程宪平机电传动与控制第三版
PLC钻床主轴进给控制系统程序的设计说明
第十四组题目：钻床主轴进给控制系统程序设计控制要求：钻头从初始位置开始向右进行钻深孔工作，钻孔过程中，钻头向右钻一段距离后返回初始位置，然后再向右钻一段距离后再返回初始位置，如此反复，完成钻深孔工作过程。
钻头初始位置在原点（光电开关SQ1处），按下启动按钮SB1,钻头进给至SQ2光电开关处后返回原点，然后再进给至SQ3光电开关处后返回原点，依此类推，最后返回原点停止，至此完成钻床主轴进给控制系统全过程。
工艺流程图：钻床主轴工作示意图按照任务书的要求，完成控制设计。
0.前言PLC = Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
编程序控制器简称PLC，是一种以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和传统的继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，是专门为工业控制应用而设计的一种通用控制器，近年来在工业生产的许多领域，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门得到了广泛的应用，已经成为工业自动化的三大支柱之一。
由于PLC的应用日益广泛，学习和掌握其原理与应用设计对于工业领域的广大科技工作者以及大专院校电气和机电等有关专业的学生而言很有必要目录0. 前言1. 课程设计的任务和要求 1.1 控制要求1.2 课程设计任务书1.3 设计思想2. 总体设计2.1 操作面板示意图2.2 端子分配图3. PLC程序设计3.1 顺序功能图3.2 PLC控制梯形图4. 程序模拟调试说明5. 结束语6. 参考文献1.1.3 设计思想满足设计要求，设备要求设置多种工作方式，手动和自动（包括连续，单周期）工作方式。
第1第2章机电传动动力学基础(第三版)PPT课件
3.“机电传动控制”课程的性质和任 务
1) 课程性质 该课程是机械类专业的一门必修的专业基础课,是机
电一体化人才所需电知识的驱体.它将电机,电器,继电器 -接触器控制,PLC,电力电子技术,自动调速系统有机地 结合在一起. 2) 课程内容 全书13章,分为5个单元: (1)机电传动系统的动力学基础和过渡过程; (2)电机及继电器-接触器控制系统; (3)可编程序控制器; (4)电力电子技术的基本知识; (5)自动调速系统.
7
3) 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.
8
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.
折算时,可以折算到电动机轴上(高速轴),也可以折 算至低速轴上.
17
旋转运动
直线运动
三轴旋转运动折算至电动机轴上
1.负载转矩的折算
TL
TL/ C
式中,
c -传动效率;
式中,速比
j1
nM n1
jL
nM nL
3.飞轮转矩的折算
GDZ2GDM2GjD 1212GjD L2L2
2.转动惯量的折算
机电传动控制(第三版)
邓星钟 主编
“机电传动控制(第三版)”多媒体课件 湖南理工学院张万奎 2005年
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
程宪平机电传动与控制第三版共31页
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
程宪平机电传动与控制第三 版
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
程宪平 机电传动与控制(第三版)0绪论
一种频率的交流电变为另一种频率的交流电？
电 动 机 启 动 器
交流 电动机
直流 发电机
直流 电动机
交流 发电机
三相 f2 交流 电源
控
制
系
统
21
绪论 机电传动与控制
2 机电传动及其控制系统的发展概况
机 电 传 动 控 制
典型的电力电子系统框图
输入 输出
电源
电力设备 电力网络 蓄电池 太阳能 风能 ……
主电源
晶闸管 调压装置
控制方式
测速 发电机
转速负反馈 降压调速 闭环控制系统
24
绪论 机电传动与控制
2 机电传动及其控制系统的发展概况
380V工频电源
机 电 传 动 控 制
控制系统举例
PLC 变频器
自耦 变压器
水位计
接触器组
远传压力表
水泵
25
绪论 机电传动与控制
控制系统举例
机 电 传 动 控 制
2 学时
6 学时 14 学时 4 学时 4 学时 2 学时
合 计 44
绪论 机电传动与控制
生产过程的专业关系
机 电 传 动 控 制
电气、仪表、计算机专业 （自动化控制）
电源 控制设备 电动机
生产工艺专业
机电传动系统示意图
传动装置 工作机构
机械设备专业
34
绪论 机电传动与控制
生产过程的专业关系
生产厂 主 专 业 辅 助 专 业
26
绪论 机电传动与控制
控制系统举例
机 电 传 动 控 制
27
绪论 机电传动与控制
3 课程的性质和任务
“机电复合型”人才，应该掌握 机、电、液、计算机等综合控制系统的技术。 在综合控制系统中的电控系统，主要包含： 弱电控制（如计算机控制技术） 强电控制（如伺服驱动控制技术） 强电控制的内容，一般安排在几门课程中，如： 电气控制技术、可编程序控制器、电机与电力拖动、 电力电子技术、伺服驱动技术、自动控制系统。 “机电传动控制”课程建立了一个崭新的课程体系，把 机电一体化技术的强电控制知识都集中在这一门课程中。
