电机速度开环控制和闭环控制
开环步进电机与闭环步进电机系统比较
开环步进电机与闭环步进电机系统比较步进电机系统是运动控制行业的基石。
我们将研究开环系统与闭环系统之间的差异，并了解步进电机最新的发展，步进电机系统比以往更快，更安静，更节能。
从电压驱动和完全步进的早期阶段开始，步进电机系统已经走过了漫长的道路。
首先是PWM驱动和微步进，然后是数字信号处理器（DSP）和反共振算法。
现在，新的闭环步进技术确保步进电机在未来几年继续成为运动控制行业的基石。
这是AppliedMotionProducts的StepSERVO闭环集成步进电机的剖视图。
无论运动是线性运动还是旋转运动，决定哪种电机和驱动系统最合适的两个首要考虑因素是扭矩和效率。
这适用于最终的应用是：自动装配系统，材料处理机器，3D打印机，笛卡尔定位器，蠕动泵，还是无数其他应用，其中步进电机是优选技术方案。
步进系统的最新发展是应用低成本，高分辨率的反馈设备和先进的DSP使步进运动形成一个闭环的环路。
这种控制可以提高闭环步进性能，使其优于开环系统。
正如我们所看到的，一个这样的闭环系统在集成电机设计上得以实现，包括反馈设备，驱动器和控制器板，电源，通信和I/O电子设备，以及电机侧面和背面的系统连接器。
开环与闭环步进系统比较首先让我们探讨高性能闭环步进系统在扭矩和效率方面与传统开环步进系统的比较。
闭环步进系统优于开环系统，如实验室测试结果所示，比较两个系统的加速度（扭矩），效率（功耗），位置误差（精度），发热量和噪音水平。
只考虑扭矩和加速度之间的关系。
扭矩-速度曲线显示闭环步进系统的峰值和连续扭矩范围明显优于开环步进系统的可用扭矩范围。
通常情况下，现实世界中的扭矩会转化为加速度-因此具有更大扭矩的电机可以更快地加速给定负载。
为了在实验室中测试扭矩性能的这种差异，同样大小的开环和闭环步进电机系统获得相同的惯性负载。
编程命令两个系统执行相同的移动配置文件，除了加速率和最高速度在每个系统中缓慢增加，直到它们产生定位错误。
这里我们有一个开环与闭环系统之间的移动剖面比较。
步进电机的开环控制和闭环控制
步进电机的开环控制和闭环控制一、步进电机的开环掌握1、步进电机开环伺服系统的一般构成图1 步进电机开环伺服系统步进电动机的电枢通断电次数和各相通电挨次打算了输出角位移和运动方向，掌握脉冲安排频率可实现步进电动机的速度掌握。
因此，步进电机掌握系统一般采纳开环掌握方式。
图为开环步进电动机掌握系统框图，系统主要由掌握器、功率放大器、步进电动机等组成。
2、步进电机的掌握器1、步进电机的硬件掌握步进电动机在—个脉冲的作用下，转过一个相应的步距角，因而只要掌握肯定的脉冲数，即可精确掌握步进电动机转过的相应的角度。
但步进电动机的各绕组必需按肯定的挨次通电才能正确工作，这种使电动机绕组的通断电挨次按输入脉冲的掌握而循环变化的过程称为环形脉冲安排。
实现环形安排的方法有两种。
一种是计算机软件安排，采纳查表或计算的方法使计算机的三个输出引脚依次输出满意速度和方向要求的环形安排脉冲信号。
这种方法能充分利用计算机软件资源，以削减硬件成本，尤其是多相电动机的脉冲安排更显示出它的优点。
但由于软件运行会占用计算机的运行时间，因而会使插补运算的总时间增加，从而影响步进电动机的运行速度。
另一种是硬件环形安排，采纳数字电路搭建或专用的环形安排器件将连续的脉冲信号经电路处理后输出环形脉冲。
采纳数字电路搭建的环形安排器通常由分立元件（如触发器、规律门等）构成，特点是体积大、成本高、牢靠性差。
2、步进电机的微机掌握：目前，伺服系统的数字掌握大都是采纳硬件与软件相结合的掌握方式，其中软件掌握方式一般是利用微机实现的。
这是由于基于微机实现的数字伺服掌握器与模拟伺服掌握器相比，具有下列优点：（1）能明显地降低掌握器硬件成本。
速度更快、功能更新的新一代微处理机不断涌现，硬件费用会变得很廉价。
体积小、重量轻、耗能少是它们的共同优点。
（2）可显著改善掌握的牢靠性。
集成电路和大规模集成电路的平均无故障时（MTBF）大大长于分立元件电子电路。
（3）数字电路温度漂移小，也不存在参数的影响，稳定性好。
电机控制回路知识点总结
电机控制回路知识点总结一、电机控制回路概述电机控制回路是指在电机驱动系统中用于控制电机转速、转矩和位置的回路。
电机控制回路的设计和实现对于电机系统的性能和稳定性有着重要的影响。
电机控制回路通常包括传感器、控制器、功率放大器和电机本身。
传感器用于检测电机的转速、位置和负载等参数，控制器根据传感器的反馈信号对电机进行闭环控制，功率放大器用于驱动电机。
电机控制回路的设计目标是实现对电机的精确控制，以满足各种工况下的要求，比如对转速的精确控制、对负载的快速响应等。
