伺服系统的稳态设计之.ppt

第二章 伺服系统的稳态设计 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述 2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算 2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择 2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择 2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制(PWM)(PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择 2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计第第 二二 章章 伺伺服服系系统统的的稳稳态态设设计计2 2.1 1 2 2.1 1 设设 计计 概概 述述设设 计计 概概 述述 速度控制系统和位置控制系统的共同特点是：通过系统的执行元件直接或经机械传动装置带动被控对象，完成要求的机械运动。因此工程上对它们的技术要求，主要是围绕着机械运动的规律和运动参数的要求。2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 15 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 25 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 35 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 4 5 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 45 4）第第 二二 章章 伺伺服服系系统统的的稳稳态态设设计计2 2.1 1.1 1 2 2.1 1.1 1 速速 度度 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求速速 度度 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 1.1.速速 度度 调调 节节 要要 求求 ：u可可 逆逆 性性 要要 求：单求：单 向向 调调 速、可速、可 逆逆 调调 速速u平平 滑滑 性性 要要 求：有求：有 级级 调调 速、无速、无 级级 调调 速速u连连 续续 性性 要要 求求：调调 速速 是是 连连 续续 的的 还还 是是 容容 许许 有有 间间 歇歇 的的 。2 2.1 1.1 1 2 2.1 1.1 1 速速 度度 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求速速 度度 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.2.系系 统统 输输 出出 轴轴 要要 求求 ：u最最 大大 转转 速：速：nmax(r/min)、max(rad/s)、Vmax(m/s)u最最 低低 平平 稳稳 转转 速：速：nmin(r/min)、min(rad/s)、Vmin(m/s)u调调 速速 范范 围围 D：2 2.1 1.1 1 2 2.1 1.1 1 速速 度度 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 指指 标标 要要 求求速速 度度 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 指指 标标 要要 求求 3.3.系系 统统 输输 出出 轴轴 上上 负负 载载 力力 矩矩 变变 化化 时时 ，控，控 制制 精精 度度 技技 术术 指指 标标 ：u转转 速速 降降 n（）：n=n0 n 其其 中：中：n0-控控 制制 信信 号号 一一 定定 的的 情情 况况 下下，理理 想想 的的 空空 载载 转转 速速 n -控控 制制 信信 号号 一一 定定 的的 情情 况况 下下，满满 载载 时时 的的 转转 速速u静静 差差 率率 ：=2 2.1 1.1 1 2 2.1 1.1 1 速速 度度 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求速速 度度 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 4.阶阶 跃跃 输输 入入 下下 系系 统统 的的 动动 态态 响响 应应 特特 性性 ：u最最 大大 超超 调调 量量%u调调 节节 时时 间间 t ts s：偏偏 差差 在在 55 或或 22 范范 围围u振振 荡荡 次次 数数 N N2 2.1 1.1 1 2 2.1 1.1 1 速速度度控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求速速度度控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求 5.5.负负 载载 扰扰 动动 下下 的的 动动 态态 响响 应应 特特 性性 ：阶阶 跃跃 扰扰 动动 或或 脉脉 冲冲 扰扰 动动 下下 ，u最最 大大 转转 速速 降降 n nmaxmax(或或 maxmax或或V Vmaxmax)u调调 整整 时时 间间 t tsf 2 2.1 1.1 1 2 2.1 1.1 1 速速度度控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求速速度度控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求 6.其其 它它 要要 求求 ：u工工 作作 制制 的的 要要 求求 ：长长 期期 连连 续续 运运 行行 制制 、间、间 歇歇 运运 行行 制制 、短短 时时 运运 行行 制制 。