第一篇：控制電機總結

1將負載轉矩減少，、當直流伺服電動機電樞電壓、試問此時電動機的電樞電流、勵磁電壓不變時，電磁 如轉矩、轉速將怎樣變化? 并說明由原來的穩態到達新的穩態的物理過程。

答：此時，電動機的電樞電流減小，電磁轉矩減小，轉速增大。由原來的穩態到達新的穩態的物理過程分析如下：

開始時，假設電動機所加的電樞電壓為Ua1，勵磁電壓為Uf，電動機的轉速為n1，產生的反電勢為Ea1，電樞中的電流為Ia1，根據電壓平衡方程式： Ua1=Ea1+Ia1Ra=CeΦn1+Ia1Ra 則此時電動機產生的電磁轉矩T=CTΦIa1，由于電動機處于穩態，電磁轉矩T和電動機軸上的總阻轉矩Ts平衡，即T=Ts。當保持直流伺服電動機的勵磁電壓不變，則Φ不變；如果負載轉矩減少，則總的阻轉矩Ts=TL+T0將減少，因此，電磁轉矩T將大于總的阻轉矩，而使電動機加速，即n將變大；n增大將使反電勢Ea變增大。為了保持電樞電壓平衡（Ua=Ea+IaRa），由于電樞電壓Ua保持不變，則電樞電流Ia必須減少，則電磁轉矩也將跟著變小，直到電磁轉矩小到與總阻轉矩相平衡時，即T=Ts，才達到新的穩定狀態。與負載轉矩減少前相比，電動機的電樞電流減小，電磁轉矩減小，轉速增大。

2現象？、什么是異步伺服電動機的自轉現象？如何消除自轉答：在異步伺服電動機中，正向旋轉磁場所產生的電磁轉矩是Te+,反向旋轉磁場所產生的電磁轉矩是Te-,兩者合成的結果是Te.正向旋轉時電磁轉矩Te是正值；反向旋轉時電磁轉矩Te是負值，這說明Te總是驅動性質的，電動機在兩個方向都可以旋轉。這種情況對于伺服電動機而言是不利的，相當于控制信號消失而仍有角位移或角速度位移輸出，稱為“自轉現象”。消除方法:增大轉子電阻，使正向電磁轉矩Te+和反向電磁轉Te-的臨界轉差率Sem>1，這時，正向旋轉時電磁轉矩Te是負值；反向旋轉時電磁轉矩Te是正值，即Te總是制動的。因此在控制電壓為零時，電動機在兩個方向都不可能自轉。

3值控制，即僅改變控制繞組電壓、異步伺服電動機的控制方式有哪些？Uc的幅值；答：（（2）

1、相位）、幅控制，即僅改變控制繞組電壓Uc的相位；（3）、幅-相控制，即同時改變控制繞組電壓Uc的幅值和相位。4應的影響，為了減小電樞反應對輸出特性的影響，在直、直流測速發電機的誤差原因和減小方法？ ①電樞反流測速發電機的技術條件中標有最高轉速和最小負載電阻值，在作用時，轉速不得超過最高轉速，所接負載不得小于給定的電阻值，以保證非線性誤差較小。②延遲換向的影響。為提高測速發電機輸出特性的線性度，對小容量的發電機，通常采用限制最高轉速的措施來減小延遲換向去磁效應的影響。③溫度的影響。解決方法：（1）勵磁回路串聯熱敏電阻并聯網絡（2）勵磁回路串聯阻值較大的附加電阻R，R用溫度系數很小的錳鎳或鎳銅合金制成。當溫度增加時，勵磁回路總電阻（R+Rf）變化甚微。（3）將磁路設計的比較飽和，電流變化較大時，磁通變化很小。④紋波的影響。測速發電機在設計、結構、以及制造工藝上都采取一系列措施來減小紋波電壓的幅值。⑤電刷接觸壓降△Ub對輸出特性的影響。為了減小電刷接觸壓降的影響，縮小不靈敏區，在直流測速發電機中，常采用接觸壓降較小的銀—石墨電刷。在高精度的直流測速發電機中還采用銅電刷，并在它和換向器的接觸表面鍍上銀層，使換向器不易磨損。

5最高轉速，、為什么直流測速發電機的實際轉速不宜超過規定的而負載電阻不能小于規定的電阻值？ 答：根據直流電動機的電樞反應理論，電樞電流所產生的電樞磁場對主磁場有消弱作用，使合成磁場的波形發生畸變，并且負載電阻越小或者轉速越高時，電樞電流就越大，磁場的削弱作用就越強，造成輸出的特性的非線性。因此，為了減小電樞電流及電樞反應的去磁作用，應盡可能采用比較大的負載電阻，并保證轉速不得超過規定的最高轉速。

6、感應測速發電機線性誤差及分析。線性誤差定義：在額定勵磁條件下，測速發電機在最大線性工作轉速范圍內，實際輸出電壓與理想輸出電壓的最大絕對誤差△Umax與線性輸出電壓特性所對應的最大輸出電壓U2m之比，稱作線性誤差δ1，即δ1=△Umax/U2m*100%。產生原因：在敘述感應測速發電機的工作原理時，忽略了定子漏阻抗Zf,即勵磁繞組的電阻rf=0和漏電抗xf=0，認為Uf=Ef,即Φf=Φf0不變以及忽略轉子杯導條的漏

電抗xr，從而使Φ2在N2繞組軸線上脈振。（1）勵磁繞組的漏阻抗Zf引起直軸磁通Φf的變化（2）杯形轉子繞組漏電抗xr產生直軸去磁效應。（3）交軸磁通Φ2在直軸上的去磁效應。為了減小線性誤差，應盡可能地減小勵磁繞組的漏阻抗Zf，并采用高電阻率材料制成非磁性杯形轉子，最大限度地減小轉子漏電抗xr.7電壓產生的原因以及消除或削弱的方法？、什么是異步測速發電機的剩余電壓？簡要說明剩余答：當異步測速發電機的勵磁繞組已經供電，轉子處于靜止狀態時，輸出繞組所產生的電壓稱為剩余電壓，用Us表示。原因：剩余電壓又稱零速電壓，它由兩部分組成：一部分是固定分量Usz，其值與轉 子位置無關；另一部分是交變分量Usj,其位置與轉子位置有關。

剩余電壓分量Usz產生的主要原因是：勵磁繞組與輸出繞組不正交，磁路不對稱，或氣隙不均勻等；剩余電壓交變分量Usj產生的主要原因是空心杯轉子的不對稱，空心材料的不均勻，杯的厚度不一致等。

