运动控制系统复习(直流部分)

给定环节、比较环节、放大环节、控制环节、执行环节、被控对象、反馈环节

此时由于稳定时运算放大器反馈支路的电容C已经充好电，它建立了两个条件：

Tips：由于电容C经历了再充电的过程，$ U_{ct} $ 的值比原来的数值更大了。

Tips：由于电容C经历了放电的过程，$ U_{ct} $ 的值比原来的数值更小了。

原理：变换器的同一组中的两个电力晶体管的基极驱动电压波形相同，两组控制信号之间电压波形相反。电枢电压在正负电源电压两个极性之间交替变化，通过调节占空比可以调节电动机的转速以及控制电动机正反转。

原理：单极式可逆 PWM 变换器让每一组的一个电力电子器件的基极接收脉冲信号，工作在开关状态；另一个接受常值信号工作在饱和导通和可靠截止状态。

原理：受限单极式可逆 PWM 变换器在电机正转时只让 V1 工作在 PWM 状态，让反组的 V2 一直接受负极性的基极驱动而工作于可靠截止状态；反转时反之。

如图所示控制系统要求调速范围D=10,静差率s≤5%。电动机的额定数据为10kW，220V，55A，1000r/min；电枢电阻Rs=0.5Ω，电枢电感La=5.2mH。晶闸管整流装置采用三相桥式全控整流，整流变压器按角-星连接，触发整流放大系数Ks=50，整流回路总电阻R=1Ω（包括电枢电阻）。测速发电机采用永磁式，额定数据为23.1w,110V,0.21A,1900r/min。试计算：

（1） 变压器二次绕组相电压有效值 （2）运算放大器的放大倍数Kp

解：（1）计算变压器二次绕组相电压有效值

(5)计算运算放大器的放大倍数

调节给定环节的给定电压。不可以调节α。

什么是运动控制？运动控制系统的基本架构组成

运动控制（MC）是自动化的一个分支，它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵，线性执行机或者是电机来控制机器的位置或速度。运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，通常被称为通用运动控制（GMC）。运动控制被广泛应用在包装、印刷、纺织和装配工业中。

一个运动控制系统的基本架构组成包括：

一个 运动控制器用以生成轨迹点（期望输出）和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。

一个驱动或放大器用以将来自运动控制器的 控制信号（通常是速度或扭矩信号）转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环，以获得更精确的控制。

一个执行器如液压泵、气缸、线性执行机或电机用以输出运动。

一个反馈传感器如 光电编码器，旋转变压器或 霍尔效应设备等用以反馈执行器的位置到位置控制器，以实现和位置控制环的闭合。

众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式，它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、 联轴器以及线性和旋转轴承。

通常，一个运动控制系统的功能包括：

点位控制（点到点）。有很多方法可以计算出一个运动轨迹，它们通常基于一个运动的速度曲线如三角速度曲线，梯形速度曲线或者S型速度曲线。

电子齿轮（或 电子凸轮）。也就是从动轴的位置在机械上跟随一个主动轴的位置变化。一个简单的例子是，一个系统包含两个转盘，它们按照一个给定的相对角度关系转动。电子凸轮较之电子齿轮更复杂一些，它使得主动轴和从动轴之间的随动关系曲线是一个函数。这个曲线可以是非线性的，但必须是一个函数关系。

1、运动控制器：用以生成轨迹点(期望输出)和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。

运动控制器主要分为三类，分别是PC-based、专用控制器、PLC。其中PC-based运动控制器在电子、EMS等行业被广泛应用;专用控制器的代表行业是风电、光伏、机器人、成型机械等等;PLC则在橡胶、汽车、冶金等行业备受青睐。

2、驱动或放大器：用以将来自运动控制器的控制信号(通常是速度或扭矩信号)转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环，以获得更精确的控制。

3、执行器：如液压泵、气缸、线性执行机或电机，用以输出运动。

4、反馈传感器：如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应设备等，用以反馈执行器的位置到位置控制器，以实现和位置控制环的闭合。众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式，它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。

工业机器人的运动控制是包含了力学，机械，自动化控制在内的诸多只是技术的交杂融合，在工业机器人的运动控制上的避障控制更多的是针对工业机器人在实际生产当中的运用，也是对整个工业背景下技术的学习应用，锻炼在真实的工业生产中如何进行对所学知识的应变利用能力，考察综合素养下对于知识的全面把握能力。如今人们更加看重的是创新能力，逻辑能力，而不是一成不变，看山是山的单一眼光和思考方式。但是众多的学习都面临着时间上的压力，知识量庞大的压力，对如何高效学习却不得其法的困扰。如何在脑海中建立庞大的信息网络，随时调出所需知识点就成为了技术人员学习课程的重点，而且它的最大作用是能够把所有的内容进行归纳总结，呈现出一个结构分明的知识网络，增强技术人员的逻辑感，和对于工业知识的全面把握。在面对机电一体化问题时说不定在基础条件的获得上就掺杂了空间坐标建立知识，在面对电路模板的建立中说不定也运动力学知识，面对问题能分析出所考的知识点，并且对这些对每个知识点都能熟练应用的能力，其实才是技术人员在学习当中最需要的东西，也是最大的挑战。同时也要重视专业技能二次学习的机会，人才的提升也就是整个团队的进步，不断的进修学习也是一个融合新理念的过程，等具体作用到工业机器人避障控制活动中又是一个更新发展的动力。

