第2章：伺服系统的稳态设计课件.ppt

1、 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 5 2 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算

2、2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 3 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 5 4 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：

3、5 5 4 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)(PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设

4、计计（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）第二章第二章 伺服系统的稳态设计伺服系统的稳态设计2.1 2.1 设 计 概 述设 计 概 述 速度控制系统和位置控制系统的共同特点是：通过系统的执行元件直接或经机械传动装置带动被控对象，完成要求的机械运动。因此工程上对它们的技术要求，主要是围绕着机械运动的规律和运动参数的要求。2.1 2.1 设计概述设计概述 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常

5、 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 5 2 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 3 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装

6、装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 5 4 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)(PW

7、M)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）第二章第二章 伺服系统的稳态设计伺服系统的稳态设计2.1.1 2.1.1 速度控制系统通常的技术要求速度控制系统通常的技术要求 1.1.速速 度度 调调 节节 要要 求求 ：u可可 逆逆 性性 要要 求：单求

8、：单 向向 调调 速、可速、可 逆逆 调调 速速u平平 滑滑 性性 要要 求：有求：有 级级 调调 速、无速、无 级级 调调 速速u连 续 性 要 求：调 速 是 连 续 的 还 是 容连 续 性 要 求：调 速 是 连 续 的 还 是 容 许许 有有 间间 歇歇 的的 。2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.1 2.1.1 速度控制系统通常的技术要求速度控制系统通常的技术要求minminmaxmaxminminmaxmaxminminmaxmaxV VV V D Dn nn n 2.2.系系 统统 输输 出出 轴轴 要要 求求 ：u最最 大大 转转 速：速：n nmaxmax(r/min)

9、(r/min)、maxmax(rad/s)(rad/s)、V Vmaxmax(m/s)(m/s)u最最 低低 平平 稳稳 转转 速：速：n nminmin(r/min)(r/min)、minmin(rad/s)(rad/s)、V Vminmin(m/s)(m/s)u调调 速速 范范 围围 D D：2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.1 2.1.1 速度控制系统通常的技术指标要求速度控制系统通常的技术指标要求100100n nn nn n 0 00 0 3.3.系系 统统 输输 出出 轴轴 上上 负负 载载 力力 矩矩 变变 化化 时时 ，控，控 制制 精精 度度 技技 术术 指指 标标 ：

10、u转转 速速 降降 n n（）：n n =n n0 0 n n 其其 中：中：n n0 0-控控 制制 信信 号号 一一 定定 的的 情情 况况 下下 ，理理 想想 的的 空空 载载 转转 速速 n n -控控 制制 信信 号号 一一 定定 的的 情情 况况 下下 ，满满 载载 时时 的的 转转 速速u静静 差差 率率 ：=100100n nn n0 02.1 2.1 设计概述设计概述v或或2.1.1 2.1.1 速 度 控 制 系 统 通 常 的 技 术 要 求速 度 控 制 系 统 通 常 的 技 术 要 求 4.阶阶 跃跃 输输 入入 下下 系系 统统 的的 动动 态态 响响 应应 特特

11、 性性 ：u最最 大大 超超 调调 量量%u调调 节节 时时 间间 t ts s：偏：偏 差差 在在 5 5 或或 2 2 范范 围围u振振 荡荡 次次 数数 N N2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.1 2.1.1 速度控制系统通常的技术要求速度控制系统通常的技术要求 5.5.负负 载载 扰扰 动动 下下 的的 动动 态态 响响 应应 特特 性性 ：阶阶 跃跃 扰扰 动动 或或 脉脉 冲冲 扰扰 动动 下下 ，u最最 大大 转转 速速 降降 n nmaxmax(或或 maxmax或或V Vmaxmax)u调调 整整 时时 间间 t ts sf 2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.1

12、2.1.1 速 度 控 制 系 统 通 常 的 技 术 要 求速 度 控 制 系 统 通 常 的 技 术 要 求 6.其其 它它 要要 求求 ：u工工 作作 制制 的的 要要 求求 ：长长 期期 连连 续续 运运 行行 制制 、间、间 歇歇 运运 行行 制制 、短短 时时 运运 行行 制制 。u系系 统统 可可 靠靠 性性 要要 求求 ：通通 常常 用用 连连 续续 运运 行行 无无 故故 障障 时时 间间 来来 衡衡 量量 。u使使 用用 寿寿 命命u使使 用用 环环 境境 条条 件件 ：环环 境境 温温 度度 、湿、湿 度度 、振、振 动动 、抗、抗 冲冲 击击 、防、防 水水 、防、防