和輸出繞組分開放置，將勵磁繞組置于外定子鐵心，輸消弱方法：

1、采用四級電機的結構

2、將勵磁繞組出繞組置于內定子鐵心

3、采用補償繞組抵消剩余電壓

4、采用補償電路抵消剩余電壓

8、分別簡述力矩式自整角機和控制式自整角機的工作原理。

接入同一單相交流電源，三相整步繞組按相序對應相答:力矩式自整角機的原理：兩臺自整角機的勵磁結組接。當兩機的勵磁繞組中通入單相交流電流時，在兩機氣隙中產生脈動磁場，ZLJ轉子由原來的轉子軸線位置轉動δ角。當忽略磁路飽和的影響。可分別單獨討論ZLF和ZLJ勵磁作用。然后進行疊加。磁場的直軸分量B（1-cosδ）與轉子電流if相互作用產生電磁力，但不產生轉矩。交軸分量Bsinδ與if相互作用產生轉矩。當失調角δ減小到零時，磁場的交軸分量Bsinδ為零，即轉矩為0，使ZLJ轉子軸線停止在與ZLF轉子軸線一致的位置上，即達到協調位置。ZLJ是在整步轉矩作用下，實現其自動跟隨作用的。

控制式自整角機的原理：當控制式自整角機的發送機轉子旋轉時，發送機與接收機的轉子偏離協調位置，接收機的轉子繞組產生感應電動勢，并輸出一定大小的電壓，該電壓經放大器放大后，給伺服電動機供電，帶動接收機轉子及負載一起旋轉，使失調角和輸出電壓逐漸減小，直至協調的位置。如果發送機的轉子連續旋轉，則接收機的轉子及負載也將連續地同步旋轉。

何謂靜穩定區、動穩定區和穩定裕度？它們與步距角有什么關系？答：靜穩定區是（—~+π）。當θe=0時，T=0，該位置稱為穩定平衡點。當θe=+-π的位置稱為不穩定平衡點。當步進電動機處于矩角特性曲線n所對應的穩定狀態時，輸入一個脈沖，使其控制繞組改變通電狀態，矩角特性向前躍移一個步距角θse。把（-π+θse）<<(π+θse)稱為動穩定區。步距角越 小，動穩定區越接近靜穩定區。把矩角特性曲線n的穩定平衡點O離開曲線（n+1）的不穩定平衡點（-π+θse）的距離，稱為穩定裕度。θr=π-θse=π-2π/m=π/m(m-2)

第二篇：電機控制論文.

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目前幾種比較常見的直接轉矩控制策略中，對于中小容量而言，控制方案重點在于進行轉矩、磁鏈無差拍控制和提高載波頻率。對大容量來說，其區別在于低速時采用了間接轉矩控制，從而達到低速時降低轉矩脈動的目的。

直接轉矩控制技術概述

相對于直流電機在結構簡單、維護容易、對環境要求低以及節能和提高生產力等方面具有足夠的優勢，使得交流調速已經廣泛運用于工農業生產、交通運輸、國防以及日常生活之中。隨著電力電子技術、微電子技術、控制理論的高速發展，交流調速技術也得到了長足的發展。目前在高性能的交流調速領域主要有矢量控制和直接轉矩控制兩種。1968年Darmstader工科大學的Hasse博士初步提出了磁場定向控制(Field Orientation)理論，之后在1971年由西門子公司的F.Blaschke對此理論進行了總結和實現，并以專利的形式發表，逐步完善并形成了現在的各種矢量控制方法。特點

對于直接轉矩控制來說，一般文獻認為它由德國魯爾大學的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi于1985年首先分別提出的。對于磁鏈圓形的直接轉矩控制來說，其基本思想是在準確觀測定子磁鏈的空間位置和大小并保持其幅值基本恒定以及準確計算負載轉矩的條件下，通過控制電機的瞬時輸入電壓來控制電機定子磁鏈的瞬時旋轉速度，來改變它對轉子的瞬時轉差率，達到直接控制電機輸出的目的。在控制思想上與矢量控制不同的是直接轉矩控制通過直接控制轉矩和磁鏈來間接控制電流，不需要復雜的坐標變換，因此具有結構簡單、轉矩響應快以及對參數魯棒性好等優點。控制

事實上，1977年A·B·Plunkett曾經在IEEE的工業應用期刊上提出了類似于目前直接轉矩控制的結構和思想的直接磁鏈和轉矩調節方法，在這種方法中，轉矩給定與反饋之差通過PI調節得到滑差頻率，此滑差頻率加上電機轉子機械速度得到逆變器應該輸出的電壓定子頻率；定子磁鏈給定與反饋之差通過積分運算得到一個電壓與頻率之比的量，并使之與定子頻率相乘得到逆變器應該輸出的電壓，最后通過SPWM方法對電機進行控制。

發電機非常容易地將電動機軸上的飛輪慣量反饋給電網，這樣，一方面可得到平滑的制動特性，另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但發電機、電動

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機調速系統的主要缺點是需要增加兩臺與調速電動機相當的旋轉電機和一些輔助勵磁設備，因而體積大，維修困難等。

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洗衣機，出，根據電磁力定律，載流導體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導體受到的力形成了一個轉矩，使得轉子逆時針轉動。如果轉子轉到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。

此時載流導體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產生的轉矩仍然使得轉子逆時針轉動。這就是直流電動機的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產生的轉矩的方向卻是不變的。[4]

實用中的直流電動機轉子上的繞組也不是由一個線圈構成，同樣是由多個線圈連接而成，以減少電動機電磁轉矩的波動，繞組形式同發電機。

2.3直流電機的調速原理

眾所周知，直流電機轉速n的表達式為:

n?U?IR(22)

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Jd?????(24)式中Ke-反電動勢常數.電磁轉矩為:

Te=KT *Ia(2-5)式中KT-磁轉矩常數。[2]

動態工作特性是指實際的動作與相應的動作命令之間的響應關系。將式(2-2)、式(2-3)、式(2-4)和式(2-5)作拉氏變換，得到如下函數:

Ua(s)=RaIa(s)+ LaSIa(s)+ Ea(s)

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圖5.5主控電路圖

5.3隔離單元模塊

為了防止電機驅動單元對數字控制單元的干擾，必須在兩者之間加隔離電路來防止干擾的產生。避免LMD18200的驅動電路對控制信號的干擾，對于LMD18200的引腳3(轉向輸入)、引腳5(PWM輸入)與LM629的PWMS、PWMM引腳之間通過光電耦合器6N137連接。

(l)光電耦合器的選型

LM629的PWMM腳輸出的調制信號如圖5.6所示，如果LM629接6MHz晶振，其最小輸出占空比（1/128）時的接通時間為: 4/fCLK=4/6*106s=0.67us 因此應選擇高速光耦。