本文将从电机控制回路的基本原理、常见的电机控制技术和电机控制回路的设计要点等方面进行详细的介绍。
二、电机控制回路的基本原理1. 闭环控制和开环控制电机控制回路可以采用开环控制或闭环控制。
开环控制是指控制信号直接作用于电机，不考虑电机实际的输出情况，通常适用于负载较为恒定的情况。
闭环控制则是通过传感器对电机的输出信号进行反馈，从而实现对电机的精确控制。
闭环控制可以有效地提高系统的稳定性和性能。
2. 控制算法电机控制回路的控制算法通常包括PID控制器、模糊控制、神经网络控制等。
PID控制器是最常用的电机控制算法，其通过对误差、积分和微分三个部分进行加权组合来实现对电机的控制。
模糊控制和神经网络控制则适用于对非线性系统的控制，能够提高系统的鲁棒性和鲁棒性。
3. 传感器传感器是电机控制回路中至关重要的部分，它可以用于检测电机的转速、位置、负载、温度等参数。
常见的电机传感器包括编码器、霍尔元件、温度传感器等，不同类型的传感器可以满足不同的控制需求。
4. 功率放大器功率放大器是控制回路中用于驱动电机的部分，其根据控制信号对电机进行功率放大。
功率放大器通常采用晶体管、MOS管等器件，可以提供足够的电流和电压来驱动电机的工作。
5. 控制系统的稳定性和性能电机控制回路设计的目标是实现对电机的精确控制，在此基础上要求系统具有良好的稳定性和性能。
稳定性是指在外部扰动下系统仍能保持输出的稳定性，性能则包括对控制精度、响应速度和过载能力等指标的要求。
电机驱动相关知识点
电机驱动相关知识点
电机驱动是指通过控制电机的旋转来实现机械运动的技术。
以下是一些关于电机驱动的基本知识点：
1. 电机类型：常见的电机类型包括直流电机、交流异步电机、交流同步电机和步进电机等。
每种类型的电机都有其独特的特性和应用领域。
2. 驱动方式：电机可以通过不同的方式进行驱动，如直流电驱动、交流电驱动、脉宽调制（PWM）驱动等。
驱动方式的选择取决于电机类型和具体应用需求。
3. 控制方法：电机的控制方法包括开环控制和闭环控制。
开环控制是指根据预设的控制信号来控制电机的运行，而闭环控制则通过反馈机制对电机的运行进行实时调整，以实现更精确的控制。
4. 速度控制：电机的速度控制可以通过调整供电电压、频率或脉宽来实现。
常用的速度控制方法包括调压调速、变频调速和PWM 调速等。
5. 转矩控制：除了速度控制，电机还可以进行转矩控制，即控制电机输出的转矩大小。
转矩控制在一些应用中非常重要，如工业机器人、电动工具等。
6. 保护功能：为了保护电机和相关设备，电机驱动系统通常具备过流保护、过压保护、过热保护等功能，以防止电机在异常情况下受到损坏。
7. 驱动器：电机驱动器是实现电机驱动控制的关键设备，它将控制信号转换为适合电机运行的电信号，并提供必要的保护和调节功能。
闭环控制与开环控制
闭环控制与开环控制控制系统在工业自动化领域中起着至关重要的作用，其中闭环控制和开环控制是两种常见的控制策略。
本文将介绍闭环控制和开环控制的基本概念、原理及其应用，并探讨两者的优缺点以及在实际应用中的选择。
一、闭环控制闭环控制，又称反馈控制，是一种通过测量输出并将其与期望值进行比较，然后根据差异来调整输入，以实现系统稳定运行的控制方式。
闭环控制系统一般由传感器、控制器和执行器组成。
其基本原理是通过不断监测和调整系统输出，使其接近或稳定于期望状态。
闭环控制可以提供更稳定、更精确的控制效果。
通过实时的反馈信息，闭环控制可以补偿外部环境变化和系统误差，使系统更具鲁棒性。
闭环控制广泛应用于诸多领域，如温度控制、位置控制、速度控制等。
在这些应用中，闭环控制可以实现精确的控制目标，并对系统的稳定性和鲁棒性有较高的要求。
然而，闭环控制也存在一些缺点。
首先，闭环控制系统的设计和调试较为复杂。
其次，闭环控制需要传感器对系统的输出进行实时监测，从而增加了系统的成本和复杂度。
此外，闭环控制往往需要较快的反应速度，因此需要较高的计算能力和实时性。
二、开环控制开环控制，又称前馈控制，是一种根据预先设定的输入信号来控制系统的运行，而无需实时的反馈信息。
开环控制系统一般由输入设备、控制器和执行器组成。
开环控制通过预先确定的输入信号来指导系统运行，而忽略了系统输出与期望值之间的差异。
开环控制具有设计简单、调试容易的优点。
由于不需要实时的反馈信息，开环控制可以在很多应用中实现较低成本和复杂度的控制。
因此，在一些对控制精度和稳定性要求不高的应用中，开环控制是一个有效的选择。
然而，开环控制也存在一些限制。
首先，开环控制系统对外部环境的干扰和系统误差较为敏感，无法自动调整。
