谢机电一体化第五章.ppt
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1、机电一体化系统设计,老师:谢兴旺 手机: 15271855941 邮箱: sivan_,第五章 机电一体 化系统的元、部件特性分析,第一节 自动控制理论与机电一体化系统 自动控制理论是机电一体化系统的控制基础,随着机电一体化技术的发展, 控制理论在机电一体化系统中的应用越来越广泛。机电一体化系统的操作过 程控制目的有两个,其一是根据操作条件的变化,制定最佳操作方案;其二 是对操作过程进行自动检测和自动控制,提高控制性能,实现规定的目的功 能。 在机电一体化系统中,伺服控制的首要目标是系统的输出,要尽可能 使输出量跟踪随时刻变化的输入量,因此,对抗外部干扰的能力要求更高。 对被控对象来说,系统的
2、各构成要素的特性参数比较容易掌握,而随操作条 件和环境条件变化的过程控制较难掌握,为此,以反馈控制理论为基础的控 制理论是机电一体化系统不可缺少的理论基础。 “反馈”的涵义 “反馈”是通过适当的检测传感装置将输出量的全部或一部分返回到输入端,使之与输入量进行比较,用其偏差对系统进行控制,反馈控制的目标是使该偏差为零。在设计机电一体化系统的控制系统时,首先必须明确其静态和动态特性要求,研究其外部干扰的形式、强弱、持续时间及其作用点,其次,必须选择具有适合该系统特性的调节器、检测传感器及执行元件。,在经典控制理论中,研究机电体化系统的动态特性是以传递函数为基础的,而传递函数是通过数学中的拉普拉斯变
3、换定义的。 当系统(或执行元件)的运动能够用相关定律(如电学、热学、力学 等的某些定律)描述时,该系统(或执行元件)的传递函数就可用理论 推导的方法求出。对那些无法用相关定律推导其传递函数的系统(或 执行元件),可用实验法建立其传递函数。 一般来说,机电一体化系统(或元件)的输入量(或称输入信号) 和输出量(或称输出信号)可用时间函数描述,输入量与输出量之间的 因果关系或者说系统(或元件)的运动特性可用微分方程描述。这 里仅就机电一体化系统设计中用到的动态特性的分析基础概述。 系统(或元件)的运动特性也可以用传递函数描述。线性定常 系统(或元件)的传递函数定义为:零初始值下,系统(元件)输出量
4、 拉氏变换与输入量拉氏变换之比。 当系统受到外部干扰时,其输出量必将发生变化,但由于系 统总含有惯性或储能元件,其输出量不可能立即变化到与外部干 扰相应的值,而需要有一个过程,这个过程就是系统的过渡过程。 系统(或执行元件)在阶跃信号作用下(即操作量阶跃变化时)的过渡 过程,大致可分为稳定过程、不稳定过程(发散)、稳定过程(有振荡) 三种情况,并可近似地用传递函数表示。 伺服系统有时也称伺服机构,它是以机械位置或角度作为控制对 象的自动控制系统。其输出量随输入量的变化而变化,因此,有时 也称随动系统。,在随动系统中,输出量不仅受输入量控制,而且反馈回来影响输入量,所以称其为闭环控制或反馈控制。
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- 机电 一体化 第五
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