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随动控制系统

1)随动控制系统的定义:
1又叫跟踪系统或伺服系统，是一类应用广泛的自动控制系统
2输入信号可以是预先未知的,并且可随时间任意变化;
3输出信号是位移量，包括角位移和线位移;
4主要性能指标是系统的跟随性能,即跟踪速度和精度。要求输出位移量可以快速、准确的跟随输入, 即:调整时间t_s和稳态误差e_ss要小。其次考虑抗干扰的性能；
2)随动控制系统应用
机械加工过程中机床的定位控制和加工轨迹控制是位置随动系统的典型实例,如仿型铣床的跟踪控制、数控机床的轨迹控制。

仪表工业中各种记录仪的笔架控制，如温度记录仪、计算机外部设备中的X-Y记录仪,各种绘图机以及计算机磁盘驱动器的磁头定位控制。

X-Y函数记录仪是一种最常用的通用笔式记录仪。
其x、y轴各由一套独立的随动系统驱动，
使记录笔能在记录纸上精确记录函数曲线。
3) 随动控制系统一般组成

主要包括：检测装置、信号转换电路、放大装置、补偿装置、执行机构、电源装置和彼控对象等部分。
1)检测装置用来检测输入信号和系统输出
2)放大装置将控制信号进行功率放大
3)执行部件主要实现机电转换,将电信号转换成机械位移;
4)倍号转换线路和补偿装置实现各部件信号之间有效匹配，使系统具有良好的工作品质。
5)此外，各部分都离不开相应的能源设备、保护装置、控制设备和其他辅助设备。
6)随动控制系统简单实例

电位器式的小功率位置随动伺服系统的原理图
(1)位置检测器
(2)电压比较放大器
(3)电力电子变换器
(4)伺服电机
(5)减速器与负载
5)随动控制系统分类
1)按组成元件分类
按随动系统组成无件的不同，可以将系统兮别纯电气系统、电液系统和电气/气动系统。
纯电气系统的组成无件除机械部件外，均是电磁或电子无件。根据所采用伺服电机的不同，又将纯电气系统分为直流伺服系统和交流伺服系统两类。直流伺服系统的执行元件是直流伺服电机;交流伺服系统的执行无件是交流伺服电机。
电液伺服系统的误差测量装置、补偿、放大部分均为电气无件，而功率放大与执行无件刚采用液压元件；
电气/气动伺服系统的误差测量装置、补偿与前级放大部分为电气元件，而执行元件为气动元件。

2)按执行元件功率大小分类
执行元件输出功率在50W以下的随动系统称为小功率随动系统；
执行元件输出功率在50W到500W之间称为中功率随动系统
执行元件输出功率在500W以上的称苟大功率随动系统。当然,这只是一个比较粗略的分类。
6)随动控制系统的检测装置
位置随动系统的检测装置是其最重要的组成部分，也是其区别于其他类型控制系统的最明显的特征。
使用检测装置构成位置闭环, 将位置信号转换成一定形式的电量。由于它的精度直接影响系统的精度,因此一般希望检测装置精度高、线性度好、灵敏度高。若对小功率系统，还要求检测装置的惯量和磨擦力矩要小。
常用的位移检测装置有向服电位器、自整角机、旋转变压器、感应同步器、光电编码盘、光栅等。
检测装置的分类

	数字式		模拟式
	增量式	绝对式	增量式	绝对式
回转式	脉冲编码盘圆光栅	绝对式脉冲编码盘	旋转变压器圆感应同步器圆磁尺	三速圆感应同步器
直线式	直线光栅激光干涉仪	多通道透射光栅	直线感应同步器磁尺	三速感应同步器绝对磁尺

具体应用时,需要根据控制精度的要求,安装位置和形式,输出信号的要求,选择适合的检测装置

7) 随动控制系统的控制方式

(a)误差控制 (b)复合控制 (c)模型跟踪控制
1)误差控制：按照位置误差信号来控制系统运动,它的主反馈通道传递函数通常采用单位反馈, 使用最广泛的控制方式。
2)复合控制：将输入信号的微分和系统误差综合形成控制信号,是引入前馈后, 能有效地提高系统精度和快速响应能力,而不影响系统闭环稳定性。
3)模型跟踪控制：系统除了前向控制主通道外,还有一条与它异行的模型通道,将被控对象和模型通道的输出之差作为主反馈信号,通过反馈到主通道的输入端, 使得系统的实际输出c跟随模型的输出cm。适当选取模型通道的传递函数和反馈通道的传递函数,可以使系统获得较高的精度和良好的动态品质。