而N6137的工作頻率可達到10MHZ，即它可用在開關周期為: l/l07s=0.1us 因此光耦可選6N137。

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KP=(input[0][0][e*10]*KP_memf[4]+((input[0][1][e*10]>input[1][0][ec*10])?input[1][0][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[3]+((input[0][1][e*10]>input[1][1][ec*10])?input[1][1][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[2]+((input[0][1][e*10]>input[1][2][ec*10])?input[1][2][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[1]+input[0][2][e*10]*KP_memf[0])/(input[0][0][e*10]+((input[0][1][e*10]>input[1][0][ec*10])?input[1][0][ec*10]:input[0][1][e*10])+((input[0][1][e*10]>input[1][1][ec*10])?input[1][1][ec*10]:input[0][1][e*10])+((input[0][1][ e*10]>input[1][2][ec*10])?input[1][2][ec*10]:input[0][1][e*10])+input [0] [2] [e*10]);這樣編寫程序的好處就是略去模糊推理的判斷轉移程序，例如在某個時刻的誤差e對應為9.8，誤差變化率為8那么對于誤差隸屬度函數input[0][0][98]的取值必為0,input[0][1][98]同樣為0，只有input [0] [2] [98]的取值為0xFF；誤差變化率隸屬度函數值input [1] [0] [98]為0, input[1] [1] [98]為0, input[1] [2] [98]為0xFF，因此上式的會等價成：

KP=(0+0+0+0+255*40)/255 所以計算量不大并且省略掉了條件轉移相關程序。[24] 模糊控制流程圖如圖6.7所示。

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開始采樣兩次速度求誤差

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LM629控制程序的編寫、模糊控制程序的編寫、通訊程序的編寫及調試。實驗平臺的自行設計，在調速系統軟件設計中利用PID參數的模糊在線自整定，使其整定精度大于離線整定精度。

但到目前為止論文還有需待完善的地方：模糊規則的提取和選擇是一個復雜的過程，往往難免摻雜著一些主觀思維，在調試過程中難免要根據具體情況進行調整，這使得調試過程變得復雜和設計周期時間延長；本系統是采用模糊自整定PID參數控制技術，對于PID參數的常規整定也帶有很多主觀思維。在實際工作情況下對象模型和工作環境經常是差異很大的。

通過對本課題的研究我有以下幾個方面的收獲：

（1）學習與掌握了單片機的基本原理及其各種應用，對它的各種硬件接口與軟件設計方法有較深入的認識。

（2）對自動控制系統的動、靜態性能及其控制有了一定的認識。

（3）在調速系統上位機的開發中用到Visual Basic，因此對VB編程有了更深刻的理解和更熟練的應用。

（4）本設計重點在于應用，因此在設計過程中使自己的動手能力得到鍛煉，同時提高了解決實際問題的能力。

7.2研究展望

直流調速系統的控制方案層出不窮，并且控制效果也越來越好，有關模糊控制在直流調速中的應用還有以下方案值得研究：

(1)自適應模糊控制方法在直流傳動控制系統中應用的實用化研究。目前最具有工程應用前景、最能體現模糊控制優勢的，是能夠在線進行模糊模型辯識、在線根據模型變化進行控制規則和參數自調整的模糊控制算法，而如果能把這種辯識和控制算法簡化到可在單片機內實現，則模糊控制和智能控制的應用將會跨上一個新臺階。

(2)基于模糊神經網絡控制等自適應方法的研究。神經網絡和模糊控制的結合是智能控制的一個重要發展方向，但目前將其應用于直流傳動控制系統的研究還不多。其中一個重要的原因是模糊神經網絡控制方法復雜，計算量大，速度慢，實時性差且結構和機理尚未完全揭示，而直流傳動控制系統又對實時性和控制精度要求很高。但隨著模糊神經網絡理論的完善，以及模糊芯片和神經網絡芯片的

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日趨成熟，這將成為直流傳動系統控制的重要手段。

T.G.Habetler的空間矢量調制方法

把無差拍方法應用于直接轉矩控制首先是由美國人T.G.Habetler提出來的。這種方法的主要思想是在本次采樣周期得到轉矩的給定值與反饋值之差。

空間電壓矢量的幅值和相位是任意的，可以通過相鄰的兩個基本的電壓矢量合成而得。利用計算出來的空間電壓矢量可以達到轉矩和磁鏈無差拍的目的。

利用Habetler的無差拍方法，從理論上可以完全使磁鏈和轉矩誤差為零，從而消除轉矩脈動，可以彌補傳統DTC的Bang-Bang控制的不足，使電機可以運行于極低速下。另外，通過無差拍控制得到的空間電壓矢量可以使開關頻率相對于單一矢量大幅提高并且使之固定，這對于減少電壓諧波和電機噪聲是很有幫助的。

但是，空間電壓矢量作用時間可能會大于采樣周期，這說明不能同時滿足磁鏈和轉矩無差拍控制。因此作者提出了三個步驟，首先是否轉矩滿足無差拍，如果不滿足再看是否磁鏈滿足無差拍，如果還不滿足就按照原有直接轉矩控制矢量表來選取下一周期的單一電壓矢量。因此按照Habetler的無差拍方法最大的計算量有四個步驟，這將耗費很大的計算資源，不易實現，另外在整個計算過程中對電機參數的依賴性比較大，這將降低控制的魯棒性。轉矩或磁鏈的預測控制方法

在T·G·Habetler的無差拍的直接轉矩控制方法中，由于計算量很大而不易實現，因此出現了一系列的簡化的無差拍直接轉

交流電機-韓國SPG交流電機全系列

矩控制，比較典型的是轉矩跟蹤預測方法。在這種方法中，分析了低速轉矩脈動的情況，得出轉矩脈動鋸齒不對稱的結論。

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非零電壓矢量和零電壓矢量對轉矩變化的作用是不同的，前者可以使轉矩上升或下降，而后者總是使轉矩下降。另外，在不同的速度范圍內二者對轉矩作用產生的變化率也在變化。在轉矩預測控制方法中，電壓矢量在空間的位置是固定不變的，合成在兩個單一電壓矢量的中間，但是電壓矢量不是作用整個采樣周期，而是有一定的占空比，在一個采樣周期中可以分為非零電壓矢量和零電壓矢量。如果使下一采樣周期非零電壓矢量和零電壓矢量共同作用產生的轉矩變化等于本周期計算出來的轉矩誤差。

將消除轉矩誤差，達到轉矩無差拍控制的目的。即使出現計算出來的電壓矢量作用時間超出采樣周期，也可以用滿電壓矢量來代替，因此是非常易于實現的，從實驗結果來看，轉矩脈動的鋸齒基本上對稱，說明轉矩的脈動已經大為減少。上法認為磁鏈被準確控制或變化緩慢，而沒有考慮磁鏈的無差拍控制，在文獻中對磁鏈也進行了預測控制。預測控制

在這種方法中，通過磁鏈的空間矢量和電壓矢量關系可近似得到：

其中ΔΨS是在電壓矢量作用下的磁鏈幅值改變量，θVΨ是二者的空間角度。設

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制，所需的電機參數只有定子電阻和電感，對電機參數變化的魯棒性比較好，從實驗結果來看，系統的動態響應性能是比較好的。但是在這種方法中，需要檢測電機的相電壓，這增加的系統硬件的復雜性，另外，計算量也比較大。

