分析—LOS
定量一个人在有意识的情 况下可以移动身体重心的 最大距离，即在不失去平 衡、不移动、没有任何辅 助物品的情况下，按照给 出的方向倾斜身体
应变能力测试—ADT
足趾向上/向下
•踏板按照向上和/或向下的方向的旋转引出病人的自发运动反应 •评定病人在支撑表面发生不规律的或是未预料的改变时将身体的摇摆控制在 最小的能力
坐姿-立姿变换分析—Sit to Stand (STS)
测试病人由坐姿转化为立姿的 能力。主要的参数有将身体重 心由座位上提升至足部的能力， 扩展开来还有身体在直立姿态 时保持重心的能力。
加速分析—Forward Lunge (FL)
本测试定义病人在用一条腿 跃进或是行走时的特性。测 试主要得出得参数有距离、 时间、冲击力等。
确定是否存在平衡障碍
确定障碍的水平或程度 寻找和确定平衡障碍的发生原因 指导制定康复治疗计划 监测平衡功能障碍的治疗和康复训练的疗效
跌倒风险的预测
特殊职业选拔需要（如飞行员、宇航员）
平衡评定方法
1、临床观察（observation）
2、采用量表评定(scale) 3、实验室评定 平衡测试系统 (Balance evaluation system, BES )
多中心型
重心移动轨迹：总轨迹长、单位面积轨迹长 重心摆动的范围：可以判定平衡障碍的程度 移动中心点的偏移距离：反映COG偏移方向及程度 Romberg率：直立位下闭眼和睁眼的外周面积比值，用
于判断平衡障碍的性质。视觉障碍、迷路障碍及脊髓 后索障碍时，Romberg率显著增加。
注意事项
测试时保持环境安静，不要说话或提示
第七章 状态转移图与步进梯形指令
➢ 为了使小车能够按照工艺 要求顺序地自动循环各个 生产步骤。我们将小车的 各个工作步骤依工作顺序 连接成图所示，将图中的 “工序”更换为“状态”， 就得到了状态转移图。
➢ 状态编程的一般思想为：
➢ ①将一个复杂的控制过程 分解为若干个工作状态。
➢ ②弄清各状态的工作细节 （状态的功能、转移条件 和转移方向）。
x0x1x2液压进给装置运动示意图y0offoffy1x3液压油缸液压进给装臵运动控制应用范例x0x1x2单序列结构液压进给装置运动示意图y0offoffx3液压油缸输出点y0有效活塞杆向运行左行示意x0x1x2单序列结构液压进给装置运动示意图y1offoffx3液压油缸输出点y1有效活塞杆向右运行右行示意x0x1x2单序列结构液压进给装置运动示意图y1offoffx3液压油缸y0控制开关转换条件限位开关限位开关限位开关按钮开关起动辅助继电器m0m1m2m3m4x0x1x2单序列结构液压进给装置运动示意图y0offoffx3进给装置顺序动作要求y1初始状态
又叫状态转移图，是一种通用的技术语言。主要由 步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成。
转换条 件
有向连线
每一步所 完成的工
作
将系统的一个 工作周期划分 为若干个顺序
相连的阶段
步
动作或命令
转换条件
使系统由前级 步进入下一步 的信号称为转
换条件
状态器（继电器）S
状态器S是构成状态转移图的重要软元件，它与 后续的步进梯形指令配合使用。通常状态继电器软元 件有下面五种类型：
就是针对顺序控制系统的一
种专门的设计方法。这种设计方
法很容易被初学者接受，对于有 经验的工程师，也会提高设计的 效率，程序的调试、修改和阅读 也很方便。
运动技能学习与控制课件第七章运动技能的协调控制
三、时间协调 双手用不同的节奏同时敲击
四、空间协调
双手同时完成有不同轨迹的操作任务
线
单手
双手 相同图形
圈
双手 不同图形
单手
双手 相同图形
双手 不同图形
第四节 其他类型的协调
单侧肢体协调
上下肢协调
双人间协调
多人间协调
复习思考题
1.如何应用速度准确性权衡来提高动作的准确性？ 2.动力系统理论的主要观点是什么？ 3.列举几项非连续性动作技能，并描述他们的协调控制过程。 4.简述人类步态转换的过程及影响因素。
大多数情况下，较慢的动作准确性较高。
菲兹定律的理论假设
间歇反馈假说 刺激-时机假说 多重运动假说
（二） 时间、动作距离与动作准确性
动作距离（D)和动作时间（MT)这两个独立的因素 组合在一起也会影响动作的准确性。Schmidt在研究 中发现，动作的误差与动作的平均速度（D/MT值）呈 线性关系。随着动作速度的增加，动作误差就会呈线 性增加。
• 有些动作非常容易完成，比如双手同时上举或后摆； • 有些动作不容易完成；比如用双手同时拍打出两种
不同的节奏。
理论基础： 1、基于运动程序的运动控制理论 2、基于自组织系统的动力系统理论
二、速度—准确性权衡
速度—准确性权衡的含义
在一些要求快速而准确的运动项目中,人们会根据不同的 实验要求与自己的主观情况，建立一个权衡反应速度与反应准 确率的标准来进行动作反应，有时会以牺牲准确率为代价去换 取反应速度，而有时则会以牺牲反应速度为代价去换取反应准 确率，这就是反应速度--准确率权衡现象。
抓握与Fitts定律
二、书写动作
二、双手协调
运动技能学习与控制课件第七章运动技能的协调控制ppt
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
四、空间协调
双手同时完成有不同轨迹的操作任务