机电传动控制第三版课后答案
机电传动控制第三版课后答案【篇一：《机电传动控制》冯清秀版课后习题答案】第二章2.1答：运动方程式：tm?tl?jd?dttm?tl?tdtd0时：系统加速； td=0 时：系统稳速；td0时，系统减速或反向加速2.2答：拖动转矩：电动机产生的转矩tm或负载转矩tl与转速n相同时，就是拖动转矩。
静态转矩：电动机轴上的负载转矩tl，它不随系统加速或减速而变化。
动态转矩：系统加速或减速时，存在一个动态转矩td，它使系统的运动状态发生变化。
2.3答：a匀速，b减速，c减速，d加速，e减速，f匀速2.4答：在多轴拖动系统情况下，为了列出这个系统运动方程，必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。
由于负载转矩是静态转矩，所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。
jz?jm?j1jl216??2.5??2?2.8(kg?m) 222j1jl315nm950?dnl??0.24?59.4??59.4(r/min)v???0.37(m/s)j1j24?460j360?22z2m2.8答：nl?fv2gd??gd?2nm100?0.372gd?(1.1~1.25)?1.05?365??1.16~1.32n?m229502z2.9答：恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。
2.10答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。
位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向无关。
2.11答：（d）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。
3.1答：转子在主磁通中旋转，要产生涡流和磁滞损耗，采用硅钢软磁材料，可减少磁滞损耗，而采用“片”叠压成，可减少涡流损耗。
3.3答：因为t?kt?ia?tl?常数所以，当改变电枢电压或电枢串电阻时，ia均不变。
n?由rau?tke?kekt?2知n会变化。
3.4答：因为↑时，→e ↓，所以：ee1 3.6答：p1?inun?pn?nin?pnun?n?7.5?1000?38.52(a)220?0.885p7.5tn?n?9550??47.75(n?m)nn15503.8答：?pnra??0.50~0.75??1??uinn??un??i?nn0?ununnn?ke?nun?inrai?5.5?1000?110??1??0.172~0.258(?)?110?6262??n0?110?1000?1107~1170(r/m110?62(0.172~0.258)p5.5tn?n?9550??52.53(n?m)nn1000p5.5tn?n?9550??35.02(n?m)in?in?ifn?61?2?59(a) n1500n3.9答：n0?3.10110?1500ununnnn0??1680(r/min)?110?59?0.2ke?nun?ianra答：⑴n0?ununnn?ke?nun?inran0?220?1500?1559(r/min)220?34.4?0.242p6.5tn?n?9550??40.5(n?m)nn1500⑵在（1）中，?n?n0?nn?1559?1500?59(r/min)raratn2t??n，所以kk??netkekt?2?n当串入rad1?3?时，?n1??rad1?ra?rad1ra?rad1??t??n＝1＋?nn2??kekt?rara? ?n1?n0??n1?1559?790?769(r/min)5???n2??1＋(r/min)??59?1278?0.242?3???n1??1＋??59?790(r/min)?0.242??rad2?当串入rad2?5?时，?n2???1＋r???na??n2?n0??n2?1559?1278?281(r/min)⑶当u?un/2时，n01?unn1559u??0?＝779.5(r/min)ke?2ke?22n1?n01??n?779.5?59?720.5(r/min)当??0.8?n时，n01?unnu1559??0??1949(r/min)ke?0.8ke?n0.80.8?n1?rara159t?t＝?n??92.2(r/min)nn22222kekt?0.8kekt?n0.80.8n1?n01??n1?1949?92.2?1856.8(r/min)3.11答：因为tst=un/ra，ra很小，所以tst很大，会产生控制火花，电动应力，机械动态转矩冲击，使电网保护装置动作，切断电源造成事故，或电网电压下降等。
程宪平机电传动与控制(第三版)课件
步进电机的工作原理和控制方式
要点一
步进电机工作原理
要点二
控制方式
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机 电元件，通过按一定顺序给定子各相绕组输入脉冲信号， 实现转子转动。
通过改变输入脉冲的频率、数量和相序，可以控制步进电 机的转速、方向和位置。