基于幾何圖形的無差拍控制

在文獻中，對定子磁鏈方程、轉子磁鏈方程以及由定、轉子磁鏈表達的轉矩方程進行離散化，之后把前兩個方程帶入到轉矩方程中去。通過離散的轉矩方程分析可以知道施加電壓矢量可以使轉矩誤差為零，轉矩變化到平面上的一條直線上，這條直線與轉子磁鏈矢量方向平行。采取同樣的方法可以分析知道施加電壓矢量可以使磁鏈誤差為零，磁鏈變化到平面上的一個園上，這個園與與磁鏈園同心。于是利用直線和園的交點就可以得到使轉矩和磁鏈無差拍控制的電壓矢量，當然這個電壓矢量受到逆變器所能輸出的電壓大小的限制。

把幾何圖形引入到無差拍的控制中來是一個比較好的思路，可以得到最優的無差拍控制的電壓矢量，同時也有助于理論上的分析。但是就如何把圖形方式和數字化控制結合起來從實現方式上來說還是存在有一定的難度。

離散空間矢量調制(DSVM)方法

無差拍的直接轉矩控制從理論上可以最大化地消除轉矩和磁鏈的的誤差，克服了Bang-Bang控制不精確性的弱點，但是需要比較大的計算量，并且這些計算都是與電機參數有關，容易引起計算上的誤差。因此在文獻中提出了既不需要多少計算，又能提高轉矩和磁鏈控制精度的離散空間矢量調制方法。

在離散空間矢量調制方法中，通過對兩電平逆變器輸出的六個基本電壓矢量中的相鄰電壓矢量和零電壓矢量進行有規律的合成，如圖3是使用相鄰的單一矢量2和單一矢量3以及零電壓矢量合成出來的空間電壓矢量。從圖3中可以看出其合成方法是把整個采樣周期平均分為3段，每一段由非零電壓矢量或零電壓矢量組成，如空間電壓矢量23Z是由矢量2和矢量3以及零電壓矢量各作用1/3采樣周期，可以采用5段式或7段式方式合成(文中沒說明)，利用這種有規律的合成方法一共可以合成出10個電壓矢量。

細化的電壓矢量可以對轉矩和磁鏈進行更精確的控制，文獻中對磁鏈使用了傳統的2級滯環Bang-Bang控制，而考慮到轉

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交流電機-韓國SPG小型電機感應電機系列

矩需要動態響應快，對其劃分了5級滯環Bang-Bang控制，如圖4所示，不同的誤差帶內使用不同的電壓矢量表。另外，作者通過推導得到電壓矢量對轉矩變化的影響式子如下所示：

從式(10)中可以看出同一電壓矢量在低速和高速對轉矩變化的影響是不同的。因此，在不同的速度范圍使用了不同的電壓矢量，如圖3所示。從另一方面看，低速使用幅值小的電壓矢量以及高速使用幅值大的電壓矢量也是符合V/f=C這一規律的。傳統的直接轉矩控制在低速時連續使用較多的零電壓矢量使開關頻率很低，轉矩脈動大。而按照離散空間矢量調制的方法由于低速使用幅值小的電壓矢量，因此連續使用的零電壓矢量少，開關頻率高，轉矩脈動小。另外，由于高速時的電壓矢量比較多，可以劃分12個扇區，使用兩個電壓矢量表，這樣可以進行更精確的控制。

從以上分析可以看出，離散的空間矢量調制方法易于實現，不需要有無差拍控制那樣多的計算，保持了傳統Bang-Bang控制的優點，因此魯棒性好，但相對于傳統的直接轉矩控制又可以提高轉矩和磁鏈控制精度，減小低速轉矩脈動。但是控制精度越提高，矢量劃分就越細，電壓矢量控制表就越多越大，這將增加控制的復雜性。因此，如果能讓離散的空間矢量調制與無差拍控制結合起來，將會有助于克服這個缺點。由PI調節器輸出空間電壓矢量的方法

在直接轉矩控制中，如果能獲得任意相位的空間電壓矢量，將有助于減小低速下的轉矩脈動，達到矢量控制在低速下的穩態性能。

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顯然這個空間電壓矢量在空間位置上的相位是任意的。從結構上看基于PI調節的直接轉矩控制相似于定子磁鏈定向的矢量控制，但二者是有區別的，定子磁鏈定向的矢量控制基于同步旋轉坐標系，定向于定子磁鏈d軸，q軸磁鏈為零，另外在d軸方向還要對磁鏈和和q軸方向上的電流進行解耦，而這些對于基于PI調節的直接轉矩控制不需要，其中只需要使轉矩輸出和定子磁鏈反饋通過PI調節方法來跟隨上給定即可，因此從實現上是比較簡單的，同時魯棒性也比較好，并且相對于傳統的直接轉矩控制可以提高開關頻率，減小了低速下的轉矩脈動，但是在這種方法當中需要選取合適的PI參數，否則會影響控制系統的動、靜態性能。除了以上這種PI調節的直接轉矩控制外，在文獻中還在A·B·Plunkeet的直接轉矩和磁鏈調節法的基礎上做了進一步的研究，使用空間電壓矢量的方式輸出，此處不詳細敘述。

注入高頻抖動提高開關頻率

在前面的各種直接轉矩控制策略中都談到提高低速下的開關頻率可以降低轉矩脈動，同時也可以降低噪聲。在文獻中，提出了一種在傳統的直接轉矩控制基礎上注入高頻抖動的方法提高開關頻率，其中作者用圖表的方式顯示了開關頻率隨轉矩和磁鏈滯環寬度的減小而提高，但是這種提高是有限的，一個最主要的原因是磁鏈和轉矩控制上的延遲，滯后越大開關頻率就越低。例如從仿真來看10μs延遲有14kHz的開關頻率，但當有20μs的延遲時只有8kHz的開關頻率。文獻中提出的提高開關頻率方法是在轉矩和磁鏈滯環內疊加上高頻的三角波，其幅值與滯環寬度相當。

當反饋值大于三角波時電壓矢量減小，當反饋值小于三角波時電壓矢量增大，因此，即使控制上有延遲，但隨著三角波頻率的增大，開關頻率

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參考文獻

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謝辭

本文是在李軍紅老師的悉心指導下完成的。在從大二以來的兩年時間里，李老師給我提供了良好的實驗條件和動手的機會，并在學習和生活上給予充分的指導和幫助，對我在學習生活中取得的成績給予充分的肯定。在和李老師討論問題的過程中，他嚴謹、求實的治學態度、對科學持之以恒的鉆研精神和正直、寬厚的為人之道對我產生了非常深刻的影響。在此我向他表示最誠摯的敬意和深深的感謝。另外我在進行論文工作期間，得到了自動化教研室許多老師的指導，在此向同樣他們表示誠摯的謝意。

感謝已畢業的師兄曾力對我的關心和幫助，他在多年來一直在教我如何面對學習和生活。同時感謝朱哲、雷波等同學在論文撰寫過程中給予的關心與支持。沒有他們的幫助要想完成此論文是不可能的。