其次，由于没有反馈信息，开环控制无法实时纠正系统偏差，导致输出与期望值之间可能存在较大的误差。
因此，在一些对控制精度和稳定性要求较高的应用中，开环控制无法满足需求。
三、闭环控制与开环控制的应用闭环控制和开环控制在不同的应用场景中表现出各自的优势。
步进电机闭环系统与开环系统的区别
现如今步进电机设备被广泛运用在生活的各个领域，对人们的生活带来了很多的便利。
步进电机的主要优点之一是适于开环控制。
但是，步进电机的开环控制无法避免步进电机本身所固有的缺点，即共振、振荡、失步和难以实现高速。
另一方面，开环控制的步进电机系统的精度要高于分级是很困难的，其定位精度相对较低。
因此，在精度和稳定性要求比较高的系统中，就必须果用闭环控制系统。
步进电机的闭环控制是采用位置反馈和(或)速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电机的性能。
在闭环控制的步进电机系统中，或可在具有给定精度下跟踪和反馈时，扩大工作速度范围，或可在给定速度下提高跟踪和定位精度，或可得到极限速度指标和极限精度指标。
步进电机的闭环控制性能与开环控制性能相比，具有如下优点：a.随着输出转矩的增加，二者的速度均以非线性形式下降，但是，闭环控制改善了矩频特性。
b.闭环控制下，输出功率/转矩曲线得以改善，原因是，闭环下，电机励磁转换是以转子位置信息为基础的，电流值决定于电机负载，因此，即使在低速度范围内，电流也能够充分转换成转矩。
c.闭环控制下，效率/转矩曲线得以改善。
d.采用闭环控制，可得到比开环控制更高的运行速度，更稳定、更光滑的转速。
e.利用闭环控制，步进电机可自动地、有效地被加速和减速。
f.闭环控制相对开环控制在快速性方面提高的定量评价，可借助比较Ⅳ步内通过某个路径间隔的时间得出：n-步进电机转换拍数(N>n)。
g.应用闭环驱动，效率、功率和速度同时得到提高。
闭环驱动的步进电机的性能在所有方面均优于开环驱动的步进电机。
步进电机闭环驱动具有步进电机开环驱动和直流无刷伺服电机的优点。
因此，在可靠性要求很高的位置控制系统中，闭环控制的步进电机将获得广泛应用。
深圳市维科特机电有限公司成立于2005年，是步进电机产品的销售、系统集成和应用方案提供商。
我们和全球产品性价比高的生产厂家合作，结合本公司专家团队多年的客户服务经验，给客户提供有市场竞争力的步进电机系统解决方案。
电机控制方法
电机控制方法电机控制是指通过各种手段对电机进行调节和控制，以实现特定的运动要求或工作任务。
电机控制方法的选择对于电机的运行效率、稳定性和使用寿命有着重要的影响。
下面将介绍几种常见的电机控制方法。
一、直流电机控制方法。
1. 电压调速。
电压调速是通过改变直流电机的供电电压来实现调速的方法。
调节电压可以改变电机的转速，从而实现对电机的控制。
这种方法简单易行，成本低，但是调速范围有限，且效果不够理想。
2. 脉宽调制。
脉宽调制是一种通过改变脉冲信号的占空比来控制电机的转速的方法。
通过改变脉冲信号的宽度，可以改变电机的平均电压，从而实现调速的目的。
这种方法调速范围广，控制效果好，但需要专门的控制器和驱动电路。
二、交流电机控制方法。
1. 变频调速。
变频调速是通过改变交流电机的供电频率来实现调速的方法。
通过改变电源的频率，可以改变电机的转速，从而实现对电机的控制。
这种方法适用范围广，调速效果好，但是设备成本较高。
2. 矢量控制。
矢量控制是一种通过对交流电机的电流和电压进行精确控制来实现调速的方法。
通过对电机的电流和电压进行独立控制，可以实现对电机的精确控制，从而实现高性能的调速效果。
这种方法适用于对电机性能要求较高的场合，但是控制系统复杂，成本较高。
三、步进电机控制方法。
1. 开环控制。
步进电机通常采用开环控制的方法。
通过控制电机的脉冲信号来实现步进运动，但是无法对电机的实际位置进行反馈控制。
这种方法简单易行，成本低，但是无法保证电机的运动精度和稳定性。
2. 闭环控制。
闭环控制是一种通过对步进电机的位置进行反馈控制来实现精确控制的方法。
通过对电机位置的反馈信息进行控制，可以实现高精度的步进运动控制。
这种方法适用于对步进电机运动精度要求较高的场合，但是控制系统复杂，成本较高。
综上所述，电机控制方法的选择应根据具体的应用场合和要求来确定。
不同的电机控制方法各有优缺点，需要根据实际情况进行合理选择，以实现对电机的有效控制和运行。
1.2 开环控制和闭环控制
（3）、公园音乐喷泉自动控制系统
音乐信号 声控装置 阀门 喷水量 喷嘴 喷水与否
广东交通职业技术学院机电工程系 12:25