u系系 统统 可可 靠靠 性性 要要 求求 ：通通 常常 用用 连连 续续 运运 行行 无无 故故 障障 时时 间间 来来 衡衡 量量 。u使使 用用 寿寿 命命u使使 用用 环环 境境 条条 件件 ：环环 境境 温温 度度 、湿、湿 度度 、振、振 动动 、抗、抗 冲冲 击击 、防、防 水水 、防、防 化化 、防、防 辐辐 射射 、电、电 源源 条条 件件 的的 限限 制制u经经 济济 性性 要要 求求 ：生生 产产 成成 本本 、标、标 准准 化化 程程 度度u结结 构构 型型 式式 要要 求求 ：体体 积积 、质、质 量量 、安、安 装装 特特 点点 等等 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 15 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 25 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 35 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 4 5 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 45 4）第第 二二 章章 伺伺服服系系统统的的稳稳态态设设计计2 2.1 1.2 2 2 2.1 1.2 2 位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求 1.速速 度度 调调 节节 要要 求求 ：u平平 滑滑 性性 要要 求：有求：有 级级 调调 速、无速、无 级级 调调 速速u可可 逆逆 性性 要要 求：单求：单 向向 调调 速、可速、可 逆逆 调调 速速u连连 续续 性性 要要 求求：调调 速速 是是 连连 续续 的的 还还 是是 容容 许许 有有 间间 歇歇 的的 。2 2.1 1.2 2 2 2.1 1.2 2 位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求 2.2.系系 统统 输输 出出 轴轴 要要 求求 ：u最最 大大 转转 速：速：nmax(r/min)、max(rad/s)、Vmax(m/s)u最最 低低 平平 稳稳 转转 速：速：nmin(r/min)、min(rad/s)、Vmin(m/s)u调调 速速 范范 围围 D：2 2.1 1.2 2 2 2.1 1.2 2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 3.3.系系 统统 静静 误误 差差 e es s (系系 统统 静静 差差)随随 动动 系系 统统 通通 常常 设设 计计 成成 无无 静静 差差 系系 统统，当当系系统统静静止止协协调调时时，没没有有位位置置误误差差。但但实实际际 系系 统统 存存 在在 非非 线线 性性 因因 素素，如如：测测 角角 元元 件件的的 分分 辨辨 率率 有有 限限、系系 统统 输输 出出 端端 机机 械械 运运 动动 部部分分 存存 在在 干干 摩摩 擦擦 等等 等等，都都 将将 给给 系系 统统 造造 成成 一一定定 的的 静静 误误 差差 。2 2.1 1.2 2 2 2.1 1.2 2 位位 置置 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求位位 置置 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 4.4.阶阶 跃跃 输输 入入 下下 系系 统统 的的 动动 态态 响响 应应 特特 性性 ：u最最 大大 超超 调调 量量%u调调 节节 时时 间间 t ts s：偏偏 差差 在在 55 或或 22 范范 围围u振振 荡荡 次次 数数 N N2 2.1 1.2 2 2 2.1 1.2 2 位位 置置 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求位位 置置 控控 制制 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 5.等等 速速 跟跟 踪踪 时，负时，负 载载 扰扰 动动 下下 的的 动动 态态 响响 应应 特特 性性 ：u最最 大大 误误 差差 角角 e em m fu过过 渡渡 过过 程程 时时 间间 t tsf 2 2.1 1.2 2 2 2.1 1.2 2 位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求 6.6.系系 统统 跟跟 踪踪 状状 态态 下下 的的 误误 差差 指指 标标 ：u速度误差速度误差e ev vu最大正弦误差最大正弦误差e emu相相 对对 精精 度度 指指 标标：速速 度度 品品 质质 系系 数数 Kv:(1/s)(1/s)加加 速速 度度 品品 质质 系系 数数 Ka:(1/s(1/s2 2)2 2.1 1.2 2 2 2.1 1.2 2 位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求 7.7.频频 率率 响响 应应 特特 性性 指指 标标 要要 求求u振振 荡荡 指指 标标 Mp:位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 闭闭 环环 幅幅 频频 特特 性性 A A (p p )的的 最最 大大 值值 与与 A(0)A(0)的的 比比 值值 ；(一一 般般 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 无无 静静 差差 ：A(0)=1)A(0)=1)u频频 带带 宽宽 度度 b:闭闭 环环 幅幅 频频 特特 性性 A(A(b b)=时时 的的 角角 频频 率。率。u相相 角角 储储 量量 2 2.1 1.2 2 2 2.1 1.2 2 位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求位位置置控控制制系系统统通通常常的的技技术术要要求求 8.8.