最后感謝我的家人多年來對我的理解、支持與鼓勵，并把此文獻給他們。

曾廣璽

2008年5月于南華大學

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第三篇：電機控制實訓報告

實訓報告

電動機控制線路的連接

一、實訓目的

1、了解交流接觸器、熱繼電器、按鈕的結構及其在控制電路中的應用。

2、識讀簡單控制線路圖，并能分析其動作原理。

3、掌握控制線路圖的裝接方法。

二、實訓器材

1、交流接觸器、熱繼電器

2、常閉按鈕、常開按鈕

3、熔斷器

4、電動機

5、導線 三.實訓原理

電動機的全壓起動

對于小容量電動機或變壓器容量允許的情況下，電動機可采用全壓直接起動。

四.實驗內容與步驟

（一）、單向運行控制線路

1、點動控制線路

電動機的單向點動控制線路如圖所示。當電動機需要單向點動控制時，先接上電源U、V、W，然后按下起動按鈕SB，接觸器KM線圈獲電吸合，KM常開主觸頭閉合，電動機M起動運轉。當松開按鈕SB時，接觸器KM線圈斷電釋放，KM常開主觸頭斷開，電動機M斷電停轉。２、連動控制線路

單向連動運行控制線路電動機的單向連動控制線路如圖所示。接上電源U、V、W，按下SB2，接觸器KM獲電閉合，KM常開閉合，電動機起啟動，同時使與SB2并聯的1常開閉合，這叫自鎖開關。松開SB2，控制線路通過KM自鎖開關使KM線圈仍保持獲電吸合。如需電動機停機，只需按下SB1即可。機，只需按下SB1即可。

3、點動和連動混合控制線路

電動機點動和起動混合控制線路如圖所示。先接上電源U、V、W，然后按下起動按鈕SB2，接觸器KM線圈獲電吸合并自鎖，KM常開主觸頭閉合，電動機M起動運轉。

若按下起動按鈕SB3，接觸器KM線圈獲電吸合KM常開主觸頭閉合，電動機M起動運轉。由于起動按鈕SB3的常閉輔助觸頭斷開接觸器KM的自鎖回路，所以是點動控制。

4、正反轉控制線路

正反轉控制線路采用兩個接觸器，即正轉的接觸器KM1和反轉接觸器KM2。當接觸器KM1 三對主觸頭接通時，三相電源相序按Ｕ、V、W，接入電動機。而當KM2的三對主觸頭接通時，三相電源相序按W、V、U、接入電動機，電動機即反轉。

線路要求接觸器KM1和KM2不能同時通電，否則它們的主觸頭就會一起閉合，造成U、W、兩相短路。為此在KM1和KM2線圈各自支路中相互1副常閉輔助觸頭，以保證接觸KM1和KM2的線圈不會同時通電。KM1和KM2的這2副常閉輔助觸頭在線路中所起的作用稱為聯鎖作用，這2副常閉輔助觸頭叫做聯鎖觸頭。

正轉控制時，按下按鈕SB2，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，電動機M起動正轉，同時KM1的自鎖觸頭閉合，聯鎖觸頭斷開。

反轉控制時，必須先按停止按鈕SB1，接觸器KM1線圈斷電釋放，KM1觸頭復位，電動機斷電；然后按下反轉按鈕SB3，接觸器KM2線圈獲電吸合，KM2主觸頭閉合，電動機M起動反轉，同時KM2自鎖觸頭閉合，聯鎖觸頭斷開。

這種線路的缺點是操作不方便，因為要改變電動機的方向，必須按停止按鈕SB1，再按反向按鈕SB3才能使電動機反轉。

5、對主電路及控制電路進行檢查。

6、經老師檢查確認接線正確，然后才允許通電，觀察實訓結果。

日光燈控制線路的連接

一、實訓目的

1、了解日光燈、開關，及其在控制電路中的應用。

2、識讀簡單日光燈控制線路圖，并能分析其工作原理。

3、掌握開關控制線路圖的裝接方法。

二、實訓器材

1、一個日光燈、一個白熾燈

2、兩個開關

3、一個插排

4、一個白熾燈座

5、導線若干 三.實訓原理

日光燈接在220v的情況下，拉下開關會發出光線。

四.實驗內容

（一）、一個開關控制一盞燈(原理圖)

1、一個開關控制一盞燈。

日光燈控制線路如圖所示。當日光燈希要控制時，先接上220V的交流電壓，然后按合上左邊開關按鈕，這時日光燈就會亮，當右邊合上的時候白熾燈亮。當松開按鈕左邊時，右邊的白熾燈依然亮，兩個開關都斷開此時亮燈都不亮。此時插排的電壓依然有。

五 實訓感想

過實踐，深化了一些課本上的知識，獲得了許多實踐經驗，另外也認識到了自己部分知識的缺乏和淺顯，激勵自己以后更好的學習，并把握好方向。信息時代，僅會操作鼠標是不夠的，基本的動手能力是一切工作和創造的基礎和必要條件。而且，現在嚴峻的就業形勢讓我認識到，只有不斷增加自身能力，具有十分豐富的知識才能不會在將來的競爭中被淘汰。總而言之，這次實習鍛煉了自己，為自己人生的道路上增添了不少新鮮的活力！我會一如既往，將自己的全部心血傾注于工作上。我們的工作需需要有積極的工作熱情和踏實的工作作風。我將以這次培訓為契機，找準自己前進的標桿，在工作中向智慧型發展，在業務上朝科研型努力。總結這個實習，我感覺自己有時候十分的粗心。剛開始檢測電器元件的時候，由于粗心，竟然將已損壞的元件誤檢測成為正常元件，結果導致我又重新連接線路，浪費了大量的時間。在連接元件過程中，由于事先沒有計劃好元件之間的連接，導致接線在電路板上長距離繞行，既浪費了材料，又使電路板面顯得凌亂。但值得欣慰的是，我連接的線路的接線頭達到了老師講解時提出的“似露非露”的標準。在這個實習環節中，我明白了細心的重要性。同時也明白了自己的動手能力還十分的不足，缺乏鍛煉，在這種情形下無法勝任以后的工作，所以在日后的學習過程中，我應該努力的將理論與實際聯合起來，著重鍛煉自己的動手能力，使自己面對以后的工作時有一定的底氣與信心。

第四篇：s7-200控制伺服電機總結要點

S7-200PLC具有脈沖輸出功能，在運動控制系統中，伺服電機和步進電機是很重要的精確定位裝置，而控制伺服電機和步進電機需要使用脈沖輸出。S7-200系列PLC可以輸出20--100KHz的脈沖。使用PTO和PWM指令可以輸出普通脈沖和脈寬調制輸出。通過smb66-75，smb166-175來控制Q0.0的輸出，通過smb76-85，smb176-185來控制Q0.1的脈沖輸出。控制伺服電機