2. 闭环控制系统(Closedloop Control System) 闭环控制系统(Closed 若系统输出量通过反馈环节返回来作用于控制 部分，形成闭合环路，则这样的系统称为闭环控制 系统， 又称为反馈控制系统(Feedback Control System)或按偏差控制。也就是控制装置与受控对象 之间不但有顺向作用，而且还有反向联系，被控量 对控制过程有影响。
执执执工
(步步热电电步步电电步)
控控控控
(工工工)
输输输 (给 移)
图 1-7 数控加工机床开环控制方框图 此系统的输入量为加工程序指令，输出量为机 床工作台的位移，系统的控制对象为工作台，执行 机构为步进电动机和传动机构。由图可见，系统无 反馈环节，输出量并不返回来影响控制部分。
广东交通职业技术学院机电工程系 12:25
－
UfT
功功 电电
热电电
减减减
调电减
热电
T
热热热
图1-13 电炉箱自动控制方框图
T UfT ∆U＝(UsT －UfT ) (>0) Ua (>0)
热电电电
UR
T
自电自自，直直＝给给给， ＝0时时 T ∆U
图1-14 炉温自动调节过程
广东交通职业技术学院机电工程系 12:25
3、闭环控制系统的特点 （1）系统输出量参予了对系统的控制作用 （2）控制精度高 （3）抗干扰能力强 （4）系统可能工作不稳定，通常要加校正元件
列举你所知道的开环控制系统： （1）、水泵抽水控制系统
输入量 （接通电源） 控制器 （电机） 控制量 （水流量） 输出量 （水管排出水） 被控对象 （水管）
开环电机和闭环电机
开环电机和闭环电机
首先，让我们来看看开环电机控制。
在开环电机控制中，电机的控制信号是根据预先设定的输入信号来进行调节的。
这意味着系统不会对电机的实际运行情况进行监控和调整。
开环电机控制通常用于一些简单的应用，例如速度和位置要求不高的系统。
由于没有反馈机制，开环电机控制的稳定性和精度相对较低。
相比之下，闭环电机控制则更加复杂和精密。
闭环电机控制系统中，电机的运行情况会通过传感器等设备实时监测，并将监测到的反馈信号与预设的目标值进行比较，然后根据比较结果对电机的控制信号进行调整。
这种控制方式可以使系统更加稳定和精确，适用于对速度、位置等要求较高的应用场景，例如工业生产线、机器人等领域。
在实际应用中，选择开环电机控制还是闭环电机控制取决于具体的需求和应用场景。
开环电机控制简单、成本低，适用于一些简单的应用；而闭环电机控制虽然复杂，但可以提供更高的精度和稳定性，适用于对控制要求较高的场合。
总的来说，开环电机和闭环电机控制各有其适用的场景，选择
合适的控制方式可以更好地满足实际需求。
希望这个回答能够全面地解答你的问题。
电机控制系统中的电机速度开环控制
电机控制系统中的电机速度开环控制电机控制系统是现代工业中常见的一种控制系统，它能够控制电机的运行速度、转向等参数，为生产提供稳定可靠的动力支持。
在电机控制系统中，电机速度的开环控制是一种基础而重要的控制方法。
本文将对电机控制系统中的电机速度开环控制进行详细介绍。
一、电机速度开环控制的基本原理电机速度开环控制是指在控制系统中，根据事先设定的电机速度值，通过电机控制器输出相应的控制信号，使电机达到设定的速度。
其基本原理是通过对电机输入电压或电流进行控制，从而调节电机的转速。
在电机速度开环控制中，一般通过PID控制器对电机的速度进行调节。
PID控制器可以根据电机当前的速度与设定的目标速度之间的偏差来调整输出的控制信号，进而实现对电机速度的精确控制。
二、电机速度开环控制的优点1. 简单直接：电机速度开环控制不需要反馈电机的实际速度信息，只需根据设定的目标速度进行控制，简单直接。
2. 响应速度快：由于不需要等待电机实际速度反馈信息，速度开环控制可以快速响应控制信号的变化，实现快速的速度调节。
3. 成本较低：相比于闭环控制系统，速度开环控制不需要额外的传感器和反馈回路，成本较低。
三、电机速度开环控制的缺点1. 精度较低：由于速度开环控制不考虑电机的实际速度信息，只能根据设定值进行控制，因此控制精度较低。
2. 受外部干扰影响较大：电机速度开环控制容易受到外部环境因素和负载变化的影响，导致速度波动和不稳定。
四、改进电机速度开环控制的方法为了提高电机速度开环控制系统的性能，可以通过以下几种方法进行改进：1. 添加速度反馈：在电机速度开环控制系统中加入速度传感器，实现闭环控制，提高控制精度和稳定性。
2. 调整PID参数：合理设置PID控制器的比例、积分和微分参数，优化电机速度控制的性能。
3. 增加滤波器：在控制系统中添加滤波器，平滑控制信号的波动，减少外部干扰对电机速度的影响。
综上所述，电机控制系统中的电机速度开环控制是一种简单直接的控制方法，具有快速响应和低成本的优点，但控制精度和稳定性相对较低。