伺服电机的工作原理和控制方式
伺服电机工作原理
启动控制
直流电机的启动控制包括直接启动和降 压启动两种方式，直接启动适用于小容 量电机，降压启动适用于大容量电机， 通过降低启动电流来保护电机。
VS
制动控制
直流电机的制动控制包括能耗制动、反接 制动和回馈制动三种方式，能耗制动通过 在电枢两端反接制动电阻实现，反接制动 通过在电枢两端反接电源实现，回馈制动 则是通过能量回馈实现。
电气传动的发展
随着电力技术的出现，直流电机、交流电机等电气 传动系统逐渐取代了机械传动。
控制理论的引入
随着控制理论的发展，现代的机电传动与控制系统 逐渐形成，并广泛应用于各个领域。
机电传动与控制的重要性和应用领域
80%
工业自动化
机电传动与控制是实现工业自动 化的关键技术之一，能够提高生 产效率和产品质量。
100%
智能制造
在智能制造领域，机电传动与控 制技术能够实现自动化生产线和 智能设备的控制。
80%
新能源领域
在新能源领域，如风能、太阳能 等，机电传动与控制技术能够实 现高效、可靠的能源转换和利用 。
课程的主要内容和学习方法
主要内容
机电传动与控制系统的基本原理、电机及其驱动、控制系统设计 、实践环节等。
程宪平《机电传动与控制（第 三版》课件
目
CONTENCT
机械手开题报告【范本模板】
南京大学毕业设计（论文)开题报告学生姓名：学号：专业：机械工程及自动化设计（论文）题目:机械手设计指导教师：2010年4月 4日开题报告填写要求1．开题报告(含“文献综述"）作为毕业设计(论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文)工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．“文献综述"应按论文的格式成文，并直接书写(或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量(不包括辞典、手册);4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408-94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。
如“2010年3月15日”或“2010—03—15"。
毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述摘要本文主要介绍了机械手的应用范围、机械手的组成及每个组成部分的作用、工作原理、国内外的发展趋势、发展前景和方向，机械手的应用、机械行业中使用机械手的意义，重点阐述了机械人的各个组成部分的发展趋势和应用场合。
关键词机械手发展趋势意义1 序言随着时代的不断进步，经济飞速发展,生活水平的逐年提高，人们的环保意识，自我安全意识也在不断加强，同时也使人们对各种产品的要求更高了，机械人显然更符合现在人们的需求。
机械手轻巧、制造成本低、工作效率高、噪声较小、低温起动性较好、使用和维护方便，已在机械、化工、医药、纺织、微电子、食品、运输等领域得到了越来越广泛的运用［1]。
控制电机第三版课后习题答案
第二章1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P252. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何? P73. 为了获得最大的直流电势，电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-104. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? P235. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。
(提示：在图中作一辅助线。
)正反向特性不一致。
6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。
(1) 试画出其绕组的完整连接图；(2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图；(3) 若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性；(4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距离，会出现什么问题?第三章1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定?答直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当Ø=常数时）根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变；加上励磁电流If不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。
2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33)，就会发现，当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻RL时，电动机的转速就下降。
