工作台直流伺服系统控制部分(二)

KEYWORDS: single coordinate, direct current servo electromotor, PWM, closed-loop, rectangular raster

前 言
本论文的目的在于学会使用《机械设计手册》等重要参考资料，以便于将来工作时能够驾轻就熟。论文的侧重点在于机电一体化的设计。既要设计工作台的机械部分，如丝杠、轴承、导轨等，又要设计工作台的控制部分，如调速系统、检测系统、伺服系统。其中又以控制部分为主要设计目标。
 随着生产和技术的发展，在以机械、电子技术为主的多门技术相互渗透相互结合过程中逐渐形成和发展起来一门新的边缘技术——机电一体化技术。机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机技术和信息处理技术、自动控制技术、传感与测试技术、电力电子技术、伺服驱动技术、系统总体技术等现代高新技术群体基础上的一种高新技术。机电一体化的目的是使产品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又能省材料、省能源，并使产品向轻、薄、细、小、巧的方向发展，以不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化、自动化需求。机电一体化产品是具有搞技术含量的产品，其技术附加值随机电结合程度的加深而提高。机电一体化产品一般都需具备五种内部功能，即主功能、动力功能、计测功能、控制功能和构造功能。其五个基本要素示：
机械本体  本设计包括丝杠、联轴器、导轨、轴承等支持结构，属于基础部分，实现产品的构造功能。
动力源  本设计包括直流伺服电机、电源等执行元件及其驱动电路，向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能。
检测与传感装置  本设计包括光栅、单片机8031、0809及其信号检测电路用于对工作台运行时的速度位移等进行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功能。机电一体化要求传感器能够快速精确地获取信息并经受各种严酷环境的考验。但是由于目前检测与传感技术还不能与机电一体化的发展相适应，使得不少机电一体化产品不能达到满意的效果或无法实现设计。因此，大力开展检测与传感技术的研究对发展机电一体化具有十分重要的意义。
控制与信息处理装置  本设计包括脉宽调速系统根据产品的功能和性能要求以及传感器的反馈信息，进行处理运算和决策，对产品运行是以相应的控制，实现控制功能。这一要素目前正向着高可靠性柔性和智能化方向发展。
执行结构   包括机械传动和操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。本工作台的执行结构在此将不再涉及。
   机电一体化对机械系统的基本要求是高精度、快速反应、良好的稳定性。其机械系统应包括三大部分：传动机构（本设计是滚珠丝杠副）导向机构（本设计是导轨）执行机构（在此不涉及）。对检测系统的基本要求是精度、灵敏度和分辨率，线性稳定性和重复性好，抗干扰能力强，静、动态特性好。
       控制系统是由控制装置、执行机构、被控对象及传感与检测装置所构成的整体。控制系统设计首要解决的问题是建立被控对象的数学模型。目前在机电一体化产品中，多数是以微型机为核心构成控制装置。控制器是控制系统中实现控制功能的核心，在微型机控制系统中，采用以控制算法及相应的控制软件为主的数字控制器来实现对整个系统的控制功能。

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