機電傳動控制第章 直流傳動控制系統(tǒng)

第5章直流傳動控制系統(tǒng)5.1概述

一、自動控制系統(tǒng)的組成和分類1.自動控制系統(tǒng)的組成

2.自動控制系統(tǒng)的分類

(1)按采用不同的反饋方式，可分為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋、電勢負(fù)反饋、電壓負(fù)反饋及電流正反饋(2)按自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，可分為單環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和多環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)按系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時被調(diào)量與給定量有無差別，可分為有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)(4)按給定量變化的規(guī)律，可分為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)(5)按調(diào)節(jié)動作與時間的關(guān)系，可分為斷續(xù)控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)，或無級調(diào)速和有級調(diào)速。(6)按系統(tǒng)中所包含的元件特性，可分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)（7）按電機調(diào)速特性分，可分為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速二、調(diào)速系統(tǒng)主要性能指標(biāo)

調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)動態(tài)指標(biāo)1.靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)1）靜差度S：

靜差度表示出生產(chǎn)機械運行時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。

速度穩(wěn)定性指標(biāo)

當(dāng)負(fù)載變化時，生產(chǎn)機械轉(zhuǎn)速的變化要能維持在一定范圍之內(nèi)，即要求靜差度S小于一定數(shù)值。普通設(shè)備普通車床龍門刨床冷軋機熱軋機造紙機S≤50%S≤30%S≤5%S≤2%0.2%~0.5%S≤0.1%

2）調(diào)速范圍D

在額定負(fù)載下，允許的最高轉(zhuǎn)速和在保證生產(chǎn)機械對轉(zhuǎn)速變化率要求的前提下所能達到的最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍。車床龍門刨床鉆床銑床軋鋼機造紙機進給機械20～12020～402～1220～303～1510～205～30000

3）D、ΔnN和S2的關(guān)系電動機的機械特性愈硬，則靜差度愈小，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性就愈高;在一個調(diào)速系統(tǒng)中，如果在最低轉(zhuǎn)速運行時能滿足靜差度的要求，則在其他轉(zhuǎn)速時必能滿足要求。因此，設(shè)計時要求的靜差度指低速時的靜差度S2。2.動態(tài)技術(shù)指標(biāo)從一種穩(wěn)定速度變化到另一種穩(wěn)定速度運轉(zhuǎn)所經(jīng)過的一段過渡過程，稱為動態(tài)過程。1）.最大超調(diào)量：反映系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性超調(diào)量太大，達不到生產(chǎn)工藝上的要求；超調(diào)量太小，會使過渡過程過于緩慢，不利于生產(chǎn)率的提高范圍：2）.上升時間tr：反映動態(tài)響應(yīng)的快速性

4）.振蕩次數(shù)N：在過渡過程內(nèi)，被調(diào)量N在其穩(wěn)定值上下擺動的次數(shù)系統(tǒng)超調(diào)量過渡過程時間T振蕩次數(shù)性能10長無不好2大長多不好3小短中好

3）.過渡過程時間ts：衡量系統(tǒng)整個調(diào)節(jié)過程的快慢例5.1有一生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=5，靜差率≤5％，電動機額定數(shù)據(jù)為10KW，220V，55A，1000r/min，電樞回路總電阻R=1Ω，KeΦ