其其 它它 要要 求求 ：u工工 作作 制制 的的 要要 求求 ：长长 期期 连连 续续 运运 行行 制制 、间、间 歇歇 运运 行行 制制 、短短 时时 运运 行行 制制 。u系系 统统 可可 靠靠 性性 要要 求求 ：通通 常常 用用 连连 续续 运运 行行 无无 故故 障障 时时 间间 来来 衡衡 量量 。u使使 用用 寿寿 命命u使使 用用 环环 境境 条条 件件 ：环环 境境 温温 度度 、湿、湿 度度 、振、振 动动 、抗、抗 冲冲 击击 、防、防 水水 、防、防 化化 、防、防 辐辐 射射 、电、电 源源 条条 件件 的的 限限 制制u经经 济济 性性 要要 求求 ：生生 产产 成成 本本 、标、标 准准 化化 程程 度度u结结 构构 型型 式式 要要 求求 ：体体 积积 、质、质 量量 、安、安 装装 特特 点点 等等 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 15 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 25 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 35 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 4 5 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 45 4）第第 二二 章章 伺伺服服系系统统的的稳稳态态设设计计一、系统方案的制订与稳态设计一、系统方案的制订与稳态设计l系统设计师应该系统设计师应该熟悉市场上供应的元器件和材料熟悉市场上供应的元器件和材料了解新产品资料了解新产品资料了解国内加工工艺和检验技术水平了解国内加工工艺和检验技术水平追踪新元器件、新工艺和新技术的发展追踪新元器件、新工艺和新技术的发展密切关注电力电子学领域的发展动态密切关注电力电子学领域的发展动态2.1.3 伺服系统设计内容与步骤l经过调查研究，在充分掌握上述信息的基经过调查研究，在充分掌握上述信息的基础上，结合设计技术要求，制订出系统的础上，结合设计技术要求，制订出系统的结构方案。结构方案。选定系统各主要元部件的形式选定系统各主要元部件的形式确定各部件的接口方式、系统控制方式确定各部件的接口方式、系统控制方式确定系统的主干线路、辅助线路及电源型式确定系统的主干线路、辅助线路及电源型式进行稳态计算l执行元件的计算和选择l功率放大器的选择和计算l敏感元件的确定l中间控制电路的确定l传动装置设计检验各部件之间输入、输出的功率匹配以及精度解决信号的有效传递、综合叠加、信号形成与变换，以及级间耦合匹配等问题。!要为引入校正补偿装置留有余地，尽量照顾到改善动态性能及综合校正的方便二、建立系统的数学模型l即推导系统开环或闭环传递函数或建立系统的状态方程l它是进行系统动态设计计算的基础l推导过程中，需作适当的简化和近似线性化处理l必要时需对有关元部件的特性进行实验测试，以获得必要的数据三、系统动态分析综合l研究系统的动态品质l决定校正装置的形式和参数以及提高动态品质的措施l四、模拟试验调 研理论设计调 试p稳态设计p推导传递函数p动态设计一、调一、调 研研 1.1.选选 定定 伺伺 服服 系系 统统 各各 部部 件件 型型 号号 ；2.2.确确 定定 各各 部部 件件 间间 接接 口口 方方 式式 ；3.3.选选 择择 伺伺 服服 系系 统统 的的 控控 制制 方方 案案 ；4.4.确确 定定 伺伺 服服 系系 统统 的的 主主 干干 线线 路路 、辅、辅 助助 线线 路路 及及 电电 源源二、理二、理 论论 设设 计计 1.1.稳稳 态态 设设 计计 负负 载载 分分 析析 计计 算算 选选 择择 执执 行行 电电 机机 选选 择择 检检 测测 元元 件件 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择 2.2.传传 递递 函函 数数 的的 推推 导导 3.3.动动 态态 设设 计计 希望希望 特特 性性 的的 绘绘 制制 设设 计计 校校 正正 环环 节节三、调三、调 试试 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 15 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 25 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 35 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 4 5 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 45 4）第第 二二 章章 伺伺服服系系统统的的稳稳态态设设计计2 2.2 2.1 1 2 2.2 2.1 1 几几 种种 典典 型型 负负 载载几几 种种 典典 型型 负负 载载 直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动干干 摩摩 擦擦 负负 载载粘粘 性性 摩摩 擦擦 负负 载载惯惯 性性 负负 载载干干 摩摩 擦擦 力力 Fc（N）:Fc=|Fc|Sign V 式中：式中：V-负负 载载 线线 速速 度度干干 摩摩 擦擦 力力 矩矩 Mc（N m）:Mc=|Mc|Sign 式中：式中：-负负 载载 角角 速速 度度粘粘 性性 摩摩 擦擦 力力 矩矩 Mb（N m）:Mb=b2 2 式中：式中：b2(N s m)粘性摩擦粘性摩擦系数系数 惯惯 性性 力力 矩矩 MJ（N m）:MJ=J 式中：式中：（rad/s2)-负负 载载 角角 加加 速速 度度粘粘 性性 摩摩 擦擦 力力 Fb（N）:Fb=b1 1 V 式中：式中：b1 1(N s/m)粘性摩擦系粘性摩擦系数数惯惯 性性 力力 Fm（N）:Fm=m a 式中：式中：a(m/s2)-负负 载载 线线 加加 速速 度度1.1.2.2.3.3.2 2.2 2.1 1 几几种种典典型型负负载载直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动位位 