運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、第第2章章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 1nCRIERIUeddd0nCRIERIUeddd0edCUn/00NdRIn0稱轉(zhuǎn)速降上的降壓折算成轉(zhuǎn)速，時(shí)，不 0dn0=I 速時(shí)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)edNCRIn/1、調(diào)速范圍（調(diào)速） 生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比稱為調(diào)速范圍，用字母D表示，即 nmax和nmin是電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速， 對(duì)于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，也可用實(shí)際負(fù)載時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速。minmaxnnD 2、靜差率s（穩(wěn)速） 當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落nN與理想空載轉(zhuǎn)速n0之

2、比： （2-29） 一個(gè)系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)是最低轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率%1000nnsNminmin0nnnnnsNNN 例題2-2 某龍門刨床工作臺(tái)拖動(dòng)采用直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：60kW，220V，305A，1000r/min，采用V-M系統(tǒng)，主電路總電阻R=0.18，電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢系數(shù)Ce=0.2Vmin/r。如果要求調(diào)速范圍D=20，靜差率s5%，采用開環(huán)調(diào)速能否滿足？若要滿足這個(gè)要求，系統(tǒng)的額定速降nN最多能有多少？ 解當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)的額定速降為如要求D=20， s5% ，要求 nN 為即轉(zhuǎn)速降落最多為2.63，所以原開環(huán)系統(tǒng)不滿足要求。305 0.18=275r/min0.2dN

3、NeIRnC10000.052.63 /min(1)20(10.05)NNn snrDs7min/275min/2 . 018. 0305rrCRInedNNmin/63. 2)05. 01 (2005. 01000)1 (rsDsnnNN閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 （2-48） （2-49） （2-50）Knnopcl1Kssopcl1opclDKD)1 ( 例題2-3：在例題2-2中，龍門刨床要求D=20，s5%，已知 Ks=30,= 0.015Vmin/r，Ce=0.2Vmin/r，采用比例控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)滿足上述要求時(shí)，比例放大器的放大系數(shù)應(yīng)該有多少？ 第第3章章 轉(zhuǎn)

4、速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法 1起動(dòng)過程分析 1)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性 2）起動(dòng)過程）起動(dòng)過程 第階段：電流上升階段（0t1）:n在t=0時(shí)，系統(tǒng)突加階躍給定信號(hào)Un*，在ASR和ACR兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器的作用下， Id很快上升，在Id上升到Idl之前，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速為零n當(dāng) Id IdL 后，電機(jī)開始起動(dòng)，由于IdIdL，電動(dòng)機(jī)仍處于加速過程，使n超過了n* ，稱之為起動(dòng)過程的轉(zhuǎn)速超調(diào)。n轉(zhuǎn)速的超調(diào)造成了U

5、n0，ASR退出飽和狀態(tài)，Ui和Id很快下降。轉(zhuǎn)速仍在上升，直到t=t3時(shí)，Id= Idl ，轉(zhuǎn)速才到達(dá)峰值。3） 兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用（1） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速很快地跟隨給定電壓變化, 如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差。 對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。 其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許的最大電流。 （2） 電流調(diào)節(jié)器的作用 在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。 對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。 在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，

6、系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。 2.典型型系統(tǒng)及電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 1）什么是典型型系統(tǒng)作為典型的I型系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)選擇為T系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)； K系統(tǒng)的開環(huán)增益。)103() 1()(TssKsW2）典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與KT參數(shù)的關(guān)系3）已知對(duì)象參數(shù)T，求K。進(jìn)一步設(shè)計(jì)控制器類型和參數(shù)，調(diào)節(jié)器并不一定是PI調(diào)節(jié)器，要按對(duì)象的傳遞函數(shù)來確定調(diào)節(jié)器的類型，據(jù)性能指標(biāo)計(jì)算參數(shù)。如控制對(duì)象為調(diào)節(jié)器就分別為積分調(diào)節(jié)器和PI調(diào)節(jié)器) 1003. 0)(102. 0(4,101. 0321ssWsWobjobj,3)(11kKskSWACRkKsskSWACR4) 102. 0()(22 4）如第二

