伺服系统传递函数的建立

C1
K2 W2 (s) T2 s 1
VT3
1 T2 (R 2 RR P1 )C 1 2 VT4 1 R 2 RR P1 2 K2 1 RB R1 R 2 RR P1 2
R3
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
K e : 电机反电势系数 K m : 电机力矩系数 K e与K m数值相等，但单位不同
d ( s ) W5 ( s) U d ( s) Km Ld J s 2 [ Ld b ( Ri Rd ) J ]s K e K m ( Ri Rd )b
忽略b K5 W5 ( s) 2 TaTm s Tm s 1 Ld ( Ri Rd ) J 1 其中K5 , Ta , Tm Ke ( Ri Rd ) Ke Km
usr
R7
d
N2
+
R10 R11 +E +
-
d’
+ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
usr uo ωt
R9
R12
N3
f
+ V1 R13 R20 RP2 R21 R22 C2
+ N5
f’
ωt
V2 R16
R15 R14 VD1
V3 VD3 VD4 V4 SM V5 VD6 VD5 V6
R18 R17 VD2 -
ud
+ N4
o
ωt
uf′ ωt
转矩平衡方程
Mc J z d d (t ) M d (t ) M ( J d J p 2 ) i i dt
M : 电机自身的机械摩擦力矩 M c :被控对象的摩擦力矩 J d : 电机电枢转动惯量 J p : 减速装置折算到电机轴上的等效转动惯量 J z : 被控对象的转动惯量 i : 减速器传动比
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
分部传递函数推导
旋转变压器传递函数推导
uc
- 2π
-π
-π/6
0 π/6
π
2π
e
K 1 U cm
sin(π /6) 0.955Ucm (V/rad) π /6
W1 (s) K 1
直流电动机传递函数的推导 （直流力矩电机）
额定参数 : Ud、U fd、I fd、n0
9.55U d Ke n0 Km M fd I fd
K5 W5 ( s) Tm s 1 1 ( Ri Rd ) J 其中K5 , Tm Ke Ke Km
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
系统原理框图
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
系统组 成 放
PWM
电 压 放 大 电 路
大 ‘ 电 路
直 流 永 磁 电 机 VT1
减 速 器
R8 R5 R7
N2
R10 R11 +E
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
Ud ( s) ( Ri Rd ) I d ( s) Ld sI d ( s) Ed ( s)
直 流 永 磁 电 机
减 速 器
3.1 直流随动系统传递函数的推导

直流放大器
R5 R4 R6
+ N1
R5 W3 (s) K 3 R4
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

脉冲调宽功率放大器
R8
3.1 直流随动系统传递函数的推导
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
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
系统原理框图
旋 转 变 压 器
N3
R9
R12
+
+
VT2
R4
φr
R1
～
R2 R6 RP1 C1
～
+ N1
+ V1 R13 R15 R14 VD1 SM V5 VD6 VD5 V6 VD2 V3 VD3 VD4 V4
+ R18 R17 V2 R16
RX
R20 RP2 R21 R22
RT
VST1,2 C2
+ N5
R3
VT3
VT4
+ N4
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
3.1 直流随动系统传递函数的推导
三极管模拟开关式相敏整流线路传递函数推导
VT1
VT2 R2 RP1
～
M d ( s) bd ( s) J sd ( s) M d ( s) J sd (s)
U d ( s ) ( Ri Rd ) I d ( s ) Ld sI d ( s ) Ed ( s ) M ( s ) b ( s ) J s ( s ) d d d Ed ( s ) K e d ( s ) M d ( s) Km I d ( s)
: 减速器传动效率
Mc J z d d (t ) M d (t ) M ( J d J p 2 ) i i dt
Mc M Mc i M b d (t ), b i max
d d (t ) Jz M d (t ) b d (t ) J , J Jd J p 2 dt i
R19 VST3,4
RP3 R23
E W4 (s) K 4 Up
uV2 ωt
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