第二章伺服系统的稳态设计之精选文档.ppt

《第二章伺服系统的稳态设计之精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章伺服系统的稳态设计之精选文档.ppt（58页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二章伺服系统的稳态设计之本讲稿第一页，共五十八页 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

2、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

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 计计本讲稿第二页，共五十八页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

4、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。本讲稿第三页，共五十八页 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 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

5、版书：5 5 2 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 5 3 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 5 4 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与

6、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 5 4 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 5 4 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率

7、 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 5 4 4）第第 二二 章章 伺伺 服服 系系 统统 的的 稳稳 态态 设设 计计本讲稿第四页，共五十八页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 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

8、 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 。本讲稿第五页，共五十八页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 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：本讲稿第六页，共五十八页2 2.1 1.

9、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

10、的 转转 速速u静静 差差 率率 ：=本讲稿第七页，共五十八页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 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 N本讲稿第八页，共五十八页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 5.5.负负 载载 扰扰 动动 下下 的的

11、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 本讲稿第九页，共五十八页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

12、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 等等本讲稿第十页，共五

13、十八页 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 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 5 2 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

14、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 5 3 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 5 4 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

15、版书：5 5 4 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 5 4 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

16、（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）第第 二二 章章 伺伺 服服 系系 统统 的的 稳稳 态态 设设 计计本讲稿第十一页，共五十八页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

17、 的的 还还 是是 容容 许许 有有 间间 歇歇 的的 。本讲稿第十二页，共五十八页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：本讲稿第十三页，共五十八页2 2.1

18、 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 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

19、 统统 造造 成成 一一定定 的的 静静 误误 差差 。本讲稿第十四页，共五十八页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 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 N本讲稿第十五页，共五十八页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

20、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 本讲稿第十六页，共五十八页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

21、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)本讲稿第十七页，共五十八页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 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

22、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)=0.7070.707 时时 的的 角角 频频 率。率。u相相 角角 储储 量量 本讲稿第十八页，共五十八页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

23、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

24、特 点点 等等本讲稿第十九页，共五十八页 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 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 5 2 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

25、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 5 3 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 5 4 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

26、计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 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 5 4 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

27、等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）第第 二二 章章 伺伺 服服 系系 统统 的的 稳稳 态态 设设 计计本讲稿第二十页，共五十八页一、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本讲稿第二十一页，共五十八页l经过调查

28、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本讲稿第二十二页，共五十八页进行稳态计算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传动装置设计本讲稿第二十三页，共五十八页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

29、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本讲稿第二十四页，共五十八页二、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，以获得必要的数据本讲稿第二十五页，共五十八页三、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本讲稿第二十六页，共五十八页l四、模拟试验本讲稿第二十七页，共五十八页调 研理论设计调 试p稳态设计p推导传递函数p动态设计本讲稿第二十八页，共五十八页

30、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

31、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 试试本讲稿第二十九页，共五十八页 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 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

32、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 5 2 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 5 3 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

33、 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 5 4 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 5 4 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

34、.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 5 4 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 5 4 4）第第 二二 章章 伺伺 服服 系系 统统 的的 稳稳 态态 设设 计计本讲稿第三十页，共五十八页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

35、 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)粘性摩擦系数粘性摩擦系数 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

36、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)粘性摩擦系数粘性摩擦系数惯惯 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.本讲稿第三十一页，共五十八页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

37、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)弹性摩擦系数弹性摩擦系数 角位移角位移风风 阻阻 力力 矩矩 Mt（N m）:Mt=f2 2 2 式中：式中：f2（N m s2)风阻系数风阻系数 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)风阻系数风阻系数4.4.5.5.6.6.本讲稿第三十二页，共五十八页 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5

38、 5 1 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 5 2 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

39、书：（旧版书：5 5 3 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 5 4 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 5 4 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2

40、 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 5 4 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 5 4 4）第第 二二 章章 伺伺 服服 系