能能 负负 载载弹弹 性性 负负 载载风风 阻阻 负负 载载重重 力力 W W（N）:W=m g 不不 平平 衡衡 力力 矩矩 MW（N m）弹弹 性性 力力 矩矩 Mk（N m）:Mk=k2 2 式中：式中：k2(N m/rad)弹性摩擦系弹性摩擦系数数 角位移角位移风风 阻阻 力力 矩矩 Mt（N m）:Mt=f2 2 式中：式中：f2（N m s2)风阻系风阻系数数 弹力弹力Fk(N):Fk =k1 1 L 式中：式中：K1 1(N/m)弹弹性摩擦系数性摩擦系数 L(m)线线 位位 移移风风 阻阻 力力 Ft（N）:Ft=f1 1 V2 式中：式中：f1 1(N s2/m2)风阻系风阻系数数4.4.5.5.6.6.2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 15 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 25 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 35 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 4 5 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 45 4）第第 二二 章章 伺伺服服系系统统的的稳稳态态设设计计2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动uu 直直 线线 运运 动动直直 线线 运运 动动 电电 机机负负 载载F=Fc+Fb+Fm=Fc+b1v+(md+mz)a式中式中:F -电机轴受到的合力电机轴受到的合力 md -电机动子质量电机动子质量 mz -负载质量负载质量2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动u 旋旋 转转 运运 动动电电 机机负负 载载M=Mc+MJ=Mc+(Jd+Jz)式中式中:M -电机轴受到的合力矩电机轴受到的合力矩 Jd -电机转动惯量电机转动惯量 Jz -负载转动惯量负载转动惯量2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动u 考考 虑虑 减减 速速 比比iz22z11z31z21z12z32123电电 机机负负 载载d=i zd=i zd=i zi=i1 i2 i3 式 中：i1、i2、i3 -各各 级级 齿齿 轮轮 减减 速速 比比 i -齿齿 轮轮 减减 速速 器器 总总 的的 减减 速速 比比2 2.2 2.2 2 负负载载的的折折算算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动u 考考 虑虑 传传 动动 效效 率率z22z11z31z21z12z32123电电 机机负负 载载电电机机的的输输出出功功率率与与负负载载消消耗耗功功率率相相等等 Md d=MZ ZMd=-MZi d=i z2 2.2 2.2 2 负负载载的的折折算算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动u 负负载载参参数数的的折折算算u 负负载载参参数数的的折折算算u 负负载载参参数数的的折折算算2 2.2 2.2 2 2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算负负 载载 的的 折折 算算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动uu 单单 轴轴 传传 动动单单 轴轴 传传 动动已已 知：负知：负 载载 W=m g，转，转 子子 转转 动动 惯惯 量量 Jd，辘，辘 轮轮 转转 动动 惯惯 量量 Jp，直，直 径径 2R，电，电 机机 和和 辘辘 轮轮 的的 角角 速速 度度 为为 ，负，负 载载 线线 速速 度度 v=Rl 提提 升升 负负 载载 时时，电电 机机 轴轴 上上 的的 总总 负负 载载 力力 矩矩l 下下 降降 负负 载载 时时，电电 机机 轴轴 上上 的的 总总 负负 载载 力力 矩矩 M=MJ-MW=(Jd+JP+mR2)2-W R电 机负 载 辘 轮W M=MJ+MW=(Jd+JP+m R2)12 2.2 2.2 2 2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算负负 载载 的的 折折 算算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动u 多多 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动电 机负 载 辘 轮Wz22z11z31z21z12z32123若若 电电 机机 轴轴 与与 辘辘 轮轮 之之 间间 存存 在在 减减 速速比比 i 和和 传传 动动 效效 率率 ，则则 l 提提 升升 负负 载载 时时，电电 机机 轴轴 上上 的的 总总 负负 载载 力力 矩矩 M=MJ+MW=(Jd+)1+.l 下下 放放 负负 载载 时时，电电 机机 轴轴 上上 的的 总总 负负 载载 力力 矩矩 M=MJ-MW=(Jd+)2-.2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 15 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 25 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 35 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 4 5 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 45 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