线
单手
双手 相同图形
圈
双手 不同图形
单手
双手 相同图形
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第二节 非连续性运动技能的协调控制
一、抓握运动
两个动作：伸手 & 抓握 协调控制：手 & 手臂 影响因素
物体的距离、大小 手的移动轨迹、手指张开的大小 动作时间、人的意图
四、眼-头-手的协调
当目标物意外出现在 视野的某个位置，眼睛必 须尽快地锁定目标物，以 便为视觉信息的加工提供 充足的时间。在这种情况 下，眼睛、头和手是如何 达到协调的呢？
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（二）击中目标
击中一个运动目标涉及到对这 一目标的空间和时间拦截。
现有研究显示，不同水平运动 员相同动作的眼—头—手的协调模 式不同。
Bahill等（1984）的研究发现，优秀球员用视觉跟 踪球的距离比一般球员要远。不考虑投球的速度，优秀运 动员采用一致的视觉追踪模式，并且每次准备击球的姿势 都非常一致。
二、双手协调
（二）双手协调的空间同化效应
当两只手在同时运动时， 两只手之间是如何相互影响的？
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第6、7章
第6章习题解答6-1 一台三相笼型异步电动机铭牌数据为：额定电压V U N 380=，额定转速m in /960r n N =，额定频率Hz f N 50=，定子绕组Y 联接。
由实验测得定子电阻Ω=35.0s R ，定子漏感H L s 006.01=，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感H L m 26.0=，转子电阻Ω=5.0'r R ，转子漏感H L r 007.0'1=，转子参数已折合到定子侧，忽略铁心损耗。
（1）．画出异步电动机T 型等效电路和简化等效电路；（2）．额定运行时的转差率N s ，定子额定电流N I 1和额定电磁转矩；（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I ；（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率m s 和临界转矩m T ，画出异步电动机的机械特性。
解：（1）．异步电动机T 型等效电路和简化等效电路R L 'LL 'L（2）．额定运行时的转差率100096041000100N s -==根据简化等效电路，定子额定电流1N I =额定电磁转矩'2113pr e NNn R T Is ω=，其中，160605031000N p f n n ⨯===，12N f ωπ=（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I =（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω和临界转矩em T =异步电动机的机械特性eT ns n 1emms 06-2 异步电动机参数如6-1题所示，画出调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性，计算临界转差率m s 和临界转矩m T ，分析气隙磁通的变化，在额定电流下的电磁转矩，分析在恒转矩负载和风机类负载两种情况下，调压调速的稳定运行范围。
解：调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性T en s临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω12N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N≈23N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N ≈带恒转矩负载L T 工作时，稳定工作范围为0m s s <<，带风机类负载运行，调速范围01s <<。
运动控制系统电子教案
《运动控制系统》教案绪 论(1学时)教学目的、要求：本节主要介绍课程的性质、任务、特点以及自动控制系统中的一些基本概念 教学方式：采用多媒体课件。
教学设计：最初接触这一门课程，首先介绍课程的性质、解决任务、工程中的地位以及本课程的特点。
讲解清楚教材的特点，选用教材的依据以及教师的讲解思路。
初步使学生建立起本门课程的知识框架，用实际的工程事例激发学生的学习兴趣。
一、课程的性质、任务、特点、分类及工程应用性质：理论与实践紧密结合的、自动化专业学生必修的专业技术课。
任务：研究自动控制系统的控制规律、研究交直流的各种调速方式。
特点：1）综合性强:涉及到的课程较多电子技术、变流、电拖、自控原理等；2）实践性强: 与工程实际相联系；3）通用性强:工程应用实例：机床的控制、家用电器、电力拖动实验三个 共8学时，其中6学时为必做实验，2学时为选做实验。
其特点：实践性强，时间占用较长。
二、讲课方式：多媒体讲解、黑板上讲解、课堂讨论、自学。
讲授方法有：传统式、启发式、逆向式、讨论式、探究式，展示最新科学技术等方式。
