永磁式直流伺服马达.ppt
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1、Department of Electrical Engineering National Chung Hsing University Advanced Electrical Control Lab.永磁式直流伺服馬達閉迴路PID速度控制實驗Experiment#15Ching-Chih Tsai1Department of Electrical Engineering National Chung Hsing University Advanced Electrical Control Lab.前言在現代工業中,馬達扮演了一個非常重要的角色,在工業上幾乎所有動力多多少少都與馬達有所關聯。再
2、各種不同的環境中,使用了各式不同規格的馬達進行工作,若需要進行比較精巧的動作或移動時,則必須採用伺服馬達進行控制。本次實驗將採用最常見之永磁式伺服馬達來進行PID控制的實際測試實驗。2Department of Electrical Engineering National Chung Hsing University Advanced Electrical Control Lab.實驗目的及簡易流程本實驗旨在讓同學不僅透過MATLAB進行系統的模擬分析,並能在實際的實驗平台上進行實測並觀察兩者之間是否有差異。首先針對受控體(伺服馬達)建立其數學模型,再進行閉迴路模擬分析並設計PID控制器參數
3、,最後將設計出的參數代入實驗平台中觀察實際動態並進行討論分析。3Department of Electrical Engineering National Chung Hsing University Advanced Electrical Control Lab.實驗原理(1)伺服馬達數學模型之建立與分析要建立一個控制系統的模擬迴路以前,必須先對受控體有明確的了解,才能準確的進行系統模擬的工作。為了精確且嚴密的描述受控體,建立正確的受控體的數學模型(Mathematical model)成為一個重要的工作。4Department of Electrical Engineering Natio
4、nal Chung Hsing University Advanced Electrical Control Lab.實驗原理(1)伺服馬達數學模型之建立與分析對於一個永磁式伺服馬達(如下圖所示)以下針對電壓及電流迴圈的關係式建立系統模型其中Va:電樞電壓Ra:電樞電阻La:電樞電感eb:反應電動勢J:轉動慣量B:摩擦係數5Department of Electrical Engineering National Chung Hsing University Advanced Electrical Control Lab.實驗原理(1)伺服馬達數學模型之建立與分析將前述系統之關係式列出如下:各
5、式分別取拉氏(Laplace)轉換後整理可得:6Department of Electrical Engineering National Chung Hsing University Advanced Electrical Control Lab.實驗原理(1)伺服馬達數學模型之建立與分析整理(6)式後可得:再將(7)代入(5)後可得:補充在實際的伺服馬達製作當中,為了增加其阻尼使響應特性改善,通常會選用低電感量的材料製作,使得電感值(La)甚小,亦即(8)式中有一遠離原點的極點存在,其所引起之暫態響應也消失甚速,故有時會將(8)式簡化為:,其中(本次實驗中並非使用此模型,但差異不大)7De
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