13、化化 、防、防 辐辐 射射 、电、电 源源 条条 件件 的的 限限 制制u经经 济济 性性 要要 求求 ：生生 产产 成成 本本 、标、标 准准 化化 程程 度度u结结 构构 型型 式式 要要 求求 ：体体 积积 、质、质 量量 、安、安 装装 特特 点点 等等2.1 2.1 设计概述设计概述 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设

14、设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 5 2 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 3 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二

15、章、5 5 4 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)(PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的

16、的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）第二章第二章 伺服系统的稳态设计伺服系统的稳态设计2.1.2 2.1.2 位置控制系统通常的技术要求位置控制系统通常的技术要求 1.速速 度度 调调 节节 要要 求求 ：u平平 滑滑 性性 要要 求：有求：有 级级 调调 速、无速、无 级级 调调 速速u可可 逆逆

17、性性 要要 求：单求：单 向向 调调 速、可速、可 逆逆 调调 速速u连 续 性 要 求：调 速 是 连 续 的 还 是 容连 续 性 要 求：调 速 是 连 续 的 还 是 容 许许 有有 间间 歇歇 的的 。2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.2 2.1.2 位置控制系统通常的技术要求位置控制系统通常的技术要求 2.2.系系 统统 输输 出出 轴轴 要要 求求 ：u最最 大大 转转 速：速：n nmaxmax(r/min)(r/min)、maxmax(rad/s)(rad/s)、V Vmaxmax(m/s)(m/s)u最最 低低 平平 稳稳 转转 速：速：n nminmin(r/min

18、)(r/min)、minmin(rad/s)(rad/s)、V Vminmin(m/s)(m/s)u调调 速速 范范 围围 D D：mmi in nmma ax xmmi in nmma ax xmmi in nmma ax xV VV V D Dn nn n2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.2 2.1.2 位置伺服系统通常的技术要 求位置伺服系统通常的技术要 求 3.3.系系 统统 静静 误误 差差 e es s (系系 统统 静静 差差)随 动 系 统 通 常 设 计 成 无 静 差 系 统，随 动 系 统 通 常 设 计 成 无 静 差 系 统，当系统静止协调时，没有位置误差。但实

19、当系统静止协调时，没有位置误差。但实际 系 统 存 在 非 线 性 因 素，如：测 角 元 件际 系 统 存 在 非 线 性 因 素，如：测 角 元 件的 分 辨 率 有 限、系 统 输 出 端 机 械 运 动 部的 分 辨 率 有 限、系 统 输 出 端 机 械 运 动 部分 存 在 干 摩 擦 等 等，都 将 给 系 统 造 成 一分 存 在 干 摩 擦 等 等，都 将 给 系 统 造 成 一定定 的的 静静 误误 差差 。2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.2 2.1.2 位 置 控 制 系 统 通 常 的 技 术 要 求位 置 控 制 系 统 通 常 的 技 术 要 求 4.4.阶

20、阶 跃跃 输输 入入 下下 系系 统统 的的 动动 态态 响响 应应 特特 性性 ：u最最 大大 超超 调调 量量%u调调 节节 时时 间间 t ts s：偏：偏 差差 在在 5 5 或或 2 2 范范 围围u振振 荡荡 次次 数数 N N2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.2 2.1.2 位置控制系统通常的技术要求位置控制系统通常的技术要求 5.等等 速速 跟跟 踪踪 时，负时，负 载载 扰扰 动动 下下 的的 动动 态态 响响 应应 特特 性性 ：u最最 大大 误误 差差 角角 e em m fu过过 渡渡 过过 程程 时时 间间 t ts sf 2.1 2.1 设计概述设计概述2.1

21、.2 2.1.2 位 置 控 制 系 统 通 常 的 技 术 要 求位 置 控 制 系 统 通 常 的 技 术 要 求VVeK 6.6.系系 统统 跟跟 踪踪 状状 态态 下下 的的 误误 差差 指指 标标 ：u速度误差速度误差e ev vu最大正弦误差最大正弦误差e emmu相相 对对 精精 度度 指指 标标：速速 度度 品品 质质 系系 数数 K Kv v:(1/s)(1/s)加加 速速 度度 品品 质质 系系 数数 K Ka a:(1/s(1/s2 2)aaeK2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.2 2.1.2 位置控制系统通常的技术要求位置控制系统通常的技术要求 7.7.频频 率率