三、参考文献：孙树朴等，《电力电子技术》，中国矿大出版社，2000，北京。
张明达，《电力拖动自动控制系统》，冶金工业出版社，1983，北京。
贺益康等《电力电子技术》，浙江大学出版社；四、考核方式：笔试70分，实验10分，科技论文10分，作业及课堂表现10分，科技活动奖励5分。
五、电力拖动自控系统一般概念（自动控制原理中已经学过）1、开环系统控制系统的分类运动控制系统 过程控制系统、计算机控制系统2）闭环系统增设了控制及反馈装置，利用实测的参数作为反馈信息量，与原先设定的指令相比较，以完成自动调节作用。
3）综合自动化控制4）系统的性能指标一）系统的稳定性。
当扰动或给定值发生变化时，输出量将会偏离原来的稳定值。
这时，通过内部自动调节，系统可能回到（或接近）原来的稳定值或跟随给定值稳定下来。
二）系统的动态性能指标。
运动技能的学习与控制第七章
第七章动作准备Action Preparation Concept: performing voluntary, coordinated movement requires preparation of the motor control systemAfter completing this chapter, youwill be able to1、Discuss why reaction time (RT) can be an index of preparation require to perform a motor skill.2、Explain how Hick’s law describes the relationship between the number of alternatives in a choice-RT situation and RT.3、Describe various task and situation characteristics that influence action preparation.4、Describe various performer characteristics that influence action preparation.5、Discuss several motor control activities that occur during action preparation.动作准备•是指发生在动作意图和动作开始之间的活动；有时也用术语动作计划来代表这种活动。
应用•要求听（视觉）觉信号来提醒竞赛者做好准备：•跑步----听觉•游泳----听觉•多项飞碟----视听觉•有意动作之前都会有一段时间间隔，是运动控制系统根据环境做准备：•拿起杯子之前的延迟；•看到另一辆车，脚从加速板移到刹车板。
讨论焦点•动作的意向和动作本身开始之间发生了什么？讨论问题：第一，不同的技能表现内容和个体因素是怎样影响准备过程的；第二，动作控制系统到底做了什么样的准备，使准备成为任何活动表现中非常重要的部分。
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晶闸管调压装置 转速反馈装置
系统结构图与静特性图如下：
异步电动机等
图 7-8 转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统原理图
图 7-9 转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统静特性图
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.4 速度闭环控制下调压调速系统的组成和工作原理
异步电动机调压调速系统和直流电动机调压调速系统 最大的不同：
通过坐标变换，把交流电动机的定子电流分解成转矩分量和励磁分量分别控制， 解决了交流电动机转矩和磁通的控制问题，获得和直流电动机相仿的高动态性能
7.1： 交流调速系统的基本分类
交流调速系统的分类：
交
流
异步电动机调
电
速系统
动
机
调
速
系
同步电动机调
统
速系统
转差功率消耗型 转差功率回馈型 转差功率不变型
降压调速 转差离合器调速
图 7-3
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.2 晶闸管相控三相交流调压主电路结构
~
若异步电动机需要可逆运行和制动电路，则可采用如图7-4 所示晶闸管反并联异步电动机可逆和制动电路
1、 正转运行时，由晶闸管1~6控制
9
7
5
3
1
10
8
2
6
4
2、 反转或反接制动时，由晶闸管1、4和7~10提供逆相序电源控制
7.2.1 异步电动机调压调速的工作原理
异步电动机传递电磁功率
其中同步机械角转速
（7-1） （7-2）
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.2 晶闸管相控三相交流调压主电路结构
具有体积小
晶闸管组成调压器成为交流调压器
优点
重量轻 惯性小
的主要形式
控制方便
结构
一般用三对晶闸管反并联或三个双向
晶闸管分别串接在三相电路中
7.1： 交流调速系统的基本分类
异步电动机：转差功率不变型 特点
转差功率只有转子铜损，无 论转速高低，转差功率基本不变
