中文名 | 點位控制系統(tǒng) | 外文名 | Point to Point Controlled System |
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學????科 | 電子技術、計算機技術、自動控制 | 應????用 | 機電一體化、機器人 |
指????標 | 定位精度、定位時間 |
點位控制系統(tǒng)實際上也是一種位置伺服系統(tǒng),它們的基本結構與組成基本上是相同的,只不過側重點不同而已,它們的控制復雜程度也各有千秋。一般來講位置伺服系統(tǒng)強調穩(wěn)定性,快速無超調,跟隨誤差小,調速范圍寬,高精度高動態(tài)特性等,點位控制系統(tǒng)要求高的定位精度和定位時間等,對于有軌跡要求的點位控制系統(tǒng)幾乎包括位置伺服系統(tǒng)的所有要求。
點位控制系統(tǒng)按反饋方式來分,可以分為閉環(huán)系統(tǒng),半閉環(huán)系統(tǒng)于開環(huán)系統(tǒng)。
閉環(huán)控制系統(tǒng)將位置檢測器安裝在最終輸出軸上(或者平臺),因此可以獲得最終端的精確位置信息,通過閉環(huán)反饋實現(xiàn)高精度的定位。如果機械傳動系統(tǒng)的剛度較大或者慣量非常小,也就是機械傳動系統(tǒng)的固有頻率遠大于電機系統(tǒng)的固有頻率,則定位系統(tǒng)的頻率特性就取決于速度環(huán)的頻率特性,則定位系統(tǒng)可以化簡為二階系統(tǒng)。
對于不同特性和要求的定位系統(tǒng),應使用不同的情況進行簡化,以減少設計的復雜性。從理論上來講,閉環(huán)系統(tǒng)的思想方法是最理想的,它不僅可以消除電氣控制系統(tǒng)的誤差,而且可以消除傳動鏈的各種誤差。但是這種控制思想實現(xiàn)起來是有困難的,主要是電氣與機械的禍合中出現(xiàn)很多非線性因素,比如傳動間隙,摩擦特性的非線性,傳動剛度不固定等,致使系統(tǒng)出現(xiàn)共振,爬行等不穩(wěn)定因素以及其它一些未知因素,另外負載變化也會對系統(tǒng)的摩擦特性,機械慣量等產生影響,給系統(tǒng)的整定造成困難。僅有少數(shù)高精度坐標鏜床,超精度車床,超精度銑床應用閉環(huán)控制,一般定位精度可達
半閉環(huán)系統(tǒng)的特點是并沒有把機械傳動系統(tǒng)包括在環(huán)內,其位置測量元件一般安裝電動機的端軸。半閉環(huán)系統(tǒng)應用廣泛,一般說的閉環(huán)系統(tǒng)往往指的就是這種系統(tǒng)。其反饋環(huán)節(jié)并沒有把機械傳動系統(tǒng)包括在里面,這樣避免了很多非線性因素的引入,系統(tǒng)容易實現(xiàn),但是它不能補償環(huán)外傳動系統(tǒng)的傳動誤差,也不能補償間隙誤差等因素,因此控制精度也相應降低。為了提高控制精度,也可以采取一定的補償措施,比如事先計算出傳動誤差和反轉間隙等因素,在控制系統(tǒng)中加進這些誤差以提高精度,但是傳動誤差,反轉間隙等會隨著摩擦,安裝位置,剛度的變化而變化,另外溫度,潤滑,負載等變化也會隨著發(fā)生變化,因此提高精度能力有限。
這種控制系統(tǒng)是比較原始的系統(tǒng),由于其控制方法簡單,系統(tǒng)成本低,技術成熟,因此引用也非常廣泛。這種系統(tǒng)的特點是沒有位置檢測裝置,精度的實現(xiàn)靠控制器,執(zhí)行電機與傳動系統(tǒng)的性能來保證,最典型的系統(tǒng)就是采用步進電機的位置伺服系統(tǒng)。
這類系統(tǒng)在定位要求相對較高的情況下,往往采用單向運行方式,以克服反轉間隙的影響,或者要求反轉的情況下可以采用各種齒輪傳動的消隙裝置,但是都有一定的局限性,比如增加結構復雜性,本身調整比較困難,大多數(shù)消隙裝置不能消除變隙回差,另外還增加摩擦,加快磨損等不利影響。對有些負載較大,慣量較大而又有很大的加減速時,傳動鏈的剛度會對定位精度產生很大影響,考慮傳動鏈剛度和阻尼的情況下,傳動鏈一般為一個或者近似的二階振蕩環(huán)節(jié)。對于這樣的傳動鏈,無論是電機啟動或者停止時的沖擊還是電機恒值(階躍函數(shù))輸入,都會引起一定振蕩現(xiàn)象,因此必須小心處理。
步進電機是一種用電脈沖信號進行控制,并將電脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的控制電機。它可以看作是一種特殊運動方式的同步電機。它由專用驅動器將數(shù)字脈沖輸入轉換為模擬輸出運動,輸入一個脈沖,步進電機就移動一步,它是步進式運動的,稱為步進電動機。
步進電機是受脈沖信號控制,因此它適合于作為數(shù)字控制系統(tǒng)的伺服元件,它的直線位移量或角位移量與電脈沖成正比,所以電機的線速度或轉速也與脈沖頻率成正比,通過改變脈沖頻率的高低就可以在很大的范圍內調節(jié)電機的轉速,并能快速啟動,制動和反轉。
控制步進電機的脈沖信號要經(jīng)過放大才能使電機運行,這就是步進電機驅動器,它是步進電機系統(tǒng)的重要組成部分,是不可缺少的部分??刂破鳟a生的電脈沖信號,經(jīng)過脈沖分配器按照一定的順序加到步進電機的各相繞組上,為使電機輸出一定的功率,環(huán)形分配器出來的脈沖還要經(jīng)過功率放大器放大。