22、 响响 应应 特特 性性 指指 标标 要要 求求u振振 荡荡 指指 标标 Mp:Mp:位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 闭闭 环环 幅幅 频频 特特 性性 A A (p p )的的 最最 大大 值值 与与 A(0)A(0)的的 比比 值值 ；(一一 般般 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 无无 静静 差差 ：A(0)=1)A(0)=1)u频频 带带 宽宽 度度 b b:闭闭 环环 幅幅 频频 特特 性性 A(A(b b)=0.7070.707 时时 的的 角角 频频 率。率。u相相 角角 储储 量量 2.1 2.1 设计概述设计概述2.1.2 2.1.2 位置控制系统通常的技术要求位置控制

23、系统通常的技术要求 8.8.其其 它它 要要 求求 ：u工工 作作 制制 的的 要要 求求 ：长长 期期 连连 续续 运运 行行 制制 、间、间 歇歇 运运 行行 制制 、短短 时时 运运 行行 制制 。u系系 统统 可可 靠靠 性性 要要 求求 ：通通 常常 用用 连连 续续 运运 行行 无无 故故 障障 时时 间间 来来 衡衡 量量 。u使使 用用 寿寿 命命u使使 用用 环环 境境 条条 件件 ：环环 境境 温温 度度 、湿、湿 度度 、振、振 动动 、抗、抗 冲冲 击击 、防、防 水水 、防、防 化化 、防、防 辐辐 射射 、电、电 源源 条条 件件 的的 限限 制制u经经 济济 性性

24、 要要 求求 ：生生 产产 成成 本本 、标、标 准准 化化 程程 度度u结结 构构 型型 式式 要要 求求 ：体体 积积 、质、质 量量 、安、安 装装 特特 点点 等等2.1 2.1 设计概述设计概述 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（

25、旧版书：5 5 2 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 3 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 5 4 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与

26、 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)(PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.6.1 2.6.1

27、 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）第二章第二章 伺服系统的稳态设计伺服系统的稳态设计2.1.3 2.1.3 伺 服 系 统 的 设 计 步 骤伺 服 系 统 的 设 计 步 骤一、调一、调 研研 1.1.选选 定定 伺伺 服服 系系 统统 各各 部部 件件 型型 号号 ；2.2.确确 定定 各各 部部 件件 间间 接接 口口 方方 式式 ；3.3.选选 择择 伺伺 服服 系系 统统 的的

28、 控控 制制 方方 案案 ；4.4.确确 定定 伺伺 服服 系系 统统 的的 主主 干干 线线 路路 、辅、辅 助助 线线 路路 及及 电电 源源二、理二、理 论论 设设 计计 1.1.稳稳 态态 设设 计计 负负 载载 分分 析析 计计 算算 选选 择择 执执 行行 电电 机机 选选 择择 检检 测测 元元 件件 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择 2.2.传传 递递 函函 数数 的的 推推 导导 3.3.动动 态态 设

29、设 计计 希望希望 特特 性性 的的 绘绘 制制 设设 计计 校校 正正 环环 节节三、调三、调 试试2.1 2.1 设计概述设计概述 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 5 2 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型

30、 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 3 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 5 4 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测 速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选

31、选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)(PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.6.1 2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.

32、2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）第二章第二章 伺服系统的稳态设计伺服系统的稳态设计2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算2.2.1 2.2.1 几 种 典 型 负 载几 种 典 型 负 载直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动干干 摩摩 擦擦 负负 载载粘粘 性性 摩摩 擦擦 负负 载载惯惯 性性 负负 载载干干 摩摩 擦擦 力力 FcFc （N N）:F

33、 Fc c =|F|Fc c|SignSign V V 式中：式中：V V -负负 载载 线线 速速 度度干干 摩摩 擦擦 力力 矩矩 McMc （N N mm）:M Mc c =|M|Mc c|SignSign 式中：式中：-负负 载载 角角 速速 度度粘粘 性性 摩摩 擦擦 力力 矩矩 MMb b （N N mm）:M Mb b =b b2 2 式中：式中：b b2 2(N s m)N s m)粘性摩擦系数粘性摩擦系数 惯惯 性性 力力 矩矩 MMJ J（N N mm）:M MJ J =J J 式中：式中：（rad/srad/s2 2)-负负 载载 角角 加加 速速 度度粘粘 性性 摩摩

