運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)工程

1、2024/3/19,1,第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)造方法,本講主要內(nèi)容： 第1.1節(jié) 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 1.1.2 步進(jìn)邏輯公式法 * 直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例 5、步進(jìn)邏輯公式應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),2024/3/19,2,第112講,第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)造方法,本講主要內(nèi)容： 第1.1節(jié) 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 1.1.2 步進(jìn)邏

2、輯公式法 * 直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例 5、步進(jìn)邏輯公式應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),2024/3/19,3,第112講,第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)造方法,本講主要內(nèi)容： 第1.1節(jié) 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 1.1.2 步進(jìn)邏輯公式法 * 直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例 5、步進(jìn)邏輯公式應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),主講：曾毅 13306413689 zy@sdu.

3、edu.cn 實(shí)驗(yàn)電話：88396176,主講：曾毅 13306413689 zy@sdu.edu.cn 實(shí)驗(yàn)電話：88396176,《自動(dòng)控制系統(tǒng)》網(wǎng)站地址： http://WWW.course.sdu.edu.cn/ACS.html,2024/3/19,4/52,,第1章 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,第1.1節(jié) 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法1.1.2 步進(jìn)邏輯公式法,,2024/3/19,5/52,,第1章 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

4、的設(shè)計(jì)方法,第1.1節(jié) 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法1.1.2 步進(jìn)邏輯公式法,,2024/3/19,6/52,,第1.1節(jié) 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,1.1.2 步進(jìn)邏輯公式法,1） 先把運(yùn)行軌跡分成若干程序步并定義轉(zhuǎn)步信號(hào)（位置檢測(cè)信號(hào)）。2） 根據(jù)運(yùn)行軌跡結(jié)構(gòu)寫(xiě)出決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的輸出電路的邏輯代數(shù)方程組（簡(jiǎn)稱輸出方程）。輸出方程定義：假設(shè)能決定物體某運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向的變量是y，那么，輸出方程就是由下述方程所組成的方程組：

5、 (物體在該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向上的程序步) 注意： Σ為所有邏輯或。,轉(zhuǎn)步信號(hào)的產(chǎn)生方式有兩大類：一類是實(shí)際安裝位置檢測(cè)裝置；一類是人為規(guī)定產(chǎn)生轉(zhuǎn)步信號(hào)的形式。 一般人為規(guī)定的轉(zhuǎn)步信號(hào)都發(fā)生在實(shí)際環(huán)境中無(wú)法安裝位置檢測(cè)裝置或用于被控對(duì)象的安全保護(hù)或用于控制系統(tǒng)功能的完善。,,2024/3/19,7/52,,第1.1節(jié) 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,1.1.2 步進(jìn)邏輯公式法,1） 先

6、把運(yùn)行軌跡分成若干程序步并定義轉(zhuǎn)步信號(hào)（位置檢測(cè)信號(hào)）。2） 根據(jù)運(yùn)行軌跡結(jié)構(gòu)寫(xiě)出決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的輸出電路的邏輯代數(shù)方程組（簡(jiǎn)稱輸出方程）。輸出方程定義：假設(shè)能決定物體某運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向的變量是y，那么，輸出方程就是由下述方程所組成的方程組： (物體在該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向上的程序步) 注意： Σ為所有邏輯或。,2024/3/19,8/52,,第1.1節(jié) 物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,1.

7、1.2 步進(jìn)邏輯公式法,1） 先把運(yùn)行軌跡分成若干程序步并定義轉(zhuǎn)步信號(hào)（位置檢測(cè)信號(hào)）。2） 根據(jù)運(yùn)行軌跡結(jié)構(gòu)寫(xiě)出決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的輸出電路的邏輯代數(shù)方程組（簡(jiǎn)稱輸出方程）。 (物體在該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或方向上的程序步)3） 套用步進(jìn)公式寫(xiě)出控制電路的邏輯代數(shù)方程組（簡(jiǎn)稱控制方程），如果有必要可繪出其運(yùn)動(dòng)控制電路原理圖 (控制方程組是由步進(jìn)公式按照某一生產(chǎn)工藝要求所組成的邏輯代數(shù)方程組) 。

8、 注意：一般情況下，輸出方程組和控制方程組都應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程的需求，用功能添加法作一些適當(dāng)?shù)男薷呐c完善。,例1(直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例),已知:電動(dòng)機(jī)Ｍ帶動(dòng)某小車左右運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示（注意：沒(méi)有箭頭的運(yùn)行軌跡線段表示物體沒(méi)有產(chǎn)生位移） 。假設(shè)： 線圈KM1得電，電動(dòng)機(jī)Ｍ帶動(dòng)小車向右運(yùn)動(dòng)；,線圈KM2　得電，電動(dòng)機(jī)Ｍ帶動(dòng)小車向左運(yùn)動(dòng)。 如果：SⅠ、SⅡ和ST分別為起動(dòng)、暫停和清零停止按鈕，試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的物體運(yùn)