應用廣泛的主要是20世紀70年代研制成功的大慣量寬調速的直流伺服電動機,這種電機分為電勵磁和永磁體勵磁兩種,但占主導地位是是永磁體勵磁式的直流電機,即永磁式直流伺服電機。直流伺服電動機的固有缺陷是在結構上存在容易磨損的機械摩擦部件一一電刷,因而使用上受到諸多限制。交流伺服電動機由于其自身的各種優(yōu)點使的其迅速發(fā)展,直流伺服電動機的應用受到限制。
交流伺服系統(tǒng)由交流伺服電動機和伺服驅動器兩部分組成,電動機主體是永磁同步型或者籠型交流電動機,驅動器通常采用電流形脈寬調制(PWM)逆變器和具有電流環(huán)的內環(huán),速度環(huán)為外環(huán)的多環(huán)閉環(huán)系統(tǒng),外特性和直流伺服系統(tǒng)相似,以足夠寬的調速范圍和四象限工作能力來保證它在伺服控制系統(tǒng)的應用。交流伺服電動機主要分為同步型交流伺服電動機和異步型交流伺服電動機,由于異步型實現(xiàn)定位控制非常復雜,容量小時效率低,停電時需要設法保持制動,有溫度變化特性等原因,在交流伺服系統(tǒng)中應用最多的是永磁同步電動機,它具有體積小,重量輕,大轉矩,無需維護,高功率密度,控制裝置相對簡單等特點而受到廣泛的應用。同步交流伺服電動機的轉子形狀與普通電機相同,但它的轉子使用強抗退磁的永久磁體構成,以此來形成勵磁磁通。
交流伺服系統(tǒng)組成的點位控制系統(tǒng)一般采用半閉環(huán)方式,這種系統(tǒng)應用最為廣泛,市場上也可以買到各種規(guī)格的伺服電機和驅動器,控制性能優(yōu)良,定位精度較高。但是這種系統(tǒng)相對于步進電機組成的開環(huán)系統(tǒng)來說,價格較貴。
點位控制在機電一體化領域和機器人行業(yè)有及其廣泛的應用,機械制造業(yè)中的數(shù)控機床對零件輪廓的跟蹤,工業(yè)機器人的指端軌跡控制和行走機器人的路徑跟蹤等都是點位控制系統(tǒng)的典型應用。 近年來,隨著科學技術的發(fā)展,晶元加工設備,醫(yī)療手術機械人的使用等,點位控制就是其關鍵技術,具有創(chuàng)新性意義和非常高的實用價值。
一般需單獨計算。垂直立線這一段一般是采用金屬軟管敷設的。
集散控制系統(tǒng)與分散控制系統(tǒng) 區(qū)別
其實是一回事。英文原名:DCS-Distributed Control System,直譯的話即為分布式控制系統(tǒng)或分散控制系統(tǒng),只是其也有集中操作管理的功能,所以一般我們用的都是意譯:集散控制系統(tǒng)?,F(xiàn)...
什么是化工集散控制系統(tǒng)(DCS控制系統(tǒng))
DCS控制系統(tǒng)(DIstributed Control System,分散控制系統(tǒng))是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產自動化的不斷興起和過程控制要求的日益復雜應運而生的綜合控制系統(tǒng)。它是計算機技術、系統(tǒng)控制技術、...
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控制系統(tǒng)和控制過程
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泵站控制系統(tǒng)適用于城市供水系統(tǒng)中加壓泵站的遠程監(jiān)控及管理。
計算機中描述和表示數(shù)字圖像和計算機生成的圖形圖像有兩種常用的方法:一種是矢量圖法,另一種叫點位圖法。
一幅自然的、模擬的圖像經(jīng)過數(shù)字化進入計算機后,一般都是用點位圖來表示和描述的。
點位圖文件占據(jù)的存儲空間比較大。影響點位圖文件大小的因素主要有兩個:圖像分辨率和像素深度。分辨率越高,就是組成一幅圖的像素越多,則圖像文件越大;像素深度越深,就是表達單個像素的顏色和亮度的位數(shù)越多,圖像文件就越大。點位圖有多種表示和描述的模式,但從大的方面來說主要可以分為黑白圖像、灰度圖像、彩色圖像。
1.黑白圖像:只有黑白兩種顏色的圖像稱為黑白圖像或單色圖像,是指圖像的每個像素只能是黑或者白,沒有中間的過渡,故又稱為二值圖像。
2.灰度圖像:灰度圖像是指每個像素的信息由一個量化的灰度級來描述的圖像,它只有亮度信息,沒有顏色信息。
3.彩色圖像:彩色圖像除有亮度信息外,還包含有顏色信息。彩色圖像的表示與所采用的彩色空間,即彩色的表達模型有關。同一副彩色圖像如果采用不同的彩色空間表示,對其的描述可能會有很大的不同。2100433B
點位圖法是把一幅圖像分成許許多多的像素,每個像素用若干個二進制位來指定該像素的顏色、亮度和屬性。因此一幅圖像由許許多多描述每個像素的數(shù)據(jù)組成,這些數(shù)據(jù)通常稱為圖像數(shù)據(jù),而這些數(shù)據(jù)通常是作為一個文件來存儲的,這種文件又稱為圖像文件。
點位圖的獲取通常用掃描儀、攝像機、錄像機、激光視盤與視頻信號數(shù)字化卡一類設備,通過這些設備把模擬的圖像信號變成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。