试问这是什么原因?3. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样?答：最终电枢电流不变，转速升高4. 已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110 V，额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A，转速n=3600 r/m in, 它的电枢电阻Ra=50 Ω，空载阻转矩T0=15 m N·m。
程宪平机电传动与控制(第三版)课件
控制系统的设计方法
经典控制理论设计方法
经典控制理论主要采用根轨迹法和频 率法等设计控制器，以达到系统的稳 定性、快速性和准确性要求。
现代控制理论设计方法
现代控制理论主要采用状态空间法设 计控制器，以达到最优控制和自适应 控制等高级控制目标。
05
机电传动控制系统实例
Chapter
数控机床的传动控制系统实例
电动机的发明和应用，使得机械传动 和控制技术进入电气时代。
机电传动与控制的重要性
01
提高生产效率
通过精确的传动和控 制，实现自动化生产 ，提高生产效率。
02
保证产品质量
精确的传动和控制技 术可以保证产品质量 的稳定性和一致性。
03
降低能耗
优化传动和控制方式 ，降低能源消耗，实 现节能减排。
04
提高安全性
1 2
控制系统的定义
控制系统是由控制器、受控对象和反馈通路组成 的整体。
控制系统的分类
按照不同的分类标准，如控制方式、控制精度、 控制速度等，可以将控制系统分为多种类型。
3
控制系统的基本组成
控制系统由控制器、受控对象和反馈通路三部分 组成，其中控制器负责调节受控对象的输出，使 其达到预定的目标值。
控制系统的数学模型
自动化生产线的传动控制系统实例
自动化生产线概述
自动化生产线是一种高度自动化的生产流程，通过自动化 设备实现生产过程的连续性和高效性。
自动化生产线的传动系统
自动化生产线的传动系统主要包括传送带、提升机和传动 装置等部分，通过精确控制实现生产线的连续运转。
自动化生产线的控制技术
自动化生产线的控制技术主要包括可编程逻辑控制器、分 布式控制系统和传感器等，实现对生产线的精确控制。
机电传动控制-综合
☆
机
第1章 直流电机 第一部分
传 动 控 制
电
四,机电传动系统稳定运行的条件
3,判别稳定工作点的实用方法 在交点的转速以上存在 TM <TL(转速以下存在 TM >TL ) 则该点为稳定点,反之为不稳定点. 则该点为稳定点,反之为不稳定点.
1—异步电动机的特性 2—恒转矩型负载特性 3—恒功率型负载特性 4, 5—通风机型负载 固有机械特性
U I a Ra 转速 n= 方程 K eΦ
机械特性的 Ra U 一般表达式 n = T = n0 n 2 K eΦ K e K tΦ
Ra UN n= T 2 K eΦN K e K tΦN
① ② 各物理量 参考方向 电路原理图
⑴转矩方程式 T = KtΦIa 基本 方程式 ⑵电势方程式 E = KeΦ n ⑶电压平衡方程式 U=E+IaRa
③
机
第1章 直流电机
制动 降低电枢电压 启动 调速 ① U Ra n= T 2 K eΦN K e K tΦN
Rad1<Rad2<Rad3
电
反馈制动
(参见"P19例1-2","P33例1参见"P19例 2", P33例 5") 5") 反接制动 能耗制动
动 控 制
传
电枢串电阻 启动 调速 ② U Ra + Rad N n= T 2 K eΦN K e K tΦN
机电传动控制
教材: 机电传动与控制》 第二版) 教材:《机电传动与控制》(第二版) 程宪平 主编 华中科技大学
参考教材: 机电传动控制》 第三版) 参考教材:《机电传动控制》(第三版) 邓星钟 主编 华中科技大学
《机电传动控制》课程教学大纲
《机电传动控制》课程教学大纲课程编号：2301112151课程名称：机电传动控制英文名称：Mechanical & Electrical Transmission Control课程性质：专业核心课学时/学分：32/2考核方式：闭卷考试选用教材：先修课程：机电工程概论、电工电子技术、机械设计基础等。
适用专业及层次：机械设计制造及其自动化本科大纲执笔人：大纲审核人：一、课程目标通过本课程的教学，应使学生具备下列能力：1.具有足够的知识储备，能运用力学、工程材料学、电工电子学等相关知识和数学模型方法，推演、分析机械工程领域的复杂工程问题。
2.具有足够的知识储备，能够从系统角度将机械设计原理与方法、机械制造技术、机电液控制、数控技术等专业知识和数学模型方法，用于机械工程领域复杂工程问题解决方案的比较与综合，并从中体现机械工程领域先进技术。
3.能认识到解决机械工程相关问题有多种方案可选择，并能够通过文献研究寻求有效的解决方案。
4.能够针对机械工程领域特别是装备制造及汽车制造中特定需求的机械产品，完成机械单元（部件）及控制单元的设计。
二、课程目标与毕业要求的对应关系三、教学基本内容1.绪论（支撑课程目标2）使学生对机电传动控制有一个全面的、宏观的认识，了解常用的控制方法，熟悉机电传动控制技术现状与发展前景等。
（1）熟悉机电传动系统的构成和负载特性；（2）熟练掌握机电传动系统的运动方程式；（3）能够从动力学分析的角度提出加快机电传动系统过渡过程的方法。
课程思政切入点：引导学生向广大工程技术人员学习，培养学生善于钻研、不畏困难的工匠精神。
