《驱动元件及控制》PPT课件

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1、机电一体化系统与设计第一章机电一体化概论第二章精密机械技术第三章工业控制计算机第四章基于单片机的控制器第五章可编程序控制器第六章传感器与计算机接口第七章动力驱动及其计算机控制第八章机电一体化系统设计方法与实例控制器(IPC/PLC/MCU等)输入接口输出接口驱动执行机构(电机、电磁阀等)被控对象(各种机械参数)传感检测装置(各类传感器等)反馈量被控量设定值＋—机电一体化系统的组成机电一体化系统的组成第七讲驱动元件及控制概述步进电机及其驱动直流电机及其控制交流电机及其控制液压、气动驱动元件及其控制第七讲驱动元件及控制概述驱动元件的作用驱动元件的分类常见电机的分类步进电机

2、及其驱动直流电机及其控制交流电机及其控制液压、气动驱动元件及其控制驱动元件在机电一体化系统中的作用在机电一体化系统中机械装置→控制对象计算机或其他智能单元→控制器受控物理量→机械位移、速度、加速度、力、力矩等参数控制器→控制命令(弱电)→变换和放大(驱动元件)→改变机械参量→机械装置(得到调整)(伺服)驱动元件是介于控制器与机械装置之间的一种能量与信息转换装置机电一体化中的驱动元件一般都是伺服装置，用于控制的驱动元件，区别于单纯用于动力输出的驱动元件。所以，在选择和使用驱动元件时，除了保证带动负载之外，还应考虑其伺服性（即控制性能）。驱动元件在机电一体化系统中的作用主

3、机(工控机或普通计算机)显示器打印机交互设备(键盘鼠标等)报警存储设备(硬盘光盘等)接口电路A/D多路开关接口电路接口电路接口电路D/A开关量输入开关量输出多路开关…变送器传感器变送器传感器……驱动执行…驱动执行输出通道被控对象(压力、速度等机械参数)第七讲驱动元件及控制概述驱动元件的作用驱动元件的分类常见电机的分类步进电机及其驱动直流电机及其控制交流电机及其控制液压、气动驱动元件及其控制类型特点举例电动式使用工业电源、动力较大、控制性能好各种直流伺服电机、交流伺服电机、步进电机、电磁铁等液压式输出功率大，速度快而平稳、控制性能好、但易泄露液压缸、液压马达气动式气源方

4、便、便宜，速度快，但功率小、噪音大且难以控制气缸、气马达直线运动电液式驱动元件的分类按运动方式旋转运动电动式按使用能源液压式气动式第七讲驱动元件及控制概述驱动元件的作用驱动元件的分类常见电机的分类步进电机及其驱动直流电机及其控制交流电机及其控制液压、气动驱动元件及其控制功率放大器功率驱动接口常见电机的分类常用电机主要分两类：驱动电机：驱动单元，主要是指普通的交、直流电机。(电力拖动)控制电机：特种电机，常见的有步进电机、伺服电机、测速发电机等，主要任务是转换和传递控制信号，能量的传递是次要的。(机电控制)控制电机利用电压、电流、频率（包括指令脉冲）等控制方式，实现速度

5、、力矩的调节、启、停和其他复杂的驱动。控制器→控制命令(弱电)→变换和放大(驱动元件)→机械运动第七讲驱动元件及控制概述步进电机及其驱动类型和工作原理通电方式和步距角主要性能指标功率驱动接口其他控制直流电机及其控制交流电机及其控制液压、气动驱动元件及其控制步进电机的类型和工作原理步进电机（StepMotor）：OnePulseOneStep步进电机（电脉冲马达），是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的控制电机，其实质是一种数模转换器(D/A)。转动角度由脉冲数决定，运动方向由脉冲相序决定，转动速度由脉冲频率决定。步进电机与现代的数字控制技术相结合，构建数字运动控制系统。

6、不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的伺服电机。特点：其结构简单、可靠性高和成本低应用：精度不是需要特别高的场合步进电机的类型和工作原理根据结构不同反应式（VR，Variablereluctance）永磁式（PM，Permanentmagnet）混合式（HB，Hybrid）按相数（定子绕组数）不同单相两相多相步进电机的类型和工作原理1．结构（三相反应式）定子：定子铁芯上嵌有绕组线圈，通电后产生电磁力转子：转上无绕组线圈，仅当作导磁体使用，在定子产生的电磁力的作用下，转动到定子和转子之间磁阻最小的位置反应式步进电机的结构示意图定子转子

7、步进电机的类型和工作原理2．工作原理利用定子绕组产生的反应电磁力吸引转子作步进运动，故称为反应式步进电机。⑴单三拍工作方式：A→B→C→A→B→C…转子总是力图转到磁阻最小的位置，每一拍转过30°（a）A相通电（b）B相通电（c）C相通电动画演示1步进电机的类型和工作原理⑵六拍工作方式：A→AB→B→BC→C→CA→A→AB→B→BC→C→CA…每一拍转过了15°（a）A相通电（b）AB相通电（c）B相通电（d）BC相通电⑶双三拍工作方式：AB→BC→CA→AB→BC→CA…动画演示2步进电机的类型和工作原理动画演示3动画演示4第七讲驱动元件及控制概