变极对数 缺 点
变压变频
有级调速 应用场合有限
应用广泛，成本高
优 点
系统效率更高
7.1： 交流调速系统的基本分类
同步电动机：
结 定转子同步
构
特
性
极对数固定
没有转速差，也就没有转差功率 不能通过变极对数进行调速
速度比较环节： 速度调节器：PI调节器 晶闸管交流调压器： 电动机输入与输出关系： 转速反馈环节:
（7-6） （7-7）
图 7-8 转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统原理图
（7-8） （7-9）
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.5 基于稳态模型的等效结构图
二者之间的关系可根据电动机的输入、输出关系计算
只能：变压变频调速
从频率控制方式分：他控和自控变频
自控变频调速有时又称作无换向器电动机调速，或无刷直流电动机调速
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.1 异步电动机调压调速的工作原理
根据电机学原理，在下述
三个假设条件下： 稳态等效电路
①忽略空间和时间谐波；
②忽略磁饱和；
③忽略铁损
7.2： 异步电动机调压调速系统
图7-10 异步电动机变压调速系统静态结构框图
7.3： 调压调速的应用
7.3.1软启动器 1. 软起动器工作原理
调压调速控制除了在调速系统中应用以外，还用于
软启动器 轻载降压节能运行
（7-1）
起动电流 令 s=1
（7-2）
能耗制动时，可根据控制要求选择几个晶闸管不对称工作，如让晶闸
3、 管1、2、6导通，其它晶闸管都关断，这时定子绕组流过的是半波直
流电流，对旋转着的电动机转子产生制动作用
M 3~
图 7-4
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.3 异步电动机调压调速的机械特性 机械特性：就是转矩与转速的关系
（7-2）
因此，要想获 得高性能控制
负载转矩发生变化或电源电压波动，电动机转速 都会随之波动特别是低速时波动尤为明显
交流调速系统必须引入速度反馈，在速度闭 环控制下，使异步电动机具有较硬的静特性。
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.4 速度闭环控制下调压调速系统的组成和工作原理
调节器ASR
转速负反馈闭环交流调压调速系统由
第七章
交流调压调速系统
学习内容
7.0 引言 7.1 交流调速系统的基本分类 7.2 异步电动机调压调速系统 7.3 调压调速的应用
引言：电力拖动系统的发展
20世纪70年代以前 高精度的调速系统都是使用直流电力拖动
20世纪70年代以后
调速范围广 静差率小 稳定性好 动态性好
发明了矢量控制使交流电力拖动飞速发展
常见的调速方法
1）降电压调速；2）转差离合器调速；3）转子串电阻调速
7.1： 交流调速系统的基本分类
异步电动机：转差功率回馈型
特点
缺
点
除转子铜损外，大部分转差功率在转子
侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能
馈送的功率越多
优
点
要增加一些设备 系统效率较高
常见的调速方法
绕线转子电动机串级调速，双馈电动机调速
此时， 调节定子电压，能得到较宽的调速范围，而且
在堵转力矩下工作也不致烧坏电动机
特性太软，常不能满足生产机械的要求，低速
缺点：
时过载能力差，负载波动，电动机转速变化大
图7-7 高转子电阻电动机在不同电压下的机械特性
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.3 异步电动机调压调速的机械特性
以上是开环调速
转子串电阻
绕线转子串级调速 双馈电动机调速 变极对数调速 变压变频调速
转差功率不变型 变压变频调速
7.1： 交流调速系统的基本分类
异步电动机：转差功率消耗型
缺 点 特点 全部转差ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ率都转换成热能
消耗在转子回路上
优 点
系统效率最低 恒转矩负载时是以增加转 差功率消耗换取转速降低
系统结构简单，设备成本最低
前者存在失控区
最小输出电压
下的机械特性是闭环系统静特性左边的极限，额定
电压 下的机械特性是闭环系统静特性右边的极限，当负载变化达到两侧的
极限时，闭环系统便失去了自动调节作用，回到开环机械特性上工作。
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.5 基于稳态模型的等效结构图
如图7-8所示，异步电动机闭环调压调速系统，各环节关系如下:
式7-2对s求导可求出临界转差率 最大转矩
（7-3） （7-4）
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.3 异步电动机调压调速的机械特性
图7-5 异步电动机风机类负载在不同电压下的机械特性
图7-6异步电动机恒转矩负载在不同电压下的机械特性
7.2： 异步电动机调压调速系统
7.2.3 异步电动机调压调速的机械特性 转子串电阻 电动机在恒转矩负载下能实现低速稳定运行而不至过热