41、系 统统 的的 稳稳 态态 设设 计计本讲稿第三十三页，共五十八页2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单 轴 传 动2.多 轴 传 动3.直 线 运 动 与 旋转 运 动 转 换直 线 运 动旋 转 运 动考 虑 减 速 比 i考 虑 传 动 效 率负载参数的折算单 轴 传 动多 轴 传 动本讲稿第三十四页，共五十八页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 轴 传 动3.直 线 运 动 与 旋转 运 动 转 换直直 线线 运运 动动旋 转 运 动考 虑 减 速 比 i考 虑 传 动 效 率负载参数的折算单 轴 传 动多 轴 传

42、动本讲稿第三十五页，共五十八页uu 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 -负载质量负载质量本讲稿第三十六页，共五十八页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 轴 传 动3.直 线 运 动 与 旋转 运 动 转 换直 线 运 动旋旋 转转 运运 动动考 虑 减 速 比 i考 虑 传 动 效 率负载参数的折算单 轴 传 动多 轴 传 动本讲稿第三十七页，共五十八页u 旋旋 转转 运运 动动电电 机机负负

43、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本讲稿第三十八页，共五十八页2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单 轴 传 动2.多多 轴轴 传传 动动3.直 线 运 动 与 旋转 运 动 转 换直 线 运 动旋 转 运 动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考 虑 传 动 效 率负载参数的折算单 轴 传 动多 轴 传 动本讲稿第三十九页，共五十八页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=

44、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 比比本讲稿第四十页，共五十八页2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单 轴 传 动2.多多 轴轴 传传 动动3.直 线 运 动 与 旋转 运 动 转 换直 线 运 动旋 转 运 动考 虑 减 速 比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算单 轴 传 动多 轴 传 动本讲稿第四十一页，共五十八页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

45、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 z本讲稿第四十二页，共五十八页2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单 轴 传 动2.多多 轴轴 传传 动动3.直 线 运 动 与 旋转 运 动 转 换直 线 运 动旋 转 运 动考 虑 减 速 比 i考 虑 传 动 效 率负载参数的折算负载参数的折算单 轴 传 动多 轴 传 动本讲稿第四十三页，共五十八页u 负负 载载 参参 数数 的的 折折 算算本讲稿第四十四页，共五十八页u 负负 载载 参参 数数 的的 折折 算算本讲稿第四十五页，共五十八页u 负负

46、载载 参参 数数 的的 折折 算算本讲稿第四十六页，共五十八页2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单 轴 传 动2.多 轴 传 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 线 运 动旋 转 运 动考 虑 减 速 比 i考 虑 传 动 效 率负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多 轴 传 动本讲稿第四十七页，共五十八页uu 单单 轴轴 传传 动动已 知：负 载 W=m g，转 子 转 动 惯 量 Jd，辘 轮 转 动 惯 量 Jp，直 径 2R，电 机 和 辘 轮 的 角 速 度 为 ，负 载 线 速 度 v=Rl 提提 升升 负负 载载 时时

47、，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+m R2)2-W R电 机负 载 辘 轮W M=MJ+MW=(Jd+JP+mR2)1+WR本讲稿第四十八页，共五十八页2 2.2 2.2 2 2 2.2 2.2 2 负负 载载 的的 折折 算算1.单 轴 传 动2.多 轴 传 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 线 运 动旋 转 运 动考 虑 减 速 比 i考 虑 传 动 效 率负载参数的折算单 轴 传 动多多 轴轴 传传

48、 动动本讲稿第四十九页，共五十八页u 多多 轴轴 传传 动动电 机负 载 辘 轮Wz22z11z31z21z12z32123若 电 机 轴 与 辘 轮 之 间 存 在 减 速比 i 和 传 动 效 率 ，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-.本讲稿第五十页，共五十八页 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺

49、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 5 2 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 5 3 3）2.3.1 2.3.1

50、 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 5 4 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 5 4 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