伺服電機是運動控制中一個很重要的器件，通過它可以進行精確的位置控制。它一般帶有編碼器，通過高速計數功能，中斷功能和脈沖輸出功能，構成一個閉環系統，來進行精確的位置控制。PLC的脈沖輸出

由于PLC在進行高速輸出時需要使用晶體管輸出。當將高速輸出點作為普通輸出而帶電感性負載時，例如電磁閥，繼電器線圈等，一定要注意，在負載端加保護，例如并聯二極管等。以保護輸出點。

心得二：步進電機的控制方法

我帶隊參加《2008年全國職業院校技能大賽自動線的安裝與調試》項目，我院選手和其他院校的三位選手組成了天津代表隊，我院選手所在隊獲得了《2008年全國職業院校技能大賽自動線的安裝與調試》項目二等獎，為天津市代表隊爭得了榮譽，也為我院爭得了榮譽。以下是我這個作為教練參加大賽的心得二：步進電機的控制方法《2008年全國職業院校技能大賽自動線的安裝與調試》項目的主要內容包括如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等）、傳感器應用技術、PLC控制和組網、步進電機位置控制和變頻器技術等。但其中最為重要的就是PLC方面的知識，而PLC中最重要就是組網和步進電機的位置控制。

一、S7-200 PLC 的脈沖輸出功能

1、概述

S7-200 有兩個 置PTO/PWM 發生器，用以建立高速脈沖串（PTO）或脈寬調節（PWM）信號波形。

當組態一個輸出為PTO 操作時，生成一個50%占空比脈沖串用于步進電機或伺服電

機的速度和位置的開環控制。置PTO 功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數量可由用戶控制。但應用程序必須通過PLC內置I/O 提供方向和限位控制。

為了簡化用戶應用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向導可以幫助您在幾分鐘內全部完成PWM，PTO 或位控模塊的組態。向導可以生成位置指令，用戶可以用這些指令在其應用程序中為速度和位置提供動態控制。

2、開環位控用于步進電機或伺服電機的基本信息

借助位控向導組態PTO 輸出時，需要用戶提供一些基本信息，逐項介紹如下：

⑴ 最大速度（MAX_SPEED）和啟動/停止速度（SS_SPEED）

圖1是這2 個概念的示意圖。

MAX_SPEED 是允許的操作速度的最大值，它應在電機力矩能力的范圍。驅動負載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時間決定。

圖1 最大速度和啟動/停止速度示意

SS_SPEED：該數值應滿足電機在低速時驅動負載的能力，如果SS_SPEED 的數值過 低，電機和負載在運動的開始和結束時可能會搖擺或顫動。如果SS_SPEED 的數值過高，電機會在啟動時丟失脈沖，并且負載在試圖停止時會使電機超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和減速時間

加速時間ACCEL_TIME：電機從 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的時間。減速時間DECEL_TIME：電機從MAX_SPEED速度減速到SS_SPEED速度所需要的時間。

圖2 加速和減速時間

加速時間和減速時間的缺省設置都是1000 毫秒。通常，電機可在小于1000 毫秒的時間工作。參見圖2。這2 個值設定時要以毫秒為單位。

注意：電機的加速和失速時間要 過測試來確定。開始時，您應輸入一個較大的值。逐漸減少這個時間值直至電機開始失速，從而優化您應用中的這些設置。

⑶移動包絡

一個包絡是一個預先定義的移動描述，它包括一個或多個速度，影響著從起點到終點的移動。一個包絡由多段組成，每段包含一個達到目標速度的加速/減速過程和以目標速度勻速運行的一串固定數量的脈沖。位控向導提供移動包絡定義界面，在這里，您可以為您的應用程序定義每一個移動包絡。PTO 支持最大100 個包絡。

定義一個包絡，包括如下幾點：①選擇操作模式；②為包絡的各步定義指標。③為包絡定義一個符號名。

⑴選擇包絡的操作模式：PTO 支持相對位置和單一速度的 續轉動，如圖3所示，相對位置模式指的是運動的終點位置是從起點側開始計算的脈沖數量。單速續轉動則不需要提供終點位置，PTO 一直持續輸出脈沖，直至有其他命令發出，例如到達原點要求停發脈沖。

圖3

一個包絡的操作模式

⑵包絡中的步

一個步是工件運動的一個固定距離，包括加速和減速時間 的距離。PTO 每一包絡最大允許29 個步。

每一步包括目標速度和結束位置或脈沖數目等幾個指標。圖4 所示為一步、兩步、三步和四步包絡。注意一步包絡只有一個常速段，兩步包絡有兩個常速段，依次類推。步的數目與包絡中常速段的數目一致。

圖4

包絡的步數示意 7.2.5

使用位控向導編程

STEP7 V4.0 軟件的位控向導能自動處理PTO 脈沖的單段管線和多段管線、脈寬調 制、SM 位置配置和創建包絡表。

本節將給出一個在YL-335A 上實現的簡單工作任務例子，闡述使用位控向導編程的方法和步驟。表1 是YL-335A 上實現步進電機運行所需的運動包絡。

表1

步進電機運行的運動包絡

1、使用位控向導編程的步驟如下：

1）為S7--200 PLC選擇選項組態 置PTO/PWM操作。

在STEP7 V4.0軟件命令菜單中選擇 工具→位置控制向導并選擇配置S7-200PLC內 置PTO/PWM操作，如圖5所示。

圖5 位控向導啟動界面 2）單擊“下一步”選擇“QO.0”，再單擊“下一步”選擇“線性脈沖輸出 PTO）”。

圖5

選擇PTO或PWM界面

3）單擊“下一步”后，在對應的編輯框中輸入MAX_SPEED 和SS_SPEED 速度值。輸入最高電機速度“90000”，把電機啟動/停止速度設定為“600”。這時，如果單擊MIN_SPEED值對應的灰色框，可以發現，MIN_SPEED值改為600，注意：MIN_SPEED值由計算得出。用戶不能在此域中輸入其他數值。

圖6

4）單擊“下一步”填寫電機加速時間“1500”和電機減速時間 “200”

圖7 設定加速和減速時間

5）接下來一步是配置運動包絡界面，見圖8。

圖8 配置運動包絡界面

該界面要求設定操作模式、1個步的目標速度、結束位置等步的指標，以及定義這一包絡的符號名。（從第0個包絡第0步開始）

在操作模式選項中選擇相對位置控制，填寫包絡“0”中數據目標速度“60000”，結束位置“85600”，點擊“繪制包絡”，如圖9所示，注意，這個包絡只有1步。包絡的符號名按默認定義。這樣，第0個包絡的設置，即從供料站→加工站的運動包絡設置就完成了。現在可以設置下一個包絡。

圖9 設置第0個包絡

點擊“新包絡”，按上述方法將下表中上3個位置數據輸入包絡中去。

表中最后一行低速回零，是單速連續運行模式，選擇這種操作模式后，在所出現的界面中（見圖10），寫入目標速度“20000”。界面中還有一個包絡停止操作選項，是當停止信號輸入時再向運動方向按設定的脈沖數走完停止，在本系統不使用。