电机动力学的数学模型与控制
电机动力学的数学模型与控制电机是现代工业中不可或缺的重要设备，它们广泛应用于各个领域，如工厂生产线、交通工具以及家用电器等。
为了更好地控制电机的运行，研究人员开发了电机动力学的数学模型与控制方法。
本文将探讨电机动力学的数学模型以及控制方法，并介绍其在实际应用中的重要性。
一、电机动力学的数学模型电机动力学的数学模型是描述电机运行特性的数学方程。
它基于物理原理和电机结构，通过建立电机的数学模型，可以预测电机的运行状态和性能。
常见的电机动力学数学模型有直流电机模型、交流电机模型以及步进电机模型等。
直流电机模型是最简单的电机模型之一。
它基于电流和电压之间的关系来描述电机的运行状态。
直流电机模型通常包括电机的电感、电阻以及转子惯量等参数。
通过建立直流电机模型，可以计算电机的速度、转矩以及电流等关键参数。
交流电机模型是更为复杂的电机模型。
它考虑了交流电机的特性，如电磁感应等。
交流电机模型通常包括电机的电感、电阻、转子惯量以及转子位置等参数。
通过建立交流电机模型，可以更准确地预测电机的运行状态和性能。
步进电机模型是用于描述步进电机运行特性的数学模型。
步进电机是一种特殊的电机，它通过控制电流的方向和大小来控制转子的位置。
步进电机模型通常包括步进电机的步距角、步进角速度以及电流等参数。
通过建立步进电机模型，可以精确地控制步进电机的运行。
二、电机动力学的控制方法电机动力学的控制方法是基于电机动力学模型，通过控制电机的输入信号来实现对电机运行状态的控制。
常见的电机控制方法有开环控制和闭环控制。
开环控制是最简单的电机控制方法之一。
它通过设定电机的输入信号，如电压或电流，来控制电机的运行状态。
开环控制没有反馈机制，无法实时调整电机的运行状态，因此对于一些要求较高的应用场景，开环控制的精度和稳定性有限。
闭环控制是一种更为高级的电机控制方法。
它通过传感器实时监测电机的运行状态，并将反馈信号与设定值进行比较，根据比较结果调整电机的输入信号。
开环控制与闭环控制的特征、优缺点和应用场合
开环控制与闭环控制的特征、优缺点和应用场合1. 引言1.1 概述本篇文章旨在深入探讨开环控制与闭环控制的特征、优缺点以及应用场合。
在自动控制领域，开环和闭环控制是两种常见的控制策略，它们在不同的系统中有着各自独特的特点和适用条件。
通过对这两种控制策略进行充分了解，可以更好地选择和应用于不同实际问题中。
1.2 文章结构文章将从以下几个方面对开环控制和闭环控制进行详细介绍和比较：特征、优缺点以及应用场合。
首先，在第2节中，我们将展示开环控制的特征，并分析其所具备的优缺点，以及适用于哪些场合。
接着，在第3节中，我们将重点关注闭环控制的特征，并阐述其优缺点，同时说明其适用范围。
然后，在第4节中，我们会直接比较开环和闭环控制的异同，并对它们各自的应用场合进行对比。
最后，在第5节中，我们将给出一个总结，并提出进一步研究方向和展望。
1.3 目的本文旨在帮助读者全面了解开环控制和闭环控制，并对它们的特征、优缺点以及应用场合有一个清晰的认识。
这将有助于读者更好地理解自动控制中的基本概念，为实际问题选择最合适的控制策略提供参考。
同时，通过对开环与闭环控制的比较，我们可以深入研究这两种策略在不同领域中的优势和局限性，并为未来进一步研究提供指导和展望。
2. 开环控制的特征、优缺点和应用场合2.1 特征开环控制是一种控制系统，其中输出信号不会影响系统输入信号的调整。
它基于预先确定的模型和输入来产生输出。
开环控制主要有以下特征：a) 简单性：开环控制系统通常由较少的组件组成，结构相对简单。
b) 响应快：由于没有反馈机制，开环控制系统能够快速产生输出响应。
c) 低成本：开环控制系统通常不需要传感器或测量装置，并且因为简化了结构，具备低成本的优势。
2.2 优缺点a) 优点：i) 快速响应: 开环控制通过明确的输入信号可以快速响应变化。
ii) 简易实现: 相对于闭环控制来说，开环控制结构简单、容易实现和维护，解决了许多特定问题。
开环马达和闭环马达原理
开环马达和闭环马达原理一、引言电机是现代工业中最常用的动力设备之一，其中马达是一种将电能转化为机械能的装置。
在马达中，开环马达和闭环马达是两种常见的类型。
本文将详细介绍这两种马达的原理。
二、开环马达1. 定义开环马达是一种只能通过输入电压来控制速度和位置的马达。
它没有反馈回路，因此无法自动调整输出。
2. 原理开环马达的原理基于法拉第定律，即当导体在磁场中运动时，会在导体内产生感应电动势。
开环马达中有一个旋转部件（如转子），它由多个磁极组成，并与定子上的线圈相互作用。