由于工业机器人的设计师根据需求的不同进行有区别的内部构造设计，关于工业机器人的运动循迹也是有目的设计，是关于工业机器人的运动控制的重要部分。在这样的运动循迹设计上大多数是利用红外线探测法来进行外部的运轨迹的运动。红外线探测法主要也是基于不同物体颜色反射的性质的不同作为特性原理，这主要也是利用车体向外部释放红外线光，经过光的折射之后在观察被吸收的光，根据吸收到的光来分析外部的状况。同时也要考虑到实际上红外线探测器的作用范围不大，受制于运动范围距离。这也就要求传感器的安装数量和运行状态，在速度的搭配上要进行科学合理设置。同时对工业机器人的运动循迹实验活动步骤进行仔细的规划，安排技术人员提前进行实验步骤地学习了解，保证实验的安全性，切勿出现意外，所以一定要在保证技术人员们的安全性下浦开展实验活动，切勿顾此失彼，产生意想不到的结果。力图达到工业机器人运动控制的最佳效果。

机械运动控制系统的组成和应用

，作为现代机械工程领域的重要组成部分，对于实现机械设备的自动化、化和精确控制具有至关重要的意义。随着水平的不断提高，机械运动控制系统的应用范围也日益广泛。本文将对机械运动控制系统的定义、组成、原理、应用及未来发展趋势进行详细介绍。

机械运动控制系统是指通过对机械设备的运动进行精确控制，实现特定的运动要求和功能。它涉及对机械设备的速度、位置、加速度等运动参数的控制，以及对执行机构的驱动和控制。机械运动控制系统通常由

传感器：传感器是机械运动控制系统的重要组成部分，它能够感知机械设备的运动状态和位置信息，并将其转化为电信号。常见的传感器包括、位移传感器、力传感器等。这些传感器为控制系统提供了实时的运动数据，是实现精确控制的基础。

执行机构：执行机构是机械运动控制系统的执行部分，它能够根据控制产生相应的运动。常见的执行机构包括、液压缸、气动马达等。执行机构的选择取决于具体的控制需求和应用场景。

控制器：控制器是机械运动控制系统的核心部分，它接收传感器的信号，并根据预设的控制算法产生相应的控制信号，驱动执行机构实现所需的运动。控制器可以是硬件控制器，也可以是软件控制器。随着计算机技术的发展，越来越多的控制系统采用

人机界面：人机界面是机械运动控制系统与操作人员之间的交互界面，它能够显示设备的运动状态和参数，并接收操作人员的指令。常见的人机界面包括触摸屏、键盘、指示灯等。人机界面的设计应考虑到操作人员的操作习惯和认知特点，以提高系统的易用性和安全性。

机械运动控制系统的原理是通过对传感器信号的处理和控制信号的生成，实现对机械设备运动的精确控制。具体来说，传感器将机械设备的运动状态转化为电信号，这些信号经过控制器处理后，生成相应的控制信号，驱动执行机构产生所需的运动。在控制过程中，控制器会不断接收传感器的反馈信号，根据反馈信号调整控制参数，以实现精确控制。

机械运动控制系统在多个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：

机械加工：在机械加工领域，机械运动控制系统可以实现的加工和自动化生产。通过精确控制主轴的转速和工作台的运动，可以实现金属加工过程的自动化和高精度。

无人车：在无人车领域，机械运动控制系统通过精确的定位系统和实时的控制算法，实现车辆的自主导航和安全驾驶。

技术：在机器人技术中，机械运动控制系统通过控制关节和末端执行器的运动，使机器人能够完成各种复杂任务，如装配、焊接和搬运等。

电梯控制：在电梯控制中，机械运动控制系统通过准确控制电机的转速和控制信号，确保电梯平稳运行，并实现高效的楼层调度。

此外，机械运动控制系统还在汽车制造、印刷机械、医疗设备、电子组装等领域发挥着重要作用。

六、机械运动控制系统的未来发展趋势

等技术的不断发展，机械运动控制系统也将迎来更多的发展机遇和挑战。未来，机械运动控制系统将更加注重智能化和自动化水平的提升，实现更高效的数据处理和分析能力。同时，随着新型传感器和执行机构的出现，控制系统的精度和性能也将得到进一步提升。此外，随着网络安全形势的日益严峻，机械运动控制系统的安全防护也将成为研究的重点之一。

综上所述，机械运动控制系统作为现代机械工程领域的重要组成部分，对于实现机械设备的自动化、智能化和精确控制具有重要意义。随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，机械运动控制系统将继续发挥重要作用，推动机械工程的发展。