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1、第5章 位置随动系统,本 章 提 要,5.1 位置随动系统概述5.2 位置随动系统主要组成及其工作原理5.3 位置随动系统中的位置检测装置5.4 采用自整角机的位置随动系统,5.1 位置随动系统概述,位置随动系统又称伺服系统主要解决的问题：对象的位置控制根本任务：实现执行机构对位置指令的准确 跟踪。给定量和被控量：位移（角位移、直线位移）特点：给定量是随机变化,位置随动系统主要应用,数控机床中的定位控制和加工轨迹控制；仪表工业中各种记录仪的笔架控制，如温度记录仪等；光驱中的激光头的定位控制；轮船上的自动操舵装置；火炮方位的自动跟踪；雷达天线位置控制；宇航设备的自动驾驶；机器人的动作控制等等。,
2、位置随动系统的分类,1）按输出功率分：小功率、超小功率、中功率、大 功率和超大功率位置随动系统。2）按位移性质分：转角式和直线式；3）按采用的电动机不同分：直流式和交流式；4）按照控制器的类型分：模拟式随动系统和数字式 随动系统。,电位器式位置随动系统原理图,5.2 位置随动系统组成及工作原理,位置检测器：由电位器RP1与RP2组成电压比较放大器：由运算放大器A1和A2组成可逆功率放大器执行机构：永磁式直流伺服电动机SM,（1）数字式位置随动系统的一般组成,（2）位置随动系统与调速系统的比较,相同:都是负反馈控制系统，都是闭环控制，其控制原理是一致的；,不同:调速系统的转速给定量是恒值，要求输
3、出量能维持在和输入量相对应的数值上不变。调速系统的动态指标以抗干扰性能为主。位置随动系统的位置给定量是经常变化的，要求输出量能尽可能准确跟随给定量的变化。随动系统的动态指标则以跟随性能为主。,5.3 位置随动系统中的位置检测装置（教材P220）,作用：将位移转换成一定形式的电量。常用的模拟式位置检测装置：自整角机、旋转变压器、感应同步机常用的数字式位置检测装置：光栅（位移检测）、光电编码盘（角度检测）,光电编码盘,光电编码盘可直接将角位移信号转换成数字信号，它是一种直接编码装置。和旋转变压器一样，按照编码原理划分，有增量式和编对式两种光电编码盘。,光电式脉冲编码器结构示意图,绝对式编码器是一种
4、旋转式检测装置，可直接把被测转角用数字代码表示出来，且每一个角度位置均有其对应的测量代码，它能表示绝对位置，没有累积误差，电源切除后，位置信息不丢失，仍能读出转动角度。绝对式编码器有光电式、接触式和电磁式三种，以接触式四位绝对编码器为例来说明其工作原理。,一、绝对式编码器,四位二进制编码盘,四位格雷码盘,二、增量式脉冲编码器,增量式脉冲编码器分光电式、接触式和电磁感应式三种。就精度和可靠性来讲，光电式脉冲编码器优于其它两种，它的型号是用脉冲数/转（p/r）来区分，常用2000、2500、3000p/r等，现在已有每转发10万个脉冲的脉冲编码器。脉冲编码器除用于角度检测外，还可以用于速度检测。光电式脉冲编码器通常与电机做在一起，或者安装在电机非轴伸端，电动机可直接与滚珠丝杠相连，或通过减速比为i的减速齿轮，然后与滚珠丝杠相连。,5.4 位置随动系统稳态误差分析,（1）检测误差 由检测元件引起，大小取决于检测元件本身的精度。（2）系统误差 包括稳态给定误差和扰动作用下的稳态误差。由系统自身的结构形式、系统特征参数和给定输入信号的形式决定。a:位置调节器选用比例控制（型系统）b:位置调节器选用PI或PID控制（型系统）,本章小结,位置随动系统的一般组成及其工作原理 位置随动系统与调速系统的联系与区别,重点掌握:,