当给定输入电压时，线圈中产生的磁场会与旋转部件相互作用，从而使旋转部件开始旋转。
3. 应用由于开环马达不能自动调整输出，因此它主要用于需要固定速度和位置的应用，如风扇、泵等。
三、闭环马达1. 定义闭环马达是一种能够通过反馈回路来控制速度和位置的马达。
它能够自动调整输出，以实现精确的控制。
2. 原理闭环马达的原理基于反馈回路。
闭环马达中有一个旋转部件和一个传感器，传感器能够检测旋转部件的位置和速度，并将这些信息反馈给控制系统。
控制系统根据反馈信息来调整输出电压，从而使旋转部件保持在预定位置和速度。
3. 应用由于闭环马达能够自动调整输出，因此它主要用于需要精确控制的应用，如机器人、航空航天等高精度应用。
四、开环马达与闭环马达比较1. 控制方式开环马达只能通过输入电压来控制速度和位置，而闭环马达则可以通过反馈回路来自动调整输出。
2. 精度由于没有反馈回路，开环马达的输出精度较低。
而闭环马达则可以实现高精度的控制。
3. 应用范围开环马达主要适用于需要固定速度和位置的应用，而闭环马达则适用于需要精确控制的应用。
五、结论开环马达和闭环马达是两种常见的马达类型。
开环马达只能通过输入电压来控制速度和位置，而闭环马达则可以通过反馈回路来自动调整输出，实现精确的控制。
两种马达各有优劣，应根据具体需求选择适合的类型。
电机速度开环控制和闭环控制
电机速度开环控制和闭环控制实验三⼗三电机速度开环控制和闭环控制（⾃动控制理论—检测技术综合实验）⼀、实验原理1．直流电机速度的控制直流电机的速度控制可以采⽤电枢回路电压控制、励磁回路电流控制和电枢回路串电阻控制三种基本⽅法。
三种控制⽅式中，电枢电压控制⽅法应⽤最⼴，它⽤于额定转速以下的调速，⽽且效率较⾼。
本实验采⽤电枢控制⽅式，如图33-1 所⽰。
本实验装置为⼀套⼩功率直流电机机组装置。
连接于被控制电机的输出轴的是⼀台发电机，发电机输出端接电阻负载，调节电阻负载即可调节被控制电机的输出负载。
发电机输出电压E图33-1 直流电机速度的电枢控制⽅式兼作被控电机速度反馈电压。
2．开环控制和闭环控制由⾃动控制理论分析可知，负载的存在相当于在控制系统中加⼊了扰动。
扰动会导致输出（电机速度）偏离希望值。
闭环控制能有效地抑制扰动，稳定控制系统的输出。
闭环控制原理⽅框图如图33-2。
当积分环节串联在扰动作⽤的反馈通道（即扰动作⽤点之前）时，即成为针对阶跃扰动时的I 型系统，能消除阶跃信号扰动。
图33-2 直流电机速度的闭环控制原理⽅框图采⽤积分环节虽然能⼀定程度上消除系统的稳态误差，但是却对系统的动态性能（超调量、响应时间）和稳定性产⽣不利影响。
因此需要配合进⾏控制器的设计和校正（采⽤根轨迹设计⽅法或频域设计⽅法）。
此外，在扰动可以测量的情况下，采⽤顺馈控制也能有效地对扰动引起的跟踪误差进⾏补偿，减轻反馈系统的负担，见图 33-3。
cDREG 1 G C图 33-3 反馈＋顺馈控制⽅式消除扰动引起的误差式中： G 1= G 1 (s ) 为控制器传递函数，也是扰动输⼊时的反馈通道传递函数；G 2 = G 2 (s ) 为被控对象（本实验中即被控直流电机）的传递函数； G c = G c (s ) 为顺馈控制通道传递函数； R 为指令输⼊，即希望的电机速度；C 为输出被控量，即被控电机的输出速度； E 为系统的稳态误差；D 为系统的扰动输⼊，即电机的负载。
速度控制和位置的原理
速度控制和位置的原理
速度控制和位置控制是运动控制系统中常用的控制方式，其原理如下：
速度控制：
速度控制是指控制一个物体在一定时间内的位移量或速度值，使其达到预定的速度。
其原理可以分为开环控制和闭环控制两种。
1. 开环控制：开环控制是指根据预先设定的速度指令，直接输出电机的驱动信号，控制电机转速。
这种控制方式没有对实际速度进行反馈，控制往往不够精确，容易受到外部扰动的影响。
2. 闭环控制：闭环控制是指通过反馈从实际速度中获取信息，并与速度指令进行比较，产生误差信号，再通过控制算法来调整输出信号，使实际速度逐渐接近预定速度。
闭环控制能够实时校准马达的实际速度，并及时对输出信号进行调整，从而使控制更加准确、稳定。
位置控制：
位置控制是指控制一个物体移动到指定的位置。
位置控制可以通过开环控制和闭环控制两种方式实现。
1. 开环控制：开环控制是指根据预先设定的位置指令，直接输出电机的驱动信号，控制电机移动到目标位置。
这种控制方式没有对实际位置进行反馈，容易受
到外部扰动的影响，位置控制精度较低。
2. 闭环控制：闭环控制是指通过反馈从实际位置中获取信息，并与位置指令进行比较，产生误差信号，再通过控制算法来调整输出信号，使实际位置逐渐接近目标位置。