6）運動包絡編寫完成單擊“確認”，向導會要求為運動包絡指定V存儲區地址（建 議地址為VB75～VB300），默認這一建議，單擊“下一步”出現圖11，單擊 “完成”。

圖11 生成項目組件提示

2、項目組件 運動包絡組態完成后，向導會為所選的配置生成三個項目組件（子程序），分別是：PTOx_RUN子程序（運行包絡），PTOx_CTRL子程序（控制）和PTOx_MAN子程序（手動模式）子程序。一個由向導產生的子程序就可以在程序中調用如圖12所示。

圖12 三個項目組件

它們的功能分述如下：

⑴ PTOx_RUN子程序（運行包絡）：命令 PLC 執行存儲于配置／包絡表的特定包絡中的運動操作。運行這一子程序的梯形圖如圖13所示。

圖13 運行PTOx_RUN子程序

EN位：啟用此子程序的使能位。在“完成”位發出子程序執行已經完成的信號前，請確定EN位保持開啟。

START參數：包絡的執行的啟動信號。對于在START參數已開啟且PTO當前不活動時的每次掃描，此子程序會激活PTO。為了確保僅發送一個命令，請使用上升緣以脈沖方式開啟START參數。Profile（包絡）參數：包含為此運動包絡指定的編號或符號名。Abort（終止）參數命令，開啟時位控模塊停止當前包絡并減速至電機停止。Done（完成）參數：當模塊完成本子程序時，此參數 ON。Error（錯誤）參數：包含本子程序的結果。C_Profile參數：包含位控模塊當前執行的包絡。C_Step參數：包含目前正在執行的包絡步驟。

⑵ PTOx_CTRL子程序：（控制）啟用和初始化與步進電機或伺服電機合用的PTO輸出。請在用戶程序中只使用一次，并且請確定在每次掃描時得到執行。即始終使用SM0.0作為EN的輸入，如圖14所示。

圖14 運行PTOx_CTRL子程序

I_STOP（立即停止）輸入：開關量輸入。當此輸入為低時，PTO功能會正常工作。當此輸入變為高時，PTO立即終止脈沖的發出。

D_STOP（減速停止）輸入：開關量輸入。當此輸入為低時，PTO功能會正常工作。當此輸入變為高時，PTO會產生將電機減速至停止的脈沖串。“完成”輸出：開關量輸出。當“完成”位被設置為高時，它表明上一個指令也已執行。Error（錯誤）參數：包含本子程序的結果。當“完成”位為高時，錯誤字節會報告無錯誤或有錯誤代碼的正常完成。如果PTO向導的HSC計數器功能已啟用，C_Pos參數包含用脈沖數目表示的模塊；否則此數值始終為零。

⑶ PTOx_MAN子程序（手動模式）：將PTO輸出置于手動模式。這允許電機啟動、停止和按不同的速度運行。當PTOx_MAN子程序已啟用時，任何其他PTO子程序都無法執行。運行這一子程序的梯形圖如圖15所示。

圖158 運行PTOx_MAN子程序

RUN（運行/停止）參數：命令PTO加速至指定速度（Speed（速度）參數）。您可以在電機運行中更改Speed參數的數值。停用RUN參數命令PTO減速至電機停止。當RUN已啟用時，Speed參數確定著速度。速度是一個用每秒脈沖數計算的DINT（雙整數）值。您可以在電機運行中更改此參數。

Error（錯誤）參數包含本子程序的結果。

如果PTO向導的HSC計數器功能已啟用，C_Pos參數包含用脈沖數目表示的模塊；否則此數值始終為零。

第五篇：控制電機的發展與感想

姓名：李奇遠學號：1001140621

班級：機單1002 順序控制電路

順序控制電路（范例）工作原理：圖A：KM2線圈電路由KM1線圈電路起動、停止控制環節之后接出。按下起動按鈕SB2，KM1線圈得電吸合并自鎖，此時才能控制KM2線圈電路。停止按鈕SB3只能控制M2電動機的停轉，停止按鈕SB1為全停按鈕。本電路只有滿足M1電動機先起動的條件，才能起動M2電動機。

圖B：控制電路由KM1線圈電路和KM2線圈電路單獨構成。KM1的動合觸點作為一控制條件，串接在KM2線圈電路中，只有KM1線圈得電吸合，其輔組助動合觸點閉合，此時才能控制KM2線圈電路。停止按鈕SB3只能控制M2電動機的停轉，停止按鈕SB1為全停按鈕。本電路只有滿足M1電動機先起動的條件，才能起動M2電動機。電動機是一種實現機、電能量轉換的電磁裝置。它是隨著生產力的發展而發展的，反過來，電動機的發展也促進了社會生產力的不斷提高。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作為拖動生產機械的原動機，一個多世紀以來，雖

電動機的基本結構變化不大，但是電動機的類型增加了許多，在運行性能，經 濟指標等方面也都有了很大的改進和提高，而且隨著自動控制系統和計算機技 術的發展，在一般旋轉電動機的理論基礎上又發展出許多種類的控制電動機，控制電動機具有高可靠性﹑好精確度﹑快速響應的特點，已成為電動機學科的 一個獨立分支。電動機的功能是將電能轉換成機械能，它可以作為拖動各種生產機械的動力，是國民經濟各部門應用最多的動力機械。

在現代化工業生產過程中，為了實現各種生產工藝過程，需要各種各樣的生產 機械。拖動各種生產機械運轉，可以采用氣動，液壓傳動和電力拖動。由于電 力拖動具有控制簡單﹑調節性能好﹑耗損小﹑經濟，能實現遠距離控制和自動控制等一系列優點，因此大多數生產機械都采用電力拖動按照電動機的種類不同，電力拖動系統分為直流電力拖動系統和交流電力拖動系統兩大類。縱觀電力拖動的發展過程，交、直流兩種拖動方式并存于各個生產領域。在交流電出現以前，直流電力拖動是唯一的一種電力拖動方式，19世紀末期，由于研制出了經濟實用的交流電動機，致使交流電力拖動在工業中得到了廣泛的應用，但隨著生產技術的發展，特別是精密機械加工與冶金工業生產過程的進步，對電力拖動在起動，制動，正反轉以及調速精度與范圍等靜態特性和動態響應方面提出了新的，更高的要求。由于交流電力拖動比直流電力拖動在技術上難以實現這些要求，所以20世紀以來，在可逆，可調速與高精度的拖動技術領域中，相當時期內幾乎都是采用直流電力拖動，而交流電力拖動則主要用于恒轉速系統。雖然直流電動機具有調速性能優異這一突出特點，但是由于它具有電刷與換向不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用），其電壓等級，額定轉速，單機容量的發展也受到了限制。所以，在20世紀60年代以后，隨著電力電子技術的發展，半導體交流技術的交流技術的交流調速系統得以實現。尤其是70年代以來，大規模集成電路和計算機控制技術的發展，為交流電力拖動的廣泛應用創造了有利條件。諸如交流電動機的串級調速，各種類型的變頻調速，無換向器電動機調速等，使得交流電力拖動逐步具備了調速范圍寬，穩態精度高，動態響應快以及在四象限做可逆運行等良好的技術性能，在調速性能方面完全可與直流電力拖動媲美。除此之外，由于交流電力拖動具有調速性能優良，維修費用低等優點，將廣泛應用于各個工業電氣自動化領域中，并逐步取代直流電力拖動而成為電力拖動的主流。電動機的未來：