9、動(dòng)控制系統(tǒng)（不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過(guò)熱問(wèn)題）。Note:為了突出主要問(wèn)題，在沒(méi)有特別聲明時(shí)，我們都不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過(guò)熱問(wèn)題。,例1(直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例),已知:電動(dòng)機(jī)Ｍ帶動(dòng)某小車左右運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示（注意：沒(méi)有箭頭的運(yùn)行軌跡線段表示物體沒(méi)有產(chǎn)生位移） 。假設(shè)： 線圈KM1得電，電動(dòng)機(jī)Ｍ帶動(dòng)小車向右運(yùn)動(dòng)；,線圈KM2　得電，電動(dòng)機(jī)Ｍ帶動(dòng)小車向左運(yùn)動(dòng)。 如果：SⅠ、SⅡ和ST分別為起動(dòng)、暫停和清零停止按鈕，試

10、設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的物體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過(guò)熱問(wèn)題）。Note:為了突出主要問(wèn)題，在沒(méi)有特別聲明時(shí)，我們都不考慮電動(dòng)機(jī)的慣性和過(guò)熱問(wèn)題。,解：1）定義程序步和轉(zhuǎn)步信號(hào)： 根據(jù)程序步的定義可知此運(yùn)行軌跡分為K1、K2、K3、K4四步，每步的轉(zhuǎn)步信號(hào)我們分別設(shè)為ST1、ST2、ST3。,2）寫(xiě)出輸出方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫(xiě)出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行

11、，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）。,,,,,,,,,,,,因?yàn)檫@兩個(gè)接觸器的線圈同時(shí)控制同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)運(yùn)行，所以它們之間一定要互鎖。,解：1）定義程序步和轉(zhuǎn)步信號(hào)： 根據(jù)程序步的定義可知此運(yùn)行軌跡分為K1、K2、K3、K4四步，每步的轉(zhuǎn)步信號(hào)我們分別設(shè)為ST1、ST2、ST3。,2）寫(xiě)出輸出方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫(xiě)出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，

12、所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）。,,,,,,,,,因?yàn)檫@兩個(gè)接觸器的線圈同時(shí)控制同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)運(yùn)行，所以它們之間一定要互鎖。,,,,,2）寫(xiě)出邏輯代數(shù)方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接寫(xiě)出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）。,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,,,,,,,,2）寫(xiě)出邏輯代數(shù)方程組：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡我們可以直接

13、寫(xiě)出該控制系統(tǒng)的輸出方程組（因?yàn)镵M1得電，小車向右運(yùn)行。 KM2得電，小車向左運(yùn)行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數(shù)為）,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,,,,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,,如果系統(tǒng)原來(lái)是靜止的，那么就沒(méi)有前一步，如何產(chǎn)生本步呢？ 必須增加起動(dòng)按鈕SⅠ來(lái)產(chǎn)生第一步，發(fā)起這組循環(huán)。將控制方程組修改為：,,,,,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,,,如果系統(tǒng)在運(yùn)行期間，有

14、人隨意的又重新按動(dòng)了起動(dòng)按鍵“SⅠ”怎么辦？ 必須增加防重復(fù)按動(dòng)功能。如何增加這種功能呢？,防止SⅠ重新按動(dòng)(防重按),,,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,,,一般控制系統(tǒng)當(dāng)按下暫停按鈕(SⅡ)時(shí)輸出方程會(huì)暫停運(yùn)行，當(dāng)又重新按動(dòng)起動(dòng)按鍵(SⅠ)小車會(huì)從暫停的位置開(kāi)始繼續(xù)運(yùn)行后面的程序步，這種系統(tǒng)要求是固有要求。如何增加這種功能呢？,,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,,,一般控制系統(tǒng)當(dāng)按下暫停按鈕(SⅡ)時(shí)

15、輸出方程會(huì)暫停運(yùn)行，當(dāng)又重新按動(dòng)起動(dòng)按鍵(SⅠ)小車會(huì)從暫停的位置開(kāi)始繼續(xù)運(yùn)行后面的程序步，這種系統(tǒng)要求是固有要求。如何增加這種功能呢？,,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,,,令：起暫停作用的中間繼電器為KSⅡ,那么，輸出方程組和控制方程組改造如下,,,,,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,,,令：起暫停作用的中間繼電器為KS11,那么，輸出方程組和控制方程組改造如下,,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,

16、,,要使此系統(tǒng)的控制方程組“清零停止”運(yùn)行，必須增加清零停止按鈕ST。 問(wèn)題是把清零停止按鈕ST增加到何處呢？控制方程組再次修改為：,,,,,,,3)套用步進(jìn)公式可得該控制系統(tǒng)的控制方程組,,,要使此系統(tǒng)“停止”運(yùn)行，必須增加停止按鈕ST。 問(wèn)題是把停止按鈕ST增加到何處呢？控制方程組再次修改為：,,,,解：輸出方程組為,控制方程組：,根據(jù)上述邏輯代數(shù)方程組，繪制其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖的過(guò)程如下：,,,,,,,,,,,,,,,

