现代驱动技术1a.ppt

参考书目 电磁驱动概论 1.涉及学科 电机及电力驱动技术、控制工程基础、传感与测量技术、计算机控制技术等。 2.核心知识 电机（电磁结构、模型、工作原理），调速与控制技术。 3、电机的定义、分类 定义：根据电信号的指令，将电网的电能转换成旋转或直线运动等方式机械能的装置或元件。 分类： 直流电机（Direct Current Motor） 交流电机（Alternating Current Motor） 步进电机（Step Motor） 直线电机（Linear Motor） 特种电机（Special Motor） 4、电磁驱动原理 1）.直流电机 建立工作磁场（磁钢、励磁线圈） →电机馈电（转子线圈有电流） →左手定则（产生电磁力）F=BLi 2）.交流电机 建立交变磁场（定子线圈通交流电） →右手定则（转子线圈内产生感应电势，继而 有感应电流）→左手定则（产生电磁力）F=BLi 基本概念 机电驱动技术：从系统观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术 1).机械本体 机身、框架、机械连接等产品支持机构，实现构造功能。 要求：可靠、小型、美观 2).能源 提供能量，转换成需要的形式，实现动力功能。 要求：效率高、可靠性好 系统构成 3).检测传感装置 检测产品内部状态和外部环境，实现计测功能。 要求：体积小、精度高、抗干扰 4).电子控制单元 处理、运算、决策，实现控制功能。 要求：高可靠性、柔性、智能化 第一章 直流驱动技术 本章两大主要内容： 直流电机：模型-特性公式、动/静态特性、调速方式 直流调速技术：单闭环（有静差/无静差、双闭环、PWM技术） 一.应用场合：直流伺服系统（Servo System） Servo-输出应连续、平稳的跟随着输入的变化规律。 二.核心知识：直流伺服电机及驱动方式 三.直流伺服电机的基本要求 区别于一般的直流电机： ①调速范围（nmax/nmin）广而平滑→适用于输入量的变化； ②机械特性硬→输出/输入的静态特性好T~n；调节特性好→控制效果佳Ua~n； ③快速响应特性→暂态（过渡）过程短，时间常数T↓ ④空载驱动电压小→对驱动电路要求降低； ⑤转动惯量小→M=jε，j↓，ε↑能快速启/停。 四.直流伺服电机特点 ①体积小，起动转矩大； ②易控制（电枢控制），调速范围宽，机械特性和线性较好； ③有电刷和换向器，难维护（娇气、火花危险）。 ①定子励磁：永磁材料-永磁式DC电机 电磁绕组-电磁式DC电机 ②转子：（硅钢片+绕组）通过电刷和换向器与外接电源形成回路（电枢回路）→线圈有电流通过 ③电磁力:则F=BLi-电磁力使电子转动 ④控制电枢绕组中电流大小和方向，可调速和换向 二、直流电机驱动电路 H桥控制 可以使直流电机正转、反转、加速、减速和停止等各种操作 H桥原理 要想电机运转必须使对角线上的两个三极管导通，根据不同三极管对的导通情况，流过电机的电流方向不同，从而控制电机的转向。 L298N芯片可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。 L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7 V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46 V。输出电流可达2．5 A，可驱动电感性负载。1脚和15脚分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机。5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。 自动重置计数初值； GATE上升沿启动计数； WR#写[重写]计数初值后在下次GATE从0到1的跳变时有效； OUT在写入控制字后变高，开始计数时变低、计数值为0时变高(N个时钟周期的低电平)。 当计数初值为偶数N时，计数到N/2反向。脉冲宽度T×N/2,方波周期为T×N 。 当计数初值为奇数N时，开始OUT为高电平，计数到(N+1)/2的下一个CLK时OUT反向（OUT正脉冲宽度为T×(N+1)/2）；OUT低电平时在计数到剩下的(N-1)/2时反向（负脉冲