机电控制知识总结

《机电控制》对机电控制所涉及的各种控制形式和控制元件作了比较详细的叙述，包括控制电机、电液伺服阀、电液比例阀、数字阀、电液阀控制的组件、电一气控制阀、控制放大器等。此外对计算机控制用的硬、软件及控制系统的静动态设计和系统辨识也作了简要的介绍。

机电控制

• 传感器
  • 检测系统
  • 非电量检测系统 分析方法：一次仪表能将被测的非电量变换成电量，二次仪表把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传输能力的信号，以推动后级的显示电路、数据处理装置及执行机构。
  • 旋转变压器：结构类似两相绕组式异步电机 原理：电磁感应原理 特点：结构简单、动作灵敏、输出信号大、抗干扰性好 工作方式：鉴相式：鉴相电路 鉴幅式：鉴幅电路
  • 感应同步器 原理：电磁感应 特点：环境要求低 抗干扰能力强，维护简单寿命长 工作方式：鉴相式、鉴幅式 精度高的原因：感应同步器是由许多节距同时参加工作，多节距的误差平均效应减小了局部误差的影响
  • 增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。 绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。 非单值性系统误差解决方法：信号位、双电刷、特殊代码 绝对式编码器特点：测量的是绝对量 速度检测方法：脉冲记数法和脉冲间隔测量（公式）
  • 光栅的特点：？ 结构：标尺光栅、光栅读数头
  • 莫尔条纹的特点：平行光照射光栅形成的条纹的光强成正余弦分布 莫尔条纹移动与两光栅尺之间的相对移动在大小、方向及速度间有 对应关系 放大作用/平均误差作用
  • 鉴向：从AB信号的相位关系反映出位移方向 倍频：通过倍频多输出几个脉冲提高系统精度及分辨率
• 检测系统
  • 开关型信号处理电路 光电隔离电路：避免构成电流回路 是在电隔离的情况下，以光为媒介传送信号，对输入和输出电路可以进行隔离，因而能有效地抑制系统噪声，消除接地回路的干扰，有响应速度较快、寿命长、体积小耐冲击等好处，使其在强-弱电接口，特别是在微机系统的前向和后向通道中获得广泛应用。 电平转换电路：将开关信号的电平和控制系统的电平进行匹配
  • 模拟信号数字化处理核心问题？
  • A/D卡组成：模拟多路开关、数据放大器、采样保持器、A/D转换器、输入输出接口 精度指标：？
  • 数字预处理方法： 1、数字滤波：中值滤波、算术平均滤波、滑动平均滤波、低通滤波 2、静态误差补偿：非线性、零位、增益误差补偿
  • 数字化处理包含？ 各自目标:?
  • 设计运动检测系统注意的问题：
• 伺服系统
  • 定义：/内涵
  • 分类： 按执行元件：电气式、液压式、气动式 按控制原理：开环、半闭环、闭环
  • 目的
  • 产品对伺服系统的要求：稳准快
• 步进电机
  • 结构特点： 基本工作方式： 工作原理：步进电机的工作原理：电磁铁原理 ① 旋转磁场的产生：各相绕组通断电状态的改变 ② 力和力矩的产生：磁场吸引铁磁性材料 ③ 错齿是基础 控制方法：控制 ，（大小、方向、速度） 定子绕组通断电的状态
  • 起动转矩决定于矩角特性 工作方式 起动频率：步进电机由静止突然启动，进入不失步的正常状态的最高控制频率。 矩频特性曲线： 最高速度决定于负载转矩
  • 静态特性： 矩角特性、最大静转矩特性、最大静转矩、矩角特性族、
  • 为什么可以开环控制？ 理解为什么步进电机可以开环控制 ① 可控性好，可以控制位移的大小、方向和速度， 具备开环控制的可能 ② 固有的特性曲线好，即转矩-速度曲线较平，伺服 刚度较大
  • 驱动器组成： 控制器：控制信号转换为：电机控制所需的驱动信号 功率放大器： 辅助电路：
  • 驱动环形分配器 作用：接受脉冲和方向信号，按分配方式产生控制各相绕组所需要的脉冲信号 实现：根据指令，把脉冲信号按一定的逻辑关系加到功率放大器上，使各项绕组按一定的顺序和时间导通和切断，并根据指令使电机正转或反转实现确定的运行方式
  • 加减速规律 直线加减速和指数加减速 ① 分析的结论指出：指数加减速比直线加减速要 好，好的原因是前者要快 ② 其根本原因在于指数加减速是变加减速过程， 速度越低，加速度越大，速度越高，加速度越 小，与步进电机的矩频特性吻合驱动 直线加减速调速方法？
  • 软件环分的方法
  • 驱动电路P189 单电压驱动 双电压 斩波型
    • 细分驱动 原理：步进电机是电流驱动元件，改变步进 电机各相电流的大小，在原有平衡位置的中间 增加新的平衡点。即可实现步矩细分。 好处：在不改变步进电机结构参数的情况下，能使 步距角减小，提高精度和分辨力。但细分后 的步距角精度不高，功率放大驱动电路也相 应复杂；  能使步进电机运行平稳，提高匀速性，并能 减弱和消除振荡
• 直流电机
• 交流电机
• 动力学设计
  • 伺服系统设计内容：动力学方法设计（静）/控制理论方法设计（动） 动力学方法设计内容：惯量、容量、速度匹配 解决问题：电机与机械负载的匹配
  • 惯量匹配 工程思路：
  • 容量匹配 工程思路： 直交流电机容量匹配？
  • 速度匹配：
• 伺服控制算法