在工程案例中，培养学生精益求精的科学探索精神，提高学生的工程意识。
2.驱动用电动机（支撑课程目标1）使学生对常用的驱动用电动机有一个全面的了解，熟悉三相异步电动机的结构组成和机械特性，掌握其选用方法，做到“人尽其才、物尽其用”。
（1）了解直流电动机的基本结构和特点；（2）熟悉三相异步电动机的铭牌数据含义；（3）熟练掌握三相异步电动机的结构组成和机械特性。
机电传动控制第三版课后答案
习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。
拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。
静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。
动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。
2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。
TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。
2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）TM TL TM TLNTM=TL TM< TLTM-TL>0说明系统处于加速。
TM-TL<0 说明系统处于减速TM TL TM TLTM> TL TM> TL系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速TM TL TM TL TM= TL TM= TL系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。
这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。
所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。
转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。
转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。
2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多?因为P=Tω，T=G∂D2/375. P=ωG∂D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。
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在失去控制信号而单相运行时，正转矩或负转矩的最大
值均出现在sm＞1的地方。 交流伺服电动机的转速控制方式
① 幅值控制 ② 相位控制 ③ 幅相控制
5
机
第3章 控制电机
A0 A
正常工作点
电 传
3-1 伺服电动机 一、交流伺服电动机
动 控
制
“自转” 现象 B0
A0
“自转”现象 转子电阻
的消除
设计得
A 很大
重点
掌握常用控制电动机基本工作原理，运行特性与特点。
难点
交流伺服电动机“自转”现象及消除该现象的原理。
2
机
第3章 控制电机
电 传
动
概述
控 制
控制电机与普通电机比较：
控制电机与普通电机的基本结构和工作原理大体相同；
普通电机的主要作用是进行能量转换，
控制电机的主要作用是完成信息的传递和变换。
对控制电机的基本要求:
电 传
3-1 伺服电动机 三、力矩电动机
动 控
制
力矩电动机是一种能够长期处于启动(堵转)
状态下工作的低转速、大转矩的执行电机。
直流力矩电动机的工作原理和直流伺服电动机相同，
仅在结构上有所区别，力矩电动机一般作成扁平形。
它主要采用永磁式电枢控制方式。
它反应速度快、特性硬度大且线性度好、精度高，
能在堵转和低速下运行，特别适用于对速度和位置
的控制精度要求很高的系统中。
它与高精度的检测元件、放大元件和校正环节等组成
的闭环控制系统，其稳定运行转速低达每天转1/4转，
调速范围达几万至几十万，位置精度达到角度的秒级。
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机
第3章 控制电机
电 传
3-1 伺服电动机 三、力矩电动机
动 控
制
(a)分装式
(b)内装式
直流力矩电动机
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机
第3章 控制电机
控制 绕组
励磁 绕组
S～M
交流伺服电动机的原理图
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机
第3章 控制电机
电 传
3-1 伺服电动机 一、交流伺服电动机
动 控
制
“自转”现象
如果交流伺服电动机参数与一般的单相异步电动机一样，
那么当控制信号消失时，电机转速虽会下降些，但仍会
继续不停地转动。这种失控现象称为“自转”。
“自转”现象的消除
要求交流伺服电动机的转子电阻值设计得很大，使电机
幅值控制 接线图
Uk 的极性 改变时，
转子的转向
f － 励磁绕组 k － 控制绕组
