机电传动控制课件-第1章 绪论
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为正。此时，系统的运动方程式为：
为负，TL
2 dn TM TL J 60 dt
当重物下降时，TM 为正，TL 也为正。TM 、TL 、n
的方向如图所示。
2 dn TM TL J 60 dt
TL
TM
J
2 60
dn dt
3.多轴拖动系统的等效折算
TM
TL
GD 2 375
dn dt
负载转矩的折算
1.2机电传动系统的动力学分析 1.2.1 机电传动系统的运动方程式
机电传动系统是一个由：电动机驱动、通过传动机构带动生产 机械运转的整体。
1.单轴拖动系统运动方程式
TM TL 静态（相对静止状态）或稳态（稳定运转状态）
TM TL 转速或角速度就要发生变化，产生角加速度
TM
TL
J
dω dt
（1）TM的符号与性质
当 TM的实际作用方向与 n 的方向相同时（符号相同）， 取与 n 相同的符号，TM 为驱动转矩；
当 TM的实际作用方向与 n 的方向相反时，取与 n 相
反的符号，TM 为制动转矩。
驱动转矩促进运动； 制动转矩阻碍运动。
（2） TL 的符号与性质
GD 2 dn
TM TL 375 dt
负载转矩 TL 可能是常数，也可能是转速的函数。
同一轴上负载转矩与转速之间的函数关系称 为机电传动系统的负载特性。
生产机械的机械特性。
恒转矩型负载特性 离心式通风机型负载特性 直线型负载特性 恒功率型负载特性
1、恒转矩型负载特性
反抗转矩的负载特性
位能性转矩的负载特性
2、离心式通风机型负载特性
离心式通风型机械特性是按离心力原理工作的，如离
• 2）. 飞轮矩折算 n
TM
GDa2
nb j2,η2
根据动能守恒原则：即
GDb2
nf
1
J2
1
GD2
2
n
2
j1,η1
2
2 4g 60 TM
工作机构
GDf2
Tl
n
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1
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n
2
2 4g 60 2 4g 60
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GD2f j2
1.2.2 机电传动系统的负载特性
当 TL的实际作用方向与 n 的方向相同时，取与 n 相反
的符号（符号相反），TL 为拖动转矩；
当 TL的实际作用方向与n 的方向相反时，取与 n 相同
的符号（符号相同）T，L 为制动转矩。
当重物上升时：TM为正，TL也为正。 TM、 TL、 n 的方向
如图所示。
TM
TL
J
2 60
dn dt
当重物在上升过程中制动时，TM
任务：将电能转变为机械能，实现生产机械 的起动、停止以及速度调节，满足各种生产工艺 过程的要求，确保生产过程得以高效、可靠地进 行。
1.1.2机电传动系统的发展历程
1.机电传动机构的发展
成组拖动
单电机拖动
多电机拖动
（1）成组拖动
一台电动机拖动 一根天轴运转， 再由天轴通过带 轮和传动皮带拖 动多个生产机械 工作。
当控制关系发生变 化时，只需更改控 制程序，不需要对 硬件做太多的调整。
（3）数字控制（CNC）系统
数字控制系统在机 床行业的大量应用， 使工业生产的灵活 性、适应性和自动 化水平大为提高， 也为柔性制造系统 的出现奠定了基础
（4）柔性制造系统和计算机集成制造系统
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）由信息控制系统、物料储运系统 和数字控制加工设备组成，能够适应加工对象变 换的自动化机械制造系统。
n
TM
GDa2
nb j2,η2
GDb2
j1,η1
nf
工作机构
GDf2
Tl
系统飞轮矩的折算 TM
n
GD2
工作机构 TL
• 1）. 转矩折算
TM
遵循功率守恒原则：即
Tll TL
n
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j1,η1
nf
工作机构
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Tl
TL
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工作机构 TL
机电传动系统的运动方程式
2 n
60
J
m 2
G
D
2
GD2
g 2 4g
TM
TL
GD 2 375
dn dt
工程形式的系统运动方程式是研究机电传动
系统的最基本的方程式，它决定着机电传动系统 的动力学特征。
