第一章 位置随动系统的概述 1 .1 位置随动系统的概念 位置随动系统也称伺服系统,是输出量对于给定输入量的跟踪系统,它实现的是执行机构对于位置指令的准确跟踪。位置随动系统的被控量(输出量)是负载机械空间位置的线位移和角位移,当位置给定量(输入量)作任意变化时,该系统的主要任务是使输出量快速而准确地复现给定量的变化,所以位置随动系统必定是一个反馈控制系统。 位置随动系统是应用非常广泛的一类工程控制系统。它属于自动控制系统中的一类反馈闭环控制系统。随着科学技术的发展,在实际中位置随动系统的应用领域非常广泛。例如,数控机床的定位控制和加工轨迹控制,船舵的自动操纵,火炮方位的自动跟踪,宇航设备的自动驾驶,机器人的动作控制等等。随着机电一体化技术的发展,位置随动系统已成为现代工业、国防和高科技领域中不可缺少的设备,是电力拖动自动控制系统的一个重要分支。 1 .2 位置随动系统的特点及品质指标 位置随动系统与拖动控制系统相比都是闭环反馈控制系统,即通过对输出量和给定量的比较,组成闭环控制,这两个系统的控制原理是相同的。对于拖动调速系统而言,给定量是恒值,要求系统维持输出量恒定,所以抗扰动性能成为主要技术指标。对于随动系统而言,给定量即位置指令是经常变化的,是一个随机变量,要求输出量准确跟随给定量的变化,因而跟随性能指标即系统输出响应的快速性、灵敏性与准确性成为它的主要性能指标。位置随动系统需要实现位置反馈,所以系统结构上必定要有位置环。位置环是随动系统重要的组成部分,位置随动系统的基本特征体现在位置环上。根据给定信号与位置检测反馈信号综合比较的不同原理,位置随动系统分为模拟与数字式两类。总结后可得位置随动系统的主要特征如下: 1 .位置随动系统的主要功能是使输出位移快速而准确地复现给定位移。 2 .必须具备一定精度的位置传感器,能准确地给出反映位移误差的电信号。 3 .电压和功率放大器以及拖动系统都必须是可逆的。 4 .控制系统应能满足稳态精度和动态快速响应的要求,其中快速响应中,更强调快速跟随性能。 1 .3 位置随动系统的基本组成 1.3.1 电位器式位置随动系统的组成 下面通过一个简单的例子说明位置随动系统的基本组成,其原理图如图1-1所示。这是一个电位器式的小功率位置随动系统,有以下五个部分组成: 图1-1 电位器式位置随动系统原理图 1.位置传感器 由电位器1RP 和2RP 组成位置传感器。1RP ...