34、擦擦 力力 F Fb b （N N）:F Fb b =b b1 1 V V 式中：式中：b b1 1(N(N s/m)s/m)粘性摩擦系数粘性摩擦系数惯惯 性性 力力 F Fmm （N N）:F Fmm =m a m a 式中：式中：a(m/sa(m/s2 2)-负负 载载 线线 加加 速速 度度1.1.2.2.3.3.2.2.1 2.2.1 几种典型负载几种典型负载直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动位位 能能 负负 载载弹弹 性性 负负 载载风风 阻阻 负负 载载重重 力力 W W（N N）:W

35、W =m g m g 不不 平平 衡衡 力力 矩矩 M MWW （N N mm）弹弹 性性 力力 矩矩 MMk k （N N mm）:MMk k =k k2 2 式中：式中：k k2 2(N m/rad)N m/rad)弹性摩擦系数弹性摩擦系数 角位移角位移风风 阻阻 力力 矩矩 MMt t（N N mm）:MMt t =f2 2 2 2 式中：式中：f2 2（N N m sm s2 2)风阻系数风阻系数 弹力弹力F Fk k (N):(N):F Fk k =k k1 1 L L 式中：式中：K K1 1(N(N/m)/m)弹弹性摩擦系数性摩擦系数 L(m)L(m)线线 位位 移移风风 阻阻

36、力力 F Ft t （N N）:F Ft t =f1 1 V V2 2 式中：式中：f1 1(N s(N s2 2/m/m2 2)风阻系数风阻系数4.4.5.5.6.6.2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（

37、旧版书：（旧版书：5 5 2 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合 计计 算算 2.3 2.3 执执 行行 元元 件件 的的 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 3 3）2.3.1 2.3.1 执执 行行 元元 件件 概概 述述 2.3.2 2.3.2 执执 行行 电电 机机 的的 选选 择择 2.4 2.4 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择（旧版书：第二章、（旧版书：第二章、5 5 4 4）2.4.1 2.4.1 伺伺 服服 系系 统统 的的 测测

38、速速 与与 测测 角角 2.4.2 2.4.2 检检 测测 装装 置置 的的 选选 择择 和和 设设 计计 2.5 2.5 信信 号号 转转 换换 电电 路路 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.5.1 2.5.1 概概 述述 2.5.2 2.5.2 相相 敏敏 整整 流流 电电 路路 2.5.3 2.5.3 振振 幅幅 调调 制制 线线 路路 2.5.4 2.5.4 脉脉 冲冲 宽宽 度度 调调 制制 (PWM)(PWM)线线 路路 2.6 2.6 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 和和 选选 择择（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）2.6.1

39、2.6.1 功功 率率 放放 大大 装装 置置 概概 述述 2.6.2 2.6.2 放放 大大 装装 置置 的的 设设 计计 与与 选选 择择 2.7 2.7 电电 源源 设设 备备 等等 装装 置置 的的 设设 计计（旧版书：（旧版书：5 5 4 4）第二章第二章 伺服系统的稳态设计伺服系统的稳态设计2.2.2 2.2.2 负 载 的 折 算负 载 的 折 算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载

40、参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算2.2.2 2.2.2 负 载 的 折 算负 载 的 折 算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算电电 机机负负 载载F=Fc+Fb+Fm=Fc+b1v+(md+mz)a式中式中

41、:F -电机轴受到的合力电机轴受到的合力 md -电机动子质量电机动子质量 mz -负载质量负载质量2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算2.2.2 2.2.2 负 载 的 折 算负 载 的 折 算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3 3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算u 旋 转 运 动旋 转 运 动电电 机机负负

42、载载M=Mc+MJ=Mc+(Jd+Jz)式式中中:M -电机轴受到的合力矩电机轴受到的合力矩 Jd -电机转动惯量电机转动惯量 Jz -负载转动惯量负载转动惯量2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算2.2.2 2.2.2 负 载 的 折 算负 载 的 折 算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动2.2 2.2 负载的分析计算负

