各種電機(jī)控制方式介紹ppt

1、各種電機(jī)的控制方式,主要內(nèi)容,,,無(wú)刷直流電機(jī)控制,2,步進(jìn)電機(jī)的工作原理,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。,步

2、進(jìn)電機(jī)的分類,步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR） 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）混合式步進(jìn)電機(jī)（HB） 混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度。而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。 單相式步進(jìn)電機(jī)等,步進(jìn)電機(jī)

3、的一些基本參數(shù),電機(jī)固有步距角步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 DETENT TORQUE,電機(jī)固有步距角,它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°），這個(gè)步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)

4、的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。,步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：,是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒(méi)有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則‘相數(shù)’將變得沒(méi)有

5、意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。,保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）,是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說(shuō)2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。,起動(dòng)

6、轉(zhuǎn)矩 DETENT TORQUE,是指步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國(guó)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒(méi)有DETENT TORQUE。,步進(jìn)電機(jī)的一些特點(diǎn),一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。 步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。 步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴

7、有嘯叫聲。,4線步進(jìn)電機(jī)控制,,單片機(jī)中的程序,#defineucharunsigned char #define uintunsigned int#includeucharcnt=0;voidmain(void){TMOD=0x21;//T0工作在方式1，T1工作在方式2自動(dòng)重裝TL0=0x00;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1){;}

8、}//產(chǎn)生脈沖波形void Timer0(void)interrupt 1 using 1{TH0=0x00;TL0=0x00;switch(cnt){case 0:P2=0x03;break;case 1:P2=0x06;break;case 2:P2=0x0c;break;case 3:P2=0x09;break;default:

9、break;}++cnt;if(cnt==4)cnt=0;},,,,,,,,無(wú)刷直流電機(jī)（BLDCM）的優(yōu)點(diǎn),優(yōu)秀的線形機(jī)械特性 較寬的調(diào)速范圍 大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 控制方法較簡(jiǎn)單 利用電子換向替代了機(jī)械換向，沒(méi)有磨損、火花，噪聲大大減小,無(wú)刷直流電機(jī)三相全控電路,,對(duì)于全橋式功率驅(qū)動(dòng)，其常見(jiàn)導(dǎo)通方式有兩兩導(dǎo)通方式(120°導(dǎo)通方式)和三三導(dǎo)通方式(180°導(dǎo)通方式)。,兩兩導(dǎo)通方式,兩

10、兩導(dǎo)通方式是指每一時(shí)刻電機(jī)都有兩相導(dǎo)通，第三相懸空，各相的導(dǎo)通順序與時(shí)間由位置檢測(cè)電路獲得的轉(zhuǎn)子信號(hào)決定。在三相橋式電路工作時(shí)，任意時(shí)刻只允許兩個(gè)管子導(dǎo)通，每個(gè)管子導(dǎo)通120°電角度，每次一個(gè)管子導(dǎo)通，逆變橋就進(jìn)行一次換相，換相一次的電角度為60°，每個(gè)周期換相6次。每經(jīng)過(guò)一次換相，合成轉(zhuǎn)矩的方向就轉(zhuǎn)過(guò)60°電角度，一個(gè)周期能轉(zhuǎn)矩要經(jīng)過(guò)六次方向變換，使得轉(zhuǎn)矩波動(dòng)比三相半橋式驅(qū)動(dòng)電路要平緩得多。由圖所示，功率

11、器件按照 、 、……、 的順序進(jìn)行導(dǎo)通。,,,,,三三導(dǎo)通方式是指每一瞬間逆變橋均有三只功率管器件同時(shí)導(dǎo)通。同兩兩導(dǎo)通方式相比，也是每隔1/6周期(60°電角度)換相一次，其硬件原理完全相同。只是功率管器件的導(dǎo)通次序不同，每一功率管器件導(dǎo)通180°電角度。三三導(dǎo)通方式可以更進(jìn)一步提高繞組的利用率，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。但值得注意的是三三導(dǎo)通方式在換相時(shí)刻容易導(dǎo)致同一橋的上、下橋臂同時(shí)導(dǎo)通，損壞功率

12、管。如圖所示，功率器件按照 、 、 … … 、 的順序?qū)ā?,,,,,獲得電機(jī)位置或速度的實(shí)時(shí)信息的方法,依靠霍耳元件或者碼盤來(lái)獲得位置、速度信號(hào) 缺點(diǎn)：增加了器件成本，在無(wú)法加裝傳感器的時(shí)候無(wú)效 無(wú)傳感器(Sensorless)方法 反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)法 三次諧波分析法 Kalman預(yù)測(cè)法 缺點(diǎn)：局限于反電動(dòng)勢(shì)為梯形的BLDCM，而且有的需要加裝特