（1）静态
TM TL 静态（相对静止状态）或稳态（稳定运转状态）
（2）动态
TM TL 转速或角速度就要发生变化，产生角加速度
心式鼓风机、水泵等，它们的负载转矩 TL 的大小与转速 n
（2）单电机拖动
每一台生产机械，都 只由一台电动机单独拖动
当生产机械的运动部 件较多时，需设置分动箱、 离合器等机构，总体结构 仍较复杂，无法满足生产 工艺的特殊要求
（3）多电机拖动
电动机品种的丰富、价格的降低、机械特性的多样化
指在大型、复杂的生 产机械上，同一台设备的 每一个运动部件都由一台 专门的电动机进行拖动
Td 动态转矩
Td
TM
TL
GD 2 375
dn dt
转矩平衡方程式： TM TL Td
TM TL Td
系统处于稳态时，电动机输出转百度文库的大小，仅由电 动机所拖动的负载转矩决定。
2.转矩方向的确定
因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般
以 n（或 ）的转动方向为参考 来确定转矩的正负。
柔性制造系统FMS与计算机辅助设计 （Computer Aided Design ，CAD）、计算机辅 助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM） 相融合，又促使工业生产向计算机集成制造系统 （Computer/contemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS）迈进。
电动机的功率、机械 特性以及安装位置可以进 行有针对性的、个性化的 配置，以充分满足生产工 艺的实际需求。
2.电气控制系统的发展 （1）继电器—接触器控制系统
“硬逻辑”
难以实现控制 关系的“随机 应变”
在相对简 单的控制系统 中，仍占据主 导地位
（2）可编程序控制器（PLC）控制系统
微电子和计算机技 术 “软逻辑”
第1章 绪论
学习目标
熟悉机电传动系统的构成 熟悉机电传动系统的负载特性 熟练掌握机电传动系统的运动方程式
1.1 机电传动系统
1.1.1机电传动系统的组成与控制
1. 机电传动系统的组成
电源
作用：利用低压电 器控制电机
完成 具体 的生 产任 务
以电机为原动机驱 动生产机械的系统
2. 机电传动控制
机电传动系统的两个重要组成部分：电气控 制系统和机电传动机构（电力拖动）
为负，TL
2 dn TM TL J 60 dt
当重物下降时，TM 为正，TL 也为正。TM 、TL 、n
的方向如图所示。
2 dn TM TL J 60 dt
TL
TM
J
2 60
dn dt
3.多轴拖动系统的等效折算
TM
TL
GD 2 375
dn dt
负载转矩的折算
1.2机电传动系统的动力学分析 1.2.1 机电传动系统的运动方程式
机电传动系统是一个由：电动机驱动、通过传动机构带动生产 机械运转的整体。
1.单轴拖动系统运动方程式
TM TL 静态（相对静止状态）或稳态（稳定运转状态）
TM TL 转速或角速度就要发生变化，产生角加速度
TM
TL
J
dω dt
（1）TM的符号与性质
当 TM的实际作用方向与 n 的方向相同时（符号相同）， 取与 n 相同的符号，TM 为驱动转矩；
当 TM的实际作用方向与 n 的方向相反时，取与 n 相
反的符号，TM 为制动转矩。
驱动转矩促进运动； 制动转矩阻碍运动。
（2） TL 的符号与性质
GD 2 dn
TM TL 375 dt
负载转矩 TL 可能是常数，也可能是转速的函数。
同一轴上负载转矩与转速之间的函数关系称 为机电传动系统的负载特性。
生产机械的机械特性。
恒转矩型负载特性 离心式通风机型负载特性 直线型负载特性 恒功率型负载特性
1、恒转矩型负载特性
反抗转矩的负载特性
位能性转矩的负载特性
2、离心式通风机型负载特性
离心式通风型机械特性是按离心力原理工作的，如离
• 2）. 飞轮矩折算 n
TM
GDa2
nb j2,η2
根据动能守恒原则：即
GDb2
nf
1
J2
1
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2
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1.2.2 机电传动系统的负载特性
当 TL的实际作用方向与 n 的方向相同时，取与 n 相反
的符号（符号相反），TL 为拖动转矩；
当 TL的实际作用方向与n 的方向相反时，取与 n 相同
的符号（符号相同）T，L 为制动转矩。
当重物上升时：TM为正，TL也为正。 TM、 TL、 n 的方向
如图所示。
TM
TL
J
2 60
dn dt
当重物在上升过程中制动时，TM