43、载的分析计算u 考 虑 减 速 比考 虑 减 速 比 iz22z11z31z21z12z32123电电 机机负负 载载d=i zd=i zd=i zi=i1 i2 i3 式 中：i1、i2、i3 -各各 级级 齿齿 轮轮 减减 速速 比比 i -齿齿 轮轮 减减 速速 器器 总总 的的 减减 速速 比比2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算2.2.2 2.2.2 负载的折算负载的折算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑

44、 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算u 考 虑 传 动 效 率考 虑 传 动 效 率 z22z11z31z21z12z32123电电 机机负负 载载电机的输出功率与负载消耗功率相等电机的输出功率与负载消耗功率相等 M Md d d d=M=MZ Z Z ZM Md d=-=-M MZ Zi d=i z2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算2.2.2 2.2.2 负载的折算负载的折算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运

45、动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算bzbdMbMbJzJdMJMJ2bbi 2JJi zddzdzdzMMiiii u 负载参数的折算负载参数的折算KzKdMKMK22fzfdMfMf2KKi 3ffi zddzdzdzMMiiii u 负载参数的折算负载参数的折算zdMMi2223bbiJJiKKiffi dzdzdziii u 负载参数的折算负载参数的折算2.2.2 2.2.2 负 载

46、 的 折 算负 载 的 折 算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算u 单 轴 传 动单 轴 传 动已已 知：负知：负 载载 WW =mm g g ，转，转 子子 转转 动动 惯惯 量量 J Jd d，辘，辘 轮轮 转转 动动 惯惯 量量 J Jp p，直，直 径径 2R2R，电，电 机机

47、 和和 辘辘 轮轮 的的 角角 速速 度度 为为 ，负，负 载载 线线 速速 度度 v v =R Rl 提 升 负 载 时，电 机 轴 上 的 总 负 载 力 矩提 升 负 载 时，电 机 轴 上 的 总 负 载 力 矩l 下 降 负 载 时，电 机 轴 上 的 总 负 载 力 矩下 降 负 载 时，电 机 轴 上 的 总 负 载 力 矩 M M=M=MJ J-M-MWW=(J=(Jd d+J+JP P+m R+m R2 2)2 2 -W RW R电 机负 载 辘 轮WW2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算 M M=M MJ J +M+MWW=(J(Jd d+J+JP P +mR+mR

48、2 2)1 1 +WR+WR2.2.2 2.2.2 负 载 的 折 算负 载 的 折 算1.单单 轴轴 传传 动动2.多多 轴轴 传传 动动3.3.直直 线线 运运 动动 与与 旋旋转转 运运 动动 转转 换换直直 线线 运运 动动旋旋 转转 运运 动动考考 虑虑 减减 速速 比比 i考考 虑虑 传传 动动 效效 率率负载参数的折算负载参数的折算单单 轴轴 传传 动动多多 轴轴 传传 动动2.2 2.2 负载的分析计算负载的分析计算u 多 轴 传 动多 轴 传 动电 机负 载 辘 轮WWz22z11z31z21z12z32123若若 电电 机机 轴轴 与与 辘辘 轮轮 之之 间间 存存 在在

49、减减 速速比比 i 和和 传传 动动 效效 率率 ，则则 l 提 升 负 载 时，电 机 轴 上 的 总 负 载 力 矩提 升 负 载 时，电 机 轴 上 的 总 负 载 力 矩 M M=M=MJ J+M+MWW=(J(Jd d+)1 1+.i i2 22 2P PJ JR RJ J m mzdMMiii22 2R RmmJ JP P iWRl 下 放 负 载 时，电 机 轴 上 的 总 负 载 力 矩下 放 负 载 时，电 机 轴 上 的 总 负 载 力 矩 M M=M=MJ J-M-MWW=(J(Jd d+)2 2-.i22 2R RmmJ JP P iWR2.2 2.2 负载的分析计算负

50、载的分析计算 2.1 2.1 设设 计计 概概 述述（旧版书：（旧版书：5 5 1 1）2.1.1 2.1.1 速速 度度 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.2 2.1.2 位位 置置 伺伺 服服 系系 统统 通通 常常 的的 技技 术术 要要 求求 2.1.3 2.1.3 设设 计计 步步 骤骤 2.2 2.2 负负 载载 的的 分分 析析 计计 算算（旧版书：（旧版书：5 5 2 2）2.2.1 2.2.1 几几 种种 典典 型型 负负 载载 2.2.2 2.2.2 负负 载载 的的 折折 算算 2.2.3 2.2.3 负负 载载 的的 综综 合合