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电机基础知识

时间:2023-08-09 09:03:20浏览次数:38  
标签:控制 控制器 伺服 电机 电刷 PID 基础知识

 

一、电机分类

1、直流有刷电机:只需调整电压,即可调整转速

2、直流无刷电机:无电刷和换向器的电机

3、舵机:特殊直流电机,自带控制器,舵机本身是闭环控制系统(伺服系统)。给舵机发送指令信号,可以将指令信号变换成轴的角度并保持住,即便负载变化,也能够自动调节。

4、步进电机:将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲个数,不受负载变化影响。

5、伺服电机:伺服系统中控制机械元件运转的电动机,需要驱动器构成完整伺服系统,能准确控制速度、位置。

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疑问点1:伺服控制和pid控制?

伺服控制和PID控制是实现自动控制系统中常用的两种方法。它们可以应用于各种控制系统中,包括机械系统、电子系统、工业过程控制等。

1.伺服控制:
伺服控制是一种通过测量和反馈系统输出来实现精确位置或速度控制的方法。伺服系统通常由一个电机、传感器、控制器和负载组成。传感器用于测量系统的实际输出,控制器根据测量值和期望值之间的差异,计算出适当的控制信号发送给电机,以实现对负载的准确控制。伺服控制器可根据需要进行位置控制或速度控制。
2.PID控制:
PID控制是一种经典的控制算法,通过对系统误差、误差变化率和误差累积进行比例、积分和微分操作,计算出一个调节量来控制系统的行为。PID控制器根据系统输出和期望值之间的差异,分别计算比例项、积分项和微分项,并将这些项线性加权得到最终的控制信号。比例项用于快速响应系统误差,积分项用于消除稳态误差,微分项用于抑制系统过冲和振荡。

相同点:

3.伺服控制和PID控制都是实现自动控制系统的方法。
4.两种方法都依赖于对系统输出进行测量和反馈。
5.伺服控制和PID控制都可以用于位置或速度控制。

不同点:

6.伺服控制是一种更为综合的控制方法,它包含了更多的控制元素和硬件组件,如传感器、电机和负载。
7.PID控制是一种基于误差和误差变化率的简单控制算法,它只需要一个控制器来计算控制信号。
8.伺服控制通常具有更高的控制精度和响应速度,而PID控制通常更易于实现和调整。

在实际应用中,选择伺服控制还是PID控制要根据具体的系统要求和性能需求来决定。伺服控制适用于要求高精度和高速响应的应用,例如机器人控制和精密定位系统。而PID控制则适用于一般工业控制和调节过程中的大多数应用,例如温度控制和流量控制等。

 

疑问点2:什么是电刷?

电刷是一种用于直流电机或发电机中的关键部件。电刷通常由碳或其他导电材料制成,是连接电源和旋转部分(如转子)之间的接触点。
在直流电机或发电机中,电刷起到两个主要作用:

1.供电:电刷与旋转部分(如转子)接触,并通过电刷与电枢(电机的定子)之间的接触点,将电流引入旋转部分。这使得电机或发电机能够从电源中获取能量或将能量转换成电能。
2.电流反转:由于电刷与旋转部分的接触,电刷能够反转电流的方向。在旋转过程中,电刷会与旋转部分的不同电极接触,使电流方向相应地改变,从而实现旋转部分的换向。这对于直流电机的正常运转至关重要。

需要注意的是,在一些现代的电动机和发电机设计中,电刷被一种更先进的技术所取代,例如无刷直流电机(BLDC)或无刷交流电机(BLAC)。无刷电机使用传感器和电子控制器来实现电流的换向,避免了传统电刷的使用。这种设计可以提供更高的效率和可靠性,并减少了摩擦和磨损。

 

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二、各类电机特点

1、直流有刷电机:驱动简单,成本低廉,但是噪音大,故障较多,寿命也相对较短。

2、直流无刷电机:噪音低,运转流畅,高速,寿命更长,但是控制较为复杂。

3、舵机:自成闭环控制系统,角度控制优秀,价格低,但是带负载的能力较弱。

4、步进电机:结构简单,驱动方便,没有积累误差,不过因为其可能存在丢步现象,常用于对精度要求不高的场合。

5、伺服电机:速度、位置控制精确,可低速运行,效率高,寿命长,可以说是目前最为可靠的一类电机。但是价格较高。

 

三、常用名词

1、转速:电机输出轴的速度,单位r/min(转每分钟),常用RPM表示

2、输出扭矩:表示电机输出轴可以输出力的大小,单位N.m或者kg.cm

3、工作电压:正常工作电压

4、额定电流:电机正常工作时的电流

5、堵转电流:电机负载过大,驱动力不足,发生堵转时的电流

 

标签:控制,控制器,伺服,电机,电刷,PID,基础知识
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