任务：将电能转变为机械能，实现生产机械 的起动、停止以及速度调节，满足各种生产工艺 过程的要求，确保生产过程得以高效、可靠地进 行。
1.1.2机电传动系统的发展历程
1.机电传动机构的发展
成组拖动
单电机拖动
多电机拖动
（1）成组拖动
一台电动机拖动 一根天轴运转， 再由天轴通过带 轮和传动皮带拖 动多个生产机械 工作。
当控制关系发生变 化时，只需更改控 制程序，不需要对 硬件做太多的调整。
（3）数字控制（CNC）系统
数字控制系统在机 床行业的大量应用， 使工业生产的灵活 性、适应性和自动 化水平大为提高， 也为柔性制造系统 的出现奠定了基础
（4）柔性制造系统和计算机集成制造系统
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）由信息控制系统、物料储运系统 和数字控制加工设备组成，能够适应加工对象变 换的自动化机械制造系统。
n
TM
GDa2
nb j2,η2
GDb2
j1,η1
nf
工作机构
GDf2
Tl
系统飞轮矩的折算 TM
n
GD2
工作机构 TL
• 1）. 转矩折算
TM
遵循功率守恒原则：即
Tll TL
n
GDa2
nb j2,η2
GDb2
j1,η1
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工作机构
GDf2
Tl
TL
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Tl nl n
Tl j
TM
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工作机构 TL
机电传动系统的运动方程式
2 n
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J
m 2
G
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GD2
g 2 4g
TM
TL
GD 2 375
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工程形式的系统运动方程式是研究机电传动
系统的最基本的方程式，它决定着机电传动系统 的动力学特征。
（1）静态
TM TL 静态（相对静止状态）或稳态（稳定运转状态）
（2）动态
TM TL 转速或角速度就要发生变化，产生角加速度
心式鼓风机、水泵等，它们的负载转矩 TL 的大小与转速 n
（2）单电机拖动
每一台生产机械，都 只由一台电动机单独拖动
当生产机械的运动部 件较多时，需设置分动箱、 离合器等机构，总体结构 仍较复杂，无法满足生产 工艺的特殊要求
（3）多电机拖动
电动机品种的丰富、价格的降低、机械特性的多样化
指在大型、复杂的生 产机械上，同一台设备的 每一个运动部件都由一台 专门的电动机进行拖动
Td 动态转矩
Td
TM
TL
GD 2 375
dn dt
转矩平衡方程式： TM TL Td
TM TL Td
系统处于稳态时，电动机输出转百度文库的大小，仅由电 动机所拖动的负载转矩决定。
2.转矩方向的确定
因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般
以 n（或 ）的转动方向为参考 来确定转矩的正负。
柔性制造系统FMS与计算机辅助设计 （Computer Aided Design ，CAD）、计算机辅 助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM） 相融合，又促使工业生产向计算机集成制造系统 （Computer/contemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS）迈进。
电动机的功率、机械 特性以及安装位置可以进 行有针对性的、个性化的 配置，以充分满足生产工 艺的实际需求。
2.电气控制系统的发展 （1）继电器—接触器控制系统
“硬逻辑”
难以实现控制 关系的“随机 应变”
在相对简 单的控制系统 中，仍占据主 导地位
（2）可编程序控制器（PLC）控制系统
微电子和计算机技 术 “软逻辑”
第1章 绪论
学习目标
熟悉机电传动系统的构成 熟悉机电传动系统的负载特性 熟练掌握机电传动系统的运动方程式
1.1 机电传动系统
1.1.1机电传动系统的组成与控制
1. 机电传动系统的组成
电源
作用：利用低压电 器控制电机
完成 具体 的生 产任 务
以电机为原动机驱 动生产机械的系统
2. 机电传动控制
机电传动系统的两个重要组成部分：电气控 制系统和机电传动机构（电力拖动）