闭环控制能够实时校准马达的实际位置，并及时对输出信号进行调整，从而使控制更加准确、稳定。
总结起来，速度控制和位置控制都是通过控制算法对控制信号进行调整，使马达的运动达到预定的速度和位置。
速度控制可以通过开环或闭环方式实现，位置控制也可以通过开环或闭环方式实现。
闭环控制利用反馈信息能够实时纠正误差，提高控制精度和稳定性。
无刷直流电机开环、速度换、电流环
无刷电机驱动器设计中开环、速度环、电流环1、开环控制开环控制，驱动器通过PWM调制MOS管斩波频率的占空比来调节电机功率输出，空载情况下占空比100%时输出转速达到最高。
2、速度环驱动器以转速为调整目标，电机的输出转矩为了保持速度而调整。
为什么需要速度环?因为现实中电机的负载是变动的，用固定占空比控制会导致电机速度随着负载的变化而变化。
在要求电机转速保持恒定的环境，要求驱动器能随着负载变换自动调节占空比输出。
无刷电机内部的霍尔传感器作为速度反馈精度还凑合，这点比其它电机有先天的优势。
对速度反馈量做PID算法占空比可以实现速度闭环。
一个例子就是，用开环控制在低速模式会因为转矩太小导致电机无法带动负载，如果使用了速度环电机可以自动增大转矩比来保持带负载低速转动。
3、电流环(转矩环)电流闭环模式下驱动器以转矩为调整目标，目标就是使得电机能以最大转矩转动。
为什么在速度环的条件下增加电流环?还是回到上面的例子，如果低速环境下，速度环可以提高电机的低速转矩，但是为了防止驱动器输出负载超过电机本身的承受能力，电机以最大的允许电流输出转矩。
从这一点出发电流环作用，主要是2个，一是启动过程的加速，二是对电机最大工作电流的保护。
4、速度、电流双闭环控制。
双闭环控制的提出主要是针对电机启动过程，陈伯时<<电力拖动>>中指出，电机双闭环理想情况下是启动时是电流环，稳定时只有速度环。
但双闭环设计很难只有一个环，所以两个环在不同阶段作用的大小不同的，启动时电流环起决定作用，速度稳定时速度环起主要作用。
双闭环的PID编写。
应该先完成速度环程序，后写电流环程序。
双闭环编写主要两个方面：速度环的输出和电流环的标定，PID参数调节。
在转速和电流大小的电流情况下，需要的PID值是不一样的，因此对PID做分段设计可以提高电机的通用性。
通用技术开环和闭环控制系统
3.简单闭环控制系统的方框图：
给定
比较器 +
量
控制器
-
控制量
执行器
被控对象
检测装置
被控量
探究
这是闭环系统吗？
同学们几乎每天听着扩音机里播放的音 乐做广播体操，但扩音机从未引起大家的注 意。学习了上面的内容后，请大家思考：
扩音机是一个什么控制系统？
希 罗 的 自 动 门
祭坛 水罐 点火 重锤
庙门 转动轴 旋转 庙门 开启/
请完成p106的马上行动1家用缝纫机的缝纫速度控制系统属于开环控制系统脚踏力度脚蹬曲柄链轮中轴链条缝纫速度2电冰箱的温度控制系统属于闭环控制系统温度计温度设定温度控制器制冷装置温度值检测装置比较器文档仅供参考如有不当之处请联系本人改正
第二节 控制系统的 工作过程与方式
一、控制系统
电风扇的风速控制是通过改变电机的转速 来实现的。给电风扇设定风速挡位，电机就以 一定的转速带动扇叶转动，输出预定的风速。 风速挡位是该控制系统的输入，扇叶转动的风 速是该控制系统的输出，一个挡位对应着一个 风速。
二、开环控制系统
案例分析：自动门
• 自动门的动作过程是怎样的？
– 当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口 时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又 关闭。
• 自动门的功能和技术要求：
– 功能：无人时，常关；有人时，开门 – 技术要求：当人距门1m时，门即打开；门打开
后，延时10s后关门
自动门如何实现自动开、关的呢？
红外传感器
控制电路
电机
人体 热辐射
红外传感器
控制电路
电机
控制量
转动
自动门
门的开启 与关闭
控制器
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实验三十三 电机速度开环控制和闭环控制
（自动控制理论—检测技术综合实验）
一、 实验原理
1．直流电机速度的控制
直流电机的速度控制可以采用电枢回路电压控制、励磁回路电流控制和电枢回路串电阻控制三种基本方法。
三种控制方式中，电枢电压控制方法应用最广，它用于额定转速以下的调速，而且效率较高。
本实验采用电枢控制方式，如图
33-1所示。
本实验装置为一套小功率直
流电机机组装置。
连接于被控制电机的
输出轴的是一台发电机，发电机输出端
