《机电一体化系统设计》课程教学资源（PPT课件）第四章 驱动系统

机电一体化系绕设计 第四章驅动系莸

第四章 驱动系统 机电一体化系统设计

第三章驱动糸统 41驱动系统的特点和技术要求 42驱动元件 43常用动力驱动元件的特性及选择方法 第二章

4.1 驱动系统的特点和技术要求 4.2 驱动元件 4.3 常用动力驱动元件的特性及选择方法 第三章 驱动系统 第二章

4.1驱动糸统的特点和技术要求 4.1驱动系统的特点和技术要求 4.11驱动系统的特点 机电一体化系统中的驱动元件和执行机构两个基本结构要素 与动力源、控制、传感及测试部分相结合,共同构成驱动系统。 要求:动作灵敏度要高,响应速度要快,动态性能要好,便于 集中控制,具备效率高、体积小、质量轻、自控性强、可靠性 高等技术特点。 第四章第一节

第四章 第一节 4.1 驱动系统的特点和技术要求 4.1 驱动系统的特点和技术要求 4.1.1 驱动系统的特点 机电一体化系统中的驱动元件和执行机构两个基本结构要素， 与动力源、控制、传感及测试部分相结合，共同构成驱动系统。 要求：动作灵敏度要高，响应速度要快，动态性能要好，便于 集中控制，具备效率高、体积小、质量轻、自控性强、可靠性 高等技术特点

4.1驱动糸统的特点和技术要求 412驱动系统的技术要求 要求驱动系统的执行机构具备的主要性能指标:精确性、稳 定性、快速性和可靠性。 1.精确性 传动系统中的传动误差和回程误差会对控制系统性能产生影 响,它对系统性能的影响程度不但与误差本身的大小有关,还 与其在系统中所处的位置有关

4.1 驱动系统的特点和技术要求 4.1.2 驱动系统的技术要求 要求驱动系统的执行机构具备的主要性能指标：精确性、稳 定性、快速性和可靠性。 1．精确性 传动系统中的传动误差和回程误差会对控制系统性能产生影 响，它对系统性能的影响程度不但与误差本身的大小有关，还 与其在系统中所处的位置有关

4.1驱动糸统的特点和技术要求 典型伺服驱动系统的方框图如图4·1所示。一般传动误 差可视为由两部分组成:伺服带宽以内低频分量(如回程误差) 和伺服带宽以外高频分量(如传动误差)。 伺服放大器伺服电动机 G G 图4-1伺服驱动系统 第四章第一节

第四章 第一节 4.1 驱动系统的特点和技术要求 典型伺服驱动系统的方框图如图 4 - 1 所示。一般传动误 差可视为由两部分组成：伺服带宽以内低频分量（如回程误差） 和伺服带宽以外高频分量（如传动误差）

4.1驱动糸统的特点和技术要求 (1)前向通道上环节的误差对输出精度的影响 当图4-1中G2S)环节有误差时,可以将其简化为一个无误 差的环节G2(S和一个扰动输入信号RM(s)。则图4-1可简 化为图4-2,其中Gc(S)为控制器的传递函数,GM(S)为电 动机的传递函数 RN R(S) Q-c6)Go-c)⑧ Cs 图4-2G2(s)环节有误差时系统的等效方框图 第四章第一节

第四章 第一节 4.1 驱动系统的特点和技术要求 （1） 前向通道上环节的误差对输出精度的影响 当图 4 - 1 中 G2 (s) 环节有误差时，可以将其简化为一个无误 差的环节 G’ 2 (s) 和一个扰动输入信号 RN(s) 。则图 4 - 1 可简 化为图 4 - 2 ，其中 GC(s) 为控制器的传递函数， GM(s) 为电 动机的传递函数

4.1驱动糸统的特点和技术要求 ●系统对输入的闭环传递函数为 φ(s)= c(s) GC(s)GM(s)G2(s) R(s)1+GC(s)GM(s)G2(s) 其开环传递函数为 G(s)=Gc(s)GM(s)G2(s) 系统对扰动输入的闭环传递函数为 N(s) CN(s n(s )-1+C(s)CM(s)G2(s) Φ(s) G(s) 第四章第一节

第四章 第一节 4.1 驱动系统的特点和技术要求 系统对输入的闭环传递函数为 其开环传递函数为 系统对扰动输入的闭环传递函数为

4.1驱动糸统的特点和技术要求 对于一个稳定的系统,为使系统具有良好的工作性能,系统的开环和闭环传递函数有如 下近似关系: 在中、低频段 Φ(s)|=1 G(s)|>1 4-4) 在高频段 G(s)<1 (s)|<1 (4-5) Φ(s GO 因此对扰动输入的传递函数应有以下近似特性: 在中、低频段 更N(s) c(万/<1 (4-6) 在高频段 d N G( (4-7) 在中、低频段,|φMS川随信号频率的降低呈衰减特性, 对低频干扰信号具有良好的抑制作用。在高频段,|φMs川接 近于1,对高频扰动信号几乎没有任何抑制作用

4.1 驱动系统的特点和技术要求 在中、低频段， |ФN(s)| 随信号频率的降低呈衰减特性， 对低频干扰信号具有良好的抑制作用。在高频段， |ФN(s)| 接 近于 1 ，对高频扰动信号几乎没有任何抑制作用

4.1驱动糸统的特点和技术要求 (2)位于闭环之前环节的误差对系统输出精度的影响 当G1(s)环节有误差时,忽略其它环节的误差,同样可以简 化成一个无误差环节G1(s)和干扰输入RMs)。系统的方框图 如图4-3所示。 R(S 区区-呵 C( RNS 图4-3G(s)环节有误差时的等效方框图 第四章第一节

4.1 驱动系统的特点和技术要求 （2） 位于闭环之前环节的误差对系统输出精度的影响 当G1 (s) 环节有误差时，忽略其它环节的误差，同样可以简 化成一个无误差环节 G’ 1 (s) 和干扰输入 RN(s) 。系统的方框图 如图 4 - 3 所示。 第四章 第一节

4.1驱动糸统的特点和技术要求 系统对扰动输入的传递函数为 N(s) Gc(s)GM(s)G2(s 1+Gc(s)Gy(s)G2( G(s) 1+c(s)=(s) 因而φMs)在中、低频段有以下特性,即 (s)|=|p(s) 在高频段|φMs川满足 亟(s)|=|Φ(s)|<1 中、低频骏扰动信号RMs)被1:1地馈送到输出端,而高 频扰动信号经衰减后输出。实际上,G1S)环节的误差相当于 系统的另外—个输入信号,它和系统的输入信号是并联关系 第四章第一节

4.1 驱动系统的特点和技术要求 系统对扰动输入的传递函数为 第四章 第一节 因而 ФN(s) 在中、低频段有以下特性，即 在高频段 |ФN(s)| 满足 中、低频段扰动信号 RN(s) 被 1:1 地馈送到输出端，而高 频扰动信号经衰减后输出。实际上， G1 (s) 环节的误差相当于 系统的另外一个输入信号，它和系统的输入信号是并联关系