改变。 交流伺服电动机幅值控制时的机械特性
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机
第3章 控制电机
电 传
3-1 伺服电动机 二、直流伺服电动机Fra bibliotek动 控
制
直流伺服电动机是一种小型直流电机， 它能将直流信号电压转换成转轴上的 角位移或角速度，以完成一定的控制任务。 其控制方式有电枢控制和磁场控制两种。 直流伺服电动机启动转矩大、 特性较硬且线性度好、 调节范围广、体积小、效率高，因此 一般用于功率较大的控制系统中。
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机
第3章 控制电机
电 传
3-3 测速发电机
动 控
制
测速发电机是一种将转速信号变换成电信号的元件， 输出电压与转速成正比。在自动控制系统中应用广泛。 交流测速发电机主要是异步测速发电机，它的结构与 交流伺服电动机基本相同，区别仅在于定子上有一 个绕组是作为感应电势的输出绕组； 直流测速发电机结构和原理与普通直流发电机基本相同。 交流异步测速发电机和直流测速发电机各有优缺点， 选用时应根据系统的实际要求综合考虑。
电 传
3-2 微型同步电动机
动 控
制
微型同步电动机的
定子与异步电动机基本相同，有三相或单相之分；
转子有永磁式、磁阻式和磁滞式之分；
工作原理与一般同步电动机基本相同；
永磁式和磁阻式的启动也常采用异步启动法。
永磁式的可用于高速或低速的自动装置中，
磁阻式电磁减速同步电动机常用于低速的场合，
广泛应用于仪器仪表及无线电设备中。
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机
第3章 控制电机
电 传
3-4 步进电动机
一、基本结构
动 控
制
步进电动机与一般电动机相比， 它们的结构相似，由定子和转子两大部分组成。
但步进电动机是一种将电脉冲信号 转换为角位移或直线运动的执行部件。
f － 励磁绕组 k － 控制绕组
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相位控制 接线图
幅值-相位 控制接线图
机
第3章 控制电机
电 传
3-1 伺服电动机 一、交流伺服电动机
动 控
制
在一定的负载转矩下， 控制电压 Uk 大小变化时， 转速 n 与电压Uk 成正比变化， Uk=0V时，能立即停止。 Uk ＝
U1＞U2＞U3 ＞U 4
②
①
②B
①
TL
TL
TL
控制信号＝0
转速≠0
控制信号＝0
转速＝0
②运行
①运行和起动
绕组通电
绕组通电
普通单相电动机的机械特性
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①励磁和控制绕组通电 ②励磁绕组通电 交流伺服电动机的机械特性
机
第3章 控制电机
电 传
3-1 伺服电动机 一、交流伺服电动机
动 控
制
交流伺服电动机 的转速控制方式
幅值控制 接线图
电枢的转向 改变。
直流伺服电动机电枢控制时的机械特性
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机
电
传
动
控
优缺点比较：
制
直流伺服电动机：转矩大，线性度好， 机械特性硬；效率高，功率大；结构复 杂，维护困难，有无线干扰。
交流伺服电动机：非线性特性曲线，影 响系统动态精度；体积大，效率低；结 构简单，运行可靠，维护方便。
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机
第3章 控制电机
机
目录 ·第3章
电 传
动
控
第3章 控制电机
制
➢ 3-1 伺服电动机
➢ 3-2 微型同步电动机
➢ 3-3 测速发电机
➢ 3-4 步进电动机
➢ 3-5 直线电动机
➢ 3-6 旋转变压器
➢ 3-7 感应同步器
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机
第3章 控制电机
电 传
动
基本要求
控 制
①了解机电传动控制系统中一些常用控制电机基本结构； ②掌握控制电机基本工作原理、主要运行特性及特点； ③了解控制电机的应用场所，以便正确选用和使用它们。
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机
第3章 控制电机
电 传
3-1 伺服电动机 二、直流伺服电动机
动 控
制
励磁 电压
电枢 电压
—SM
励磁电压Uf 不变时， 在一定的负载转矩下， 电枢电压 Uk 大小变化时， 转速 n 与电压Uk 成正比变化， Uk=0V时，能立即停止。 Uk ＝ U1＞U2＞U3
Uk 的极性 改变时，
直流伺服电动机 的原理图
①具有良好的可控性，即易于控制和调节；
②具有快速的响应性能，
即要有较大的启动转矩和较小的转动惯量；
③精确度要高，误差要小。
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机
第3章 控制电机
电 传
3-1 伺服电动机 一、交流伺服电动机
动 控
制
交流伺服电动机的结构 是一种小型或微型 两相异步电动机。 交流伺服电动机的原理 与电容分相式 单相异步电动机相同。 交流伺服电动机特点 结构简单、运行可靠、 维护简便、转动惯量小， 广泛用于功率较小的 控制系统中。