接电阻负载，调节电阻负载即可调节被
控制电机的输出负载。
发电机输出电压
兼作被控电机速度反馈电压。
2． 开环控制和闭环控制
由自动控制理论分析可知，负载的存在相当于在控制系统中加入了扰动。
扰动会导致输出（电机速度）偏离希望值。
闭环控制能有效地抑制扰动，稳定控制系统的输出。
闭环控制原理方框图如图33-2。
当积分环节串联在扰动作用的反馈通道（即扰动作用点之前）时，即成为针对阶跃扰动时的I 型系统，能消除阶跃信号扰动。
采用积分环节虽然能一定程度上消除系统的稳态误差，但是却对系统的动态性能（超调量、响应时间）和稳定性产生不利影响。
因此需要配合进行控制器的设计和校正（采用根轨迹设计方法或频域设计方法）。
E
图33-1直流电机速度的电枢控制方式
图33-2 直流电机速度的闭环控制原理方框图
此外，在扰动可以测量的情况下，采用顺馈控制也能有效地对扰动引起的跟踪误差进行补偿，减轻反馈系统的负担，见图33-3。
图33-3 反馈＋顺馈控制方式消除扰动引起的误差
式中： 为控制器传递函数，也是扰动输入时的反馈通道传递函数；
)(11s G G =)(22s G G = 为被控对象（本实验中即被控直流电机）的传递函数；
)(s G G c c = 为顺馈控制通道传递函数；
R 为指令输入，即希望的电机速度；
C 为输出被控量，即被控电机的输出速度；
E 为系统的稳态误差；
D 为系统的扰动输入，即电机的负载。
由扰动到输出的传递函数可知，扰动引起的稳态误差为
D G G G G G
E c R 2
12101)1(++−== （33-1） 当选择顺馈回路传递函数为 11
G G c −= （33-2） 时，有00==R E ，即扰动对输出没有影响。
实际设计的控制系统中，精确实现式（33-2）是困难的。
但可以通过粗略的实现，抵消大部分的扰动，不能完全抵消的余下部分由反馈来抑制。
这样可以有效地补偿扰动对输出的主要影响，又大大减轻反馈通道的负担，对稳定性影响较小。
顺馈＋反馈控制实现的条件是扰动是可以测量的。
3．控制器设计
控制器设计基础为基本的功率放大器电路设计和为满足系统性能要求的校正网络设计。
本实验中，功率放大器电路为基本的功率晶体管放大电路，与电机的电枢电路串联；晶体管的基极控制电路则由模拟电路或模数混合电路组成。
功率放大电路的输出供给电机电枢电压，功放电路的电源通常与电机电枢电压要求相匹配，属大功率供电电源（也称为强电）；而基极控制电路则是由单独的电源供电的，其电压等级远低于电枢电压，称为控制电源（或弱电）。
两个电源可以共一个地，也可以不共地。
其基本控制原理框图见
图33-4。
控制电路
速度反馈
电源
图33-4 电机速度控制系统实验电路原理框图
二、 实验目的
1. 掌握电机控制系统的设计方法，以及电路设计和调试方法。
2. 进一步通过具有实际被控对象的控制系统设计，掌握控制系统稳态分析和动态分析的方法。
3. 初步了解控制系统中各种变量的检测方法和可以采用的检测元件，构成反馈回路。
并尝试采用其它检测转速等变量构成反馈的方法。
三、实验内容
1．设计电机转速的开环控制和闭环控制实验电路方案（包括负载扰动系统和传感器）；
2．自行设计和搭建相应的开环速度控制系统和闭环速度控制系统；控制器设计方案自选（0型或1型；反馈控制或反馈＋针对扰动的顺馈控制），并根据控制理论进行分析和校正，可采用Matlab软件进行仿真分析和验证。
对开环和闭环两种方案进行对比。
要求稳态误差小、响应时间短、超调量小。
系统构建方案应尽可能简单、可靠。
四、实验设备
1．电机机组装置和功率供电电源、控制电源
2．系统设计所需的功率晶体管、运放芯片、阻容等元器件
3．示波器
4．计算机以及相应的分析软件
五、实验步骤
1. 自行测取被控对象（电机机组装置）的有关数据（功率、电压、转速及控制电源等）；测试并推导被控对象的传递函数。
2. 完成系统方案设计；
3. 根据实验内容要求，自行拟定设计及后续实验步骤。
六、实验报告
1．画出所设计搭建的控制系统实验电路图。
2．确定所设计系统中的各种参数。
3．对设计的实验系统进行稳定性、动态及稳态性能分析，特别是在突加50％和突减50％负载扰动情况下，进行动态性能分析（超调量和响应时间），和稳态性能分析（稳态误差），对测量结果进行分析和讨论。
4．对所设计系统存在的问题，提出改进意见或思路。
七、实验思考题：
1．突加负载和突减负载都相当于于阶跃扰动。
为什么？
2．采用交流发电机作为测速发电机，这样的检测元件对于线性控制系统的反馈控制存在什么问题？
3．如果积分环节放置在扰动作用点后，对控制系统在指令输入作用下的稳态误差和负载扰动作用下的稳态误差的抑制作用是否相同？。