7、種情況，計(jì)算電流調(diào)節(jié)器 按指標(biāo)要求，查表3-1，取K=T=0.5 ACR的比例系數(shù)為（3-50）7 .166003. 05 . 05 . 02TK7 .4147 .16642Kk第第4章章 可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 1、兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)可逆線路2）V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中的環(huán)流問題 兩組晶閘管整流裝置同時(shí)工作時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流。 一般地說，環(huán)流對(duì)系統(tǒng)無益，徒然加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗功率，環(huán)流太大時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶閘管損壞，因此必須予以抑制或消除。 3）消除環(huán)流的措施（1）配合控制的有環(huán)流可逆V

8、-M系統(tǒng)2邏輯控制的無環(huán)流可逆V-M系統(tǒng) 當(dāng)可逆系統(tǒng)中一組晶閘管工作時(shí)，不論是整流工作還是逆變工作，用邏輯關(guān)系控制使另一組處于完全封鎖狀態(tài)，徹底斷開環(huán)流的通路，確保兩組晶閘管不同時(shí)工作。1）V-M系統(tǒng)制動(dòng)過程的三個(gè)階段： (1) 本組逆變階段 、它組整流階段、它組逆變階段 發(fā)出停車指令后，進(jìn)入電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過程中的正向電流衰減階段： 本組VF組由整流狀態(tài)很快變成f=min的逆變狀態(tài)；它組VR組由待逆變狀態(tài)轉(zhuǎn)變成待整流狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢E極性未變，迫使Id迅速下降。 大部分能量通過本組回饋電網(wǎng)，所以稱作“本組逆變階段”。（2）它組整流階段（ ） 當(dāng)主電路電流下降過零時(shí)，本組逆變終止，轉(zhuǎn)到它組VR工

9、作，開始通過它組制動(dòng)；在它組整流電壓Udor和反電動(dòng)勢E的同極性的情況下，反向電流很快增長，電機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)，稱作 “它組反接制動(dòng)階段”。 3它組逆變階段（ ） ACR調(diào)節(jié)器退飽和的唯一途徑是反向電流Idm的超調(diào)；ACR的控制目標(biāo)是維持Id= Idm 。由于ACR是型系統(tǒng)，所以系統(tǒng)做不到無靜差，而是接近于 -Idm 。 電動(dòng)機(jī)在恒減速條件下回饋制動(dòng)，把屬于機(jī)械能的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，其中大部分通過VR逆變回饋電網(wǎng)，稱作“它組逆變階段”或“它組回饋制動(dòng)階段”。第5章基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 1、電壓空間矢量 1）空間矢量的定義:交流電動(dòng)機(jī)繞組的電壓、電流、磁鏈等物理量都是隨時(shí)間變化的，如

10、果考慮到它們所在繞組的空間位置，可以定義為空間矢量。 2)三相逆變器電壓空間矢量6個(gè)扇區(qū) 3）理解電壓空間矢量表的推導(dǎo) 2、異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速 1）基頻以下變壓變頻調(diào)速基本原理l當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在基頻(額定頻率)以下運(yùn)行時(shí)，如果磁通太弱，沒有充分利用電機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果磁通過大，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因繞組過熱而損壞電機(jī)。l最好是保持每極磁通量為額定值不變。 2）基頻以下電壓補(bǔ)償控制方式及其機(jī)械特性 恒定子磁通控制、恒氣隙磁通控制、恒轉(zhuǎn)子磁通控制 3）比較l恒壓頻比控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，低速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補(bǔ)償定子阻抗壓降。l恒定子磁通、恒氣隙磁通和恒轉(zhuǎn)子磁通的控制方式均需要定子電壓補(bǔ)償，控制要復(fù)雜一些。l恒定子磁通和恒氣隙磁通的控制方式雖然改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。l恒轉(zhuǎn)子磁通控制方式可以獲得和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一