13、別的外部電路，在一些場(chǎng)合下無(wú)法實(shí)現(xiàn)；有的算法復(fù)雜，會(huì)造成較大的實(shí)時(shí)誤差，也不是很實(shí)用,七段式的空間矢量法(SVPWM，Space Vector PWM),,,濾波,在采樣的過(guò)程中往往會(huì)引入較多的噪聲，需要進(jìn)行濾波 存在扇區(qū)邊界切換問(wèn)題 在旋轉(zhuǎn)矢量跨越邊界的時(shí)候，由于某一基本矢量作用時(shí)間太短會(huì)導(dǎo)致采樣無(wú)法完成，這個(gè)時(shí)候，可以通過(guò)限制作用時(shí)間最小值來(lái)保證采樣過(guò)程正常進(jìn)行，但這樣必然會(huì)使生成的正弦波發(fā)生畸變,無(wú)位置、速度傳感器下電機(jī)控制,

14、啟動(dòng)過(guò)程：由于整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有傳感器以獲得電機(jī)的實(shí)際位置，如果從任意位置啟動(dòng)，可能會(huì)造成電機(jī)反轉(zhuǎn)甚至啟動(dòng)完全失敗，因此需要對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行初始化，即把后面控制算法中涉及到的轉(zhuǎn)子角度的初始值清零。我們采用的初始化方法是生成一個(gè)固定的PWM脈沖序列，該序列的特點(diǎn)是只作用于在某一相，最后將電機(jī)鎖定于某一磁極，達(dá)到了初始化的目的。 正常運(yùn)轉(zhuǎn)：目前我們采用TI公司的TMS320LF2407A作為控制的DSP，該DSP本身具備PWM 控制寄存器，通

15、過(guò)較簡(jiǎn)單的程序就能完成前面所述的七段法SVPWM波的輸出。,編碼盤測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速、位置,電機(jī)速度與位置檢測(cè)方法,T法測(cè)量電機(jī)速度M法測(cè)速M(fèi)/T法測(cè)速,T法測(cè)量電機(jī)速度,M法測(cè)速,M/T法測(cè)速,,,,一、課題背景及研究意義,國(guó)內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)暴露的缺點(diǎn)：1.體積大、控制精度低、可靠性不高2.易受外界環(huán)境干擾，抗擾性差3.引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，成本造價(jià)高智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.智能算法 2.配以先進(jìn)的控制器3.采用無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

16、,,二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,,上海研究所 低端產(chǎn)品大連儀表廠 模擬量輸入鞍山閥門廠 可靠性低上海萬(wàn)迅 精度不高,,無(wú)刷直流電機(jī),1.有位置傳感器優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，較成熟，的 工業(yè)級(jí)別缺點(diǎn)：抗擾性，可靠性，應(yīng)的 用范圍,2.無(wú)位置傳感器優(yōu)點(diǎn)：可靠性，抗擾性，體的 積變小缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，電機(jī)的 功率不大,Rockwell

17、 智能化SIEMENS 一體化結(jié)構(gòu)SIPOS 變頻控制ABB 數(shù)字化處理,,,(a)主控板和驅(qū)動(dòng)板；(b)滾珠絲杠及齒輪箱；(c)手動(dòng)柄；(d)電機(jī)SIPOS公司SIPOS5Flash智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖,三、主要研究工作,算法研究 1.滑模變結(jié)構(gòu) 圖1-1 切換面上三種點(diǎn)的特性示意圖A通常點(diǎn)、B起始點(diǎn)、C終止點(diǎn),,1.滑動(dòng)

18、模態(tài)存在2.可達(dá)性3.穩(wěn)定性,,變結(jié)構(gòu)控制,系統(tǒng)滑模面控制函數(shù),,,圖1-2 三層結(jié)構(gòu)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),2.模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),,,圖1-3模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑模系統(tǒng)方框圖,3、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑模變結(jié)構(gòu),,,,,,,,圖1-4系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),,系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),1.微控制器電路,圖1-5內(nèi)部結(jié)構(gòu),2.整流逆變模塊,3.驅(qū)動(dòng)電路,圖1-6驅(qū)動(dòng)電路圖,五、圖片展示,,,,,,,,,,www.themegallery.com,Thank Yo