緒論電力拖動自動控制系統(tǒng)第版阮毅陳伯時ppt課件

1、電力拖動自動控制系統(tǒng)電力拖動自動控制系統(tǒng) 運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)第第1章章緒論緒論內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要n運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成n運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展n運(yùn)動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律n消費(fèi)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性消費(fèi)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性現(xiàn)代運(yùn)動控制技術(shù)現(xiàn)代運(yùn)動控制技術(shù)電機(jī)學(xué)、電力電子電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、控制實(shí)際、技術(shù)、控制實(shí)際、信號檢測與處置信號檢測與處置技術(shù)等多門學(xué)科技術(shù)等多門學(xué)科相互交叉的綜合相互交叉的綜合性學(xué)科性學(xué)科 。圖圖1-1運(yùn)動控制及其相關(guān)學(xué)科運(yùn)動控制及其相關(guān)學(xué)科1.

2、1 運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成 圖圖1-2 運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制對象運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制對象電動機(jī)電動機(jī)l從類型上分從類型上分l直流電動機(jī)、交流感應(yīng)電動機(jī)交流直流電動機(jī)、交流感應(yīng)電動機(jī)交流異步電動機(jī)和交流同步電動機(jī)。異步電動機(jī)和交流同步電動機(jī)。l從用途上分從用途上分l用于調(diào)速系統(tǒng)的拖動電動機(jī)和用于伺用于調(diào)速系統(tǒng)的拖動電動機(jī)和用于伺服系統(tǒng)的伺服電動機(jī)。服系統(tǒng)的伺服電動機(jī)。運(yùn)動控制系統(tǒng)的功率放大與變運(yùn)動控制系統(tǒng)的功率放大與變換安裝換安裝l電力電子型功率放大與變換安裝電力電子型功率放大與變換安裝l 半控型向全控型開展半控型向全控型開展l 低頻開關(guān)向高

3、頻開關(guān)開展低頻開關(guān)向高頻開關(guān)開展l 分立的器件向具有復(fù)合功能的功分立的器件向具有復(fù)合功能的功率模塊開展率模塊開展運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制器運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制器l模擬控制器模擬控制器l物理概念明晰、控制信號流向物理概念明晰、控制信號流向直觀直觀l控制規(guī)律表達(dá)在硬件電路控制規(guī)律表達(dá)在硬件電路l線路復(fù)雜、通用性差線路復(fù)雜、通用性差l控制效果遭到器件性能、溫度控制效果遭到器件性能、溫度等要素的影響等要素的影響運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制器運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制器l以微處置器為中心的數(shù)字控制器以微處置器為中心的數(shù)字控制器l硬件電路規(guī)范化程度高硬件電路規(guī)范化程度高l控制規(guī)律表達(dá)在軟件上，修正控制規(guī)律表達(dá)在軟件上，修正靈敏方便

4、靈敏方便l擁有信息存儲、數(shù)據(jù)通訊和缺擁有信息存儲、數(shù)據(jù)通訊和缺點(diǎn)診斷等功能點(diǎn)診斷等功能運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制器運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制器l模擬控制器模擬控制器l 并行運(yùn)轉(zhuǎn)，控制器的滯后時間小。并行運(yùn)轉(zhuǎn)，控制器的滯后時間小。l微處置器數(shù)字控制器微處置器數(shù)字控制器l 串行運(yùn)轉(zhuǎn)方式，其滯后時間比模串行運(yùn)轉(zhuǎn)方式，其滯后時間比模擬控制器大得多，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時應(yīng)予擬控制器大得多，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時應(yīng)予以思索。以思索。運(yùn)動控制系統(tǒng)的信號檢測與處置運(yùn)動控制系統(tǒng)的信號檢測與處置l信號檢測信號檢測l 電壓、電流、轉(zhuǎn)速和位置等信號電壓、電流、轉(zhuǎn)速和位置等信號l信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換l 電壓匹配、極性轉(zhuǎn)換、脈沖整形等電壓匹配、極性轉(zhuǎn)換、脈沖

5、整形等l數(shù)據(jù)處置數(shù)據(jù)處置l 信號濾波信號濾波1.2 運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展l電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)帶動了電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)帶動了新一代交流調(diào)速系統(tǒng)的興起與開展，新一代交流調(diào)速系統(tǒng)的興起與開展，突破了直流調(diào)速系一致統(tǒng)高性能拖突破了直流調(diào)速系一致統(tǒng)高性能拖動天下的格局。動天下的格局。l進(jìn)入進(jìn)入21世紀(jì)后，用交流調(diào)速系統(tǒng)取世紀(jì)后，用交流調(diào)速系統(tǒng)取代直流調(diào)速系統(tǒng)已成為不爭的現(xiàn)實(shí)。代直流調(diào)速系統(tǒng)已成為不爭的現(xiàn)實(shí)。1.2 運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展l直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)l直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡單，直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡單，轉(zhuǎn)矩易于控制。轉(zhuǎn)矩易于控