17、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2024/3/19,36/52,5. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),1)實(shí)際應(yīng)用

18、時(shí)需要被控物體動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤，因此，一般都需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，如果采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速其常用控制系統(tǒng)如下圖所示(轉(zhuǎn)換過(guò)程)。,2024/3/19,37/52,5. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),1)實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要被控物體動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤，因此，一般都需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，如果采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速其常用控制系統(tǒng)如下圖所示(轉(zhuǎn)換過(guò)程)。,,2024/3/19,38/52,5. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),1)實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要

19、被控物體動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤，因此，一般都需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，如果采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速其常用控制系統(tǒng)如下圖所示(轉(zhuǎn)換過(guò)程)。,,2024/3/19,39/52,5. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),如果電動(dòng)機(jī)換成直流電動(dòng)機(jī)，那么其主電路的轉(zhuǎn)換過(guò)程如下圖所示。,,,2024/3/19,40/52,5. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),如果電動(dòng)機(jī)換成直流電動(dòng)機(jī)，那么其主電路的轉(zhuǎn)換過(guò)程如下圖所示。,2024/3/19,41/52,5. 步

20、進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),1) 實(shí)際應(yīng)用時(shí)電動(dòng)機(jī)一般需要進(jìn)行調(diào)速，如果采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速其常用控制系統(tǒng)如下圖所示(轉(zhuǎn)換過(guò)程) 。,2) 為了施工方便快捷；為了調(diào)試修改程序靈活方便；更為了控制系統(tǒng)安全可靠，一般都采用可編程序控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯代數(shù)描述的控制電路。邏輯代數(shù)方程組與PLC的梯形圖十分接近。用邏輯代數(shù)描述控制電路的最大優(yōu)點(diǎn)是直接用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)或者直接嵌入微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所以邏輯代數(shù)方程組也是可編程序控

21、制器的控制程序。實(shí)際應(yīng)用時(shí)如果用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)，那么其控制電路如下圖所示(轉(zhuǎn)換過(guò)程) 。,2024/3/19,42/52,5. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),,2024/3/19,43/52,5. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),2024/3/19,44/52,5. 步進(jìn)邏輯公式實(shí)際應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng),2) 為了施工方便快捷；為了調(diào)試修改程序靈活方便；更為了控制系統(tǒng)安全可靠，一般都采用可編程序控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯代數(shù)描述的控制電路。

22、邏輯代數(shù)方程組與PLC的梯形圖十分接近。用邏輯代數(shù)描述控制電路的最大優(yōu)點(diǎn)是直接用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)或者直接嵌入微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所以邏輯代數(shù)方程組也是可編程序控制器的控制程序。實(shí)際應(yīng)用時(shí)如果用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)，那么其控制電路如下圖所示(轉(zhuǎn)換過(guò)程) 。,轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：原電氣控制電路的輸入信號(hào)和反饋信號(hào)成了PLC輸入信號(hào)；原電氣控制電路的輸出信號(hào)成了PLC輸出信號(hào)。,,,,,,,,,,,,課堂練習(xí),已知:電動(dòng)機(jī)Ｍ帶動(dòng)的小車作如下圖所

23、示的生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡，假設(shè),KM1得電小車向右運(yùn)行， KM2得電小車向左運(yùn)行，起動(dòng)按鈕為S1；暫停按鈕為SⅡ；停止按鈕為ST 。試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)控制線路圖。,課堂練習(xí),已知:電動(dòng)機(jī)Ｍ帶動(dòng)的小車作如下圖所示的生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡，假設(shè),KM1得電小車向右運(yùn)行， KM2得電小車向左運(yùn)行，起動(dòng)按鈕為S1；暫停按鈕為SⅡ ；停止按鈕為ST 。試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)控制線路圖。,,,,,課堂練習(xí),已知:電動(dòng)機(jī)Ｍ帶動(dòng)的

24、小車作如下圖所示的生產(chǎn)工藝要求的運(yùn)動(dòng)軌跡，假設(shè),KM1得電小車向右運(yùn)行， KM2得電小車向左運(yùn)行，起動(dòng)按鈕為S1；暫停按鈕為SⅡ ；停止按鈕為ST 。試設(shè)計(jì)滿足該運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)控制線路圖。,,,,,2024/3/19,48/52,探索與發(fā)現(xiàn),1、當(dāng)小車運(yùn)行在B-D區(qū)間時(shí)，如果突然停電或此時(shí)按動(dòng)清零停止按鈕，當(dāng)來(lái)電后再按動(dòng)起動(dòng)按鈕將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？,2024/3/19,49/52,1、當(dāng)小車運(yùn)行在B-D區(qū)間時(shí)，如果突