經歷了100多年的技術發展，電動機自身的理論基本成熟。隨著電工技術的發展，對電能的轉換、控制以及高效使用的要求越來越高。電磁材料的性能不斷提高，電工電子技術的廣泛應用，為電動機的發展注入了新的活力未來電動機將會沿著體積更小、機電能量轉換效率更高、控制更靈活的方向繼續發展。控制技術的發展推動加工技術的高速高精化。

80年代以來，數控系統逐漸應用伺服電機作為驅動器件。交流伺服電機內是無刷結構，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉速和功率的提高。目前交流伺服系統已在很大范圍內取代了直流伺服系統。在當代數控系統中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術的發展趨勢。由此產生了應用 在數控機床的伺服進給和主軸裝置上的交流數字驅動系統。隨著微處理器和全數字化交流伺服系統的發展，數控系統的計算速度大大提高，采樣時間大大減少伺服控制變為軟件伺服控制后，大大地提高了伺服系統的性能。例如OSP-U10/U100 網絡式數控系統的伺服控制環就是一種高性能的伺服控制網，它對進行自律控制的各個伺服裝置和部件實現了分散配置，網絡連接，進一步發揮了它對機床的控制能力和通信速度。這些技術的發展，使伺服系統性能改善、可靠性提高、調試方便、柔性增強，大大推動了高精高速加工技術的發展。另外先進傳感器檢測技術的發展也極大地提高了交流電動機調速系統的動態響應性能和定位精度。交流伺服電機調速系統一般選用無刷旋轉變壓器、混合型的光電編碼器和絕對值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1s的響應時間。伺服電動機本身也在向高速方向發展與上述高速編碼器配合實現了60m/min甚至100m/min的快速進給和1g的加速度。為保證高速時電動機旋轉更加平滑，改進了電動機的磁路設計，并配合高速數字伺服軟件，可保證電動機即使在小于1μm轉動時也顯得平滑而無爬行。交流直線伺服電機直接驅動進給技術已趨成熟。數控機床的進給驅動有“旋轉伺服電機＋精密高速滾珠絲杠”和直線電機直接驅動” 兩種類型。傳統的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實現高速化的成本相對較低，所以目前應用廣泛。使用滾，珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加 速度1.5g。但滾珠絲杠是機械傳動，機械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應會造成運動滯后和非線性誤差，所以再進一步提高滾珠絲杠副移動速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機床中，應用直線電機直接驅動進給驅動方式。它比滾珠絲杠驅動具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特更好、運動慣量更小、動態響應性能更佳，運行更平穩、位置精

度更高等優點。且直線電機直接驅動，不需中間機械傳動，減小了機械磨損與傳動誤差，減少了維護工作。直線電機直接驅動滾珠絲杠傳動相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高倍，最高響應頻率達100Hz，還有較大的發展余地。當前，在高速高精加工機床領域中兩種驅動方式還會并存相當長一段時間，但從發展趨勢來看，直線電機驅動所占的比重會愈來愈大。種種跡象表明，直線電機驅動在高速高精加工機床上的應用已進入加速增長期。學習控制電機心得：

自己是學機械的，大學里學了4年，基本上只是學了點皮毛。雖然也做了精工實習，但是那些都是很短的時間對一些機械上用到的基本工藝的了解。學車床的時候老師會告訴你不要隨便亂動床子，調好的轉速自己就在上面車就可以了，學銑床的時候大家圍一起就在銑那個平面，學鍛造的時候大家都不敢靠近那個烤皮膚的爐子.......。終于畢業了，詳細的就不講了。畢業后才知道什么是真正的工藝，為什么課堂上的老師一直在強調這個工藝的重要性，以前自己以為學會了制圖，學會了畫圖的CAD就可以做機械設計了。現在看看那都是扯淡，當你畫出來得圖漏洞百出，讓那些現場的師傅一看就知道是一個完全不等工藝的，又是罵罵咧咧的。經過多了，在會后看一下自己學過的課本，似乎覺得與以前不一樣了，東西理解的層次也不一樣了。機械就不多說了，因為這里主要的是討論控制電機。自己開始自學電控也有點時間了，完全是考論壇上查查，書本上看看，網上查查。現在覺得電控這個東西，如果要完全靠這個來吃飯，那就沒什么說的了，一定要學深。我們這里說的是大部分與我一樣的，自己的學機械的，需要一些電控的知識做輔助的。就像自己的朋友剛剛問了自己一個問題，要讓一個普通的電機控制在轉兩圈半的時候怎么實現。他告訴我公司的電控部門說，這方面太難了。自己雖然可能真的是剛入行的，所以我就告訴他這個有什么難的，舍得花錢就用伺服電機。否則就用一個紅外線感應器，在電機上加一個輔助的配件來測點。這個應該對于懂電控的是一個非常簡單的問題了。

最主要的自己是要表達，這個電控要學的是什么。如果研究到深的地方，那就從電的最基礎學起，那有點難，也是順序學習，不怎么適合工作了的人群了。自己現在是嘗試逆向學習。因為始終覺得電控這個東西主要就是電機的控制，玩的那么復雜，什么PLC，什么變頻器，什么A/D D/A轉換，到了最終還不是為了控制那個電機的運動嗎？沒了這個電機的部分這些電控靠什么實現，靠什么來執行？既然是為了控制電機，那就先把幾種電機弄清楚，然后知道哪幾個參數可以控制這個電機，再去找什么樣的電氣元件可以控制這幾個參數，然后再去看要控制這幾個參數需要滿足那些條件。

就拿交流電機的控制來講，使用變頻器的調頻功能來調速，那就涉及到了U/f特性曲線，然后再去研究一下這個。如果是調壓來控制轉速，通過特性曲線可以看出來，如果要恒轉矩來調，可調的范圍很小，所以基本上用在變轉矩的情況。直流電機調壓就是使用的那個PWM來調節，然后自己在去稍微研究一下這個PWM的原理又是什么。就這樣逆向學習，用到哪個不明白的再針對性的去學。自己認為對于需要了解一下這方面的知識的人，或者在自己的工作中需要有一些理論知識的人就需要通過類似的方式來學習。因為專業方面的人才多之又多，但是綜合方面的人就未必那么好找了。