第4讲 程向红 控制系统的方块图及其基本组成
第4讲 程向红 控制系统的方块图及其基本组成
电枢控制直流伺服电动机 例27在例2-3中求得电枢控制直流电动机简化后的微分方程为 do Tm-+On(t)=K1U0(1)-K2M() M(ω)-可视为负载扰动转矩根据线性系统的叠加原理,分别求 U0)到a0)和M(0)到a(0的传递函数。 Ua(s) Ts+1 Q2,(S) TmSQ2m(S)+Q2m(s)=K,U(s) Q2(S) K (mS+1)Q2(s)=KU,(s) G(S) 由传递函数定义 U(s) TS+ b令U()=0 K Tn SQ2 (S)+Q2(s)=K,M(S) Gn(S)-m(TS+1 Ts+l
在例2-3 中求得电枢控制直流电动机简化后的微分方程为 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 t K U t K M t dt d t T m a c m m + = − Mc (t) − 可视为负载扰动转矩根据线性系统的叠加原理，分别求 U (t) a 到 (t) m 和 M (t) c 到 (t) m 的传递函数。 M (t) c ＝0 ( ) ( ) ( ) 1 T S s s K U s m m + m = a ( 1) ( ) ( ) 1 T S s K U s m + m = a 由传递函数定义 ( ) 1 ( ) ( ) 1 + = = T S K U s s G s a m m a 令 b 令 Ua (t) = 0 ( ) ( ) ( ) 2 T S s s K M s m m + m = − c ( ) 1 ( ) ( ) 2 + − = = T S K M s s G s c m m m Ua(s) (s) m 1 1 + − T s K m (s) m 1 2 + − T s K m M (s) c 例2-7 •电枢控制直流伺服电动机
de (S)=S6(s) K a(s s(TmS+l) (s) 图2-12 两相伺服电动机 由两相定子线圈和一个高电阻值的转子组成。定子线圈的一相是 激磁绕组,另一相是控制绕组,通常接在功率放大器的输出端, 提供数值和极性可变的交流控制电压
Ua(s) ( 1) 1 + − s T s K m (s) 图2-12 dt d = (s) S (s) m = •两相伺服电动机 由两相定子线圈和一个高电阻值的转子组成。定子线圈的一相是 激磁绕组，另一相是控制绕组，通常接在功率放大器的输出端， 提供数值和极性可变的交流控制电压
转距 Ua=100V SM 2 75V 50V 25V (a) 转速 12345 图2-13两相伺服电动机及其特性曲线 ■两相伺服电动机的转矩一速度特性曲线有负的斜率, 且呈非线性。图2-13(b)是在不同控制电压时如 验测取的一组机械特性曲线。考慮到在控制系统中, 伺服电动机一般工作在零转速附近,作为线性化的 种方法,通常把低速部分的线性段延伸到高速范 围,用低速直线近似代替非线性特性。此外,也可 用小偏差线性化方法
两相伺服电动机的转矩-速度特性曲线有负的斜率， 且呈非线性。图2-13（b）是在不同控制电压时，实 验测取的一组机械特性曲线。考虑到在控制系统中， 伺服电动机一般工作在零转速附近，作为线性化的 一种方法，通常把低速部分的线性段延伸到高速范 围，用低速直线近似代替非线性特性。此外，也可 用小偏差线性化方法。 转 距 25V 50V 75V Ua=100V 1 2 3 4 5 转速 图2-13两相伺服电动机及其特性曲线 SM 2～ （ a） (b)
一般。两厢伺服电动机机械特性的线性化方程可表示为 o+M M-电动机输出转矩(N·m) On-电动机的角速度(rad/s) 四-阻尼系数,即机械特性线性化的直线的斜率(N·m/(rad/s) M,-堵转转矩 Ma (2-3-2) M 其中C1可用额定电压v=E时的堵转转矩确定,即 E 如不考虑负载转矩,则电动机输出转矩用来驱动负载并克服粘性摩擦,故得 转矩平衡方程为
一般，两厢伺服电动机机械特性的线性化方程可表示为 Mm = −C m + Ms (2-3-1) Mm −电动机输出转矩（N m） m −电动机的角速度（rad /s） 阻尼系数，即机械特性线性化的直线的斜率（N m/(rad /s)） d dM C m m = − Ms −堵转转矩 Ms = CM ua (2-3-2) 其中 CM 可用额定电压 ua = E 时的堵转转矩确定，即 E M C s M = 如不考虑负载转矩，则电动机输出转矩用来驱动负载并克服粘性摩擦，故得 转矩平衡方程为