6、制。l換向器與電刷的位置保證了換向器與電刷的位置保證了電樞電流與勵磁電流的解耦，使轉(zhuǎn)電樞電流與勵磁電流的解耦，使轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。矩與電樞電流成正比。1.2 運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展l交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)l交流電動機(jī)尤其是籠型感交流電動機(jī)尤其是籠型感應(yīng)電動機(jī)構(gòu)造簡單應(yīng)電動機(jī)構(gòu)造簡單l交流電動機(jī)動態(tài)數(shù)學(xué)模型具交流電動機(jī)動態(tài)數(shù)學(xué)模型具有非線性多變量強(qiáng)耦合的性質(zhì)，比直有非線性多變量強(qiáng)耦合的性質(zhì)，比直流電動機(jī)復(fù)雜得多。流電動機(jī)復(fù)雜得多。交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)l基于穩(wěn)態(tài)模型的交流調(diào)速系統(tǒng)基于穩(wěn)態(tài)模型的交流調(diào)速系統(tǒng)l 轉(zhuǎn)速開環(huán)的變壓變頻調(diào)速轉(zhuǎn)速開環(huán)的變壓變頻調(diào)速l 轉(zhuǎn)速閉

7、環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)l動態(tài)性能無法與直流調(diào)速系統(tǒng)相比動態(tài)性能無法與直流調(diào)速系統(tǒng)相比交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)l基于動態(tài)模型的交流調(diào)速系統(tǒng)基于動態(tài)模型的交流調(diào)速系統(tǒng)l 矢量控制系統(tǒng)矢量控制系統(tǒng)l 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)l動態(tài)性能良好，取代直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)性能良好，取代直流調(diào)速系統(tǒng)1.2 運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與開展l同步電動機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)同步電動機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)l同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率嚴(yán)厲堅(jiān)持同步，機(jī)械特性硬。率嚴(yán)厲堅(jiān)持同步，機(jī)械特性硬。l電力電子變頻技術(shù)的開展，勝利地電力電子變頻技術(shù)的開展，勝利地處理了妨礙同步電動

8、機(jī)調(diào)速的失步處理了妨礙同步電動機(jī)調(diào)速的失步和啟動兩大問題。和啟動兩大問題。1.3 運(yùn)動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 l運(yùn)動控制系統(tǒng)的根本運(yùn)動方程式運(yùn)動控制系統(tǒng)的根本運(yùn)動方程式mmmmemdtdKDTTdtdJLl忽略阻尼轉(zhuǎn)矩和改動彈性轉(zhuǎn)矩，運(yùn)忽略阻尼轉(zhuǎn)矩和改動彈性轉(zhuǎn)矩，運(yùn)動控制系統(tǒng)的簡化運(yùn)動方程式動控制系統(tǒng)的簡化運(yùn)動方程式mmemdtdLTTdtdJ1.3 運(yùn)動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 l轉(zhuǎn)矩控制是運(yùn)動控制的根本問轉(zhuǎn)矩控制是運(yùn)動控制的根本問題題l要控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，獨(dú)一的途要控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，獨(dú)一的途徑就是控制電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，徑就是控制電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

9、，使轉(zhuǎn)速變化率按人們期望的規(guī)使轉(zhuǎn)速變化率按人們期望的規(guī)律變化。律變化。1.3 運(yùn)動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 l磁鏈控制同樣重要磁鏈控制同樣重要l為了有效地控制電磁轉(zhuǎn)矩，充為了有效地控制電磁轉(zhuǎn)矩，充分利用電機(jī)鐵芯，在一定的電分利用電機(jī)鐵芯，在一定的電流作用下盡能夠產(chǎn)生最大的電流作用下盡能夠產(chǎn)生最大的電磁轉(zhuǎn)矩，必需在控制轉(zhuǎn)矩的同磁轉(zhuǎn)矩，必需在控制轉(zhuǎn)矩的同時也控制磁通或磁鏈。時也控制磁通或磁鏈。1.3 運(yùn)動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 1.4 消費(fèi)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性消費(fèi)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性l消費(fèi)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一個必然存消費(fèi)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一個必然存在的不可控?cái)_動輸入。在的不可控?cái)_動輸入。l歸納出幾種典型的消費(fèi)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)歸納出幾種典型的消費(fèi)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，實(shí)踐負(fù)載能夠是多個典型矩特性，實(shí)踐負(fù)載能夠是多個典型負(fù)載的組合，應(yīng)根據(jù)實(shí)踐負(fù)載的詳負(fù)載的組合，應(yīng)根據(jù)實(shí)踐負(fù)載的詳細(xì)情況加以分析。細(xì)情況加以分析。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 l負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小恒定，稱作恒轉(zhuǎn)恒定，稱作恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載矩負(fù)載la位能位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 lb) 對抗對抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖1-3 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載LT 常數(shù)恒功率負(fù)載恒功率