=0.1925V.r/min，問開環(huán)系統(tǒng)能否滿足要求？三、根據(jù)生產(chǎn)機械的負(fù)載性質(zhì)來選擇電動機的調(diào)速方式1.生產(chǎn)機械的負(fù)載特性2．電遞動機拴調(diào)速正過程笨中的魂負(fù)載胸能力在調(diào)通速過辜程中湯應(yīng)保蛛持電妖樞電瞎流Ia為額技定值IN，在翁不同橫轉(zhuǎn)速烤下電醋動機縫軸上輩輸出表的轉(zhuǎn)庫矩和族功率箏就是重電動即機所世能允險許長遲期輸先出的啟最大殊轉(zhuǎn)矩埋和最浴大功擠率，妙亦即奶電動娘機調(diào)壩速過季程中叼的負(fù)廢載能盛力。3．電良動機和的調(diào)販速性狡質(zhì)與衡生產(chǎn)蚊機械袍的負(fù)恢載特斯性的彈配合負(fù)載碼為恒蔥轉(zhuǎn)矩樓型的液生產(chǎn)最機械昆應(yīng)盡患可能邪選用演恒轉(zhuǎn)妻矩性殲質(zhì)的忍調(diào)速觀方式綠，且鞋電動列機的角額定棄轉(zhuǎn)矩T應(yīng)等趨于或躁略大襖于負(fù)否載轉(zhuǎn)嘆矩TL；負(fù)載屬為恒染功率若型的密生產(chǎn)世機械圍應(yīng)盡溝可能殼選用爽恒功鏡率性書質(zhì)的叢調(diào)速鼻方式駱，且卵電動健機的奏額定疾功率PN應(yīng)等御于或巧略大養(yǎng)于生正產(chǎn)機事械的雷靜負(fù)敢載功庸率PL。5.進2晶閘惜管－誓電動辭機直張流傳溪動控求制系俱統(tǒng)按結(jié)圖構(gòu)的脹不同新：單閉飯環(huán)直斥流調(diào)邊速系秀統(tǒng)雙閉瘡環(huán)直斬流調(diào)姿速系聚統(tǒng)可逆炮系統(tǒng)一、堂單閉泥環(huán)直嶺流調(diào)洞速系肅統(tǒng)1.有靜旁差轉(zhuǎn)鵝速負(fù)奔反饋比調(diào)速橡系統(tǒng)1)基本盾組成按靜旱態(tài)誤供差的某不同辨：無靜四差直到流調(diào)榆速系敬統(tǒng)有靜綁差直限流調(diào)物速系骨統(tǒng)任務(wù)續(xù)：調(diào)節(jié)屠速度已；擴大炕調(diào)速棗范圍績，減反小靜肢態(tài)誤堡差。分類蔥：測速覺反饋野回路速度竹給定放大南器觸發(fā)號回路可控困整流駁回路電樞格回路勵磁宿回路+-晶閘手管的嚼工作崇原理帶電矛阻性切負(fù)載獵的單鉤相可屑控整打流電疊路2)靜特腳性分辭析2）種靜特呼性：電動番機的界轉(zhuǎn)速搬與負(fù)付載電宴流之狀間的搜大小昆關(guān)系。(1闖)各環(huán)管節(jié)輸桿入輸堂出的宇關(guān)系電動絞機電習(xí)路可控亮硅和車觸發(fā)尊電路放大容器電巖路反饋寺電路(2祥)分析獸與結(jié)蔑論理想痛空載濃轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速剝降設(shè)調(diào)速叨范圍在最計大運給行轉(zhuǎn)上速和摟低速臉時最河大允濱許靜設(shè)差度蠟不變抽的情谷況下悉，3)工作渠原理(1罪)調(diào)速鬧（Uf不變稻，改棋變Ug的大年?。└淖僓g的大壁小可維改變先電動執(zhí)機的便轉(zhuǎn)速然，這紋種狀駝態(tài)稱錫為調(diào)速。(2夾)穩(wěn)速寧（Ug不變酸、負(fù)餅載變傻化使Uf變化)當(dāng)負(fù)堂載發(fā)栗生變由化使席速度紗發(fā)生昨變化懶后，盡系統(tǒng)赤通過職反饋芹能維童持速慣度基庸本不宣變，這種去狀態(tài)幣稱為樸穩(wěn)速敬。該系涌統(tǒng)主駐要靠罷偏差箭電壓△U進行第調(diào)節(jié)陳、工炸作，顏若△U=佳0則Ud=0，則謙電機柿就不切能工肺作。海另，輸為了饅使偏差縫電壓△U足夠昆?。ㄐ缢夙椂扔忻缥⑿〖巡▌优＃r銹，也飽能獲星得足頁夠大啦的控佳制電演壓Ud，要魔求K足夠繡大。這種理具有赴比例哄調(diào)節(jié)肯器的勾閉環(huán)糟系統(tǒng)敲叫做有靜演差調(diào)悟速系魚統(tǒng)。4）調(diào)唐速過越程中濁特性工（工歸作點蝴）變制化：當(dāng):TL→TL1→N↓→△淘U↑→Ud↑→Ud1或：TL→TL2→N↑→△翁U↓→Ud↓→Ud2因此:當(dāng)系栗統(tǒng)閉音環(huán)后禁，穩(wěn)頌定工共作點分在A-愚B-飛C線上沃移動課，特虹性曲繳線較斬硬；若無菌閉環(huán)敗，當(dāng)TL變化俗時，Ud不變病，工作銷點在趁一條Ud上移貝動。結(jié)論杰：由于籍放大侮倍數(shù)K不可臭能為般無窮貓大，甜即靜魄態(tài)速皂降不鹽可能碼為0，因招此，真上述酬系統(tǒng)浙只能辭維持永速度績基本才不變駕。這住種維循持被成調(diào)量羞（轉(zhuǎn)藍(lán)速）躬近于潤恒值墻不變陜，但呢又具氧有偏是差的惠反饋奶控制蒸系統(tǒng)罷通常末稱為典有差繼調(diào)節(jié)帖系統(tǒng)竭（即問有差穿調(diào)速濃系統(tǒng)摩）。采用型轉(zhuǎn)速隱負(fù)反形饋調(diào)抽速系除統(tǒng)能歪克服月擾動份作用偽（如梨負(fù)載遵的變胃化、刻電動瘡機勵顯磁的躲變化匪、晶銅閘管患交流鍛電源猴電壓較的變番化等喊）對扒電動矮機轉(zhuǎn)橋速的灰影響遺。提高抬系統(tǒng)賤的開嚴(yán)環(huán)放風(fēng)大倍打數(shù)K是減鉛小靜線態(tài)轉(zhuǎn)農(nóng)速降綱落、終擴大吼調(diào)速洞范圍漸的有堵效措薪施。竟系統(tǒng)棒的放學(xué)大倍武數(shù)K越大倚，準(zhǔn)等確度糖就越奇高，涉靜差閣度就漏越小胃，調(diào)慣速范晝圍就全越大滋。但增是放繡大倍民數(shù)也業(yè)不能愛過分篇增大閑，否區(qū)則系膠統(tǒng)容講易產(chǎn)蒸生不芹穩(wěn)定槍現(xiàn)象陣。2.無靜俘差轉(zhuǎn)昏速負(fù)作反饋疤調(diào)速腫系統(tǒng)1）比姐例積昆分（PI）調(diào)砍節(jié)器比例蜓調(diào)節(jié)安器其輸雪入輸筒出之菠間的餃關(guān)系燭如下：積分灘調(diào)節(jié)鉗器其輸堂入輸上出之朵間的米關(guān)系蒸如下：比例憐積分照調(diào)節(jié)柱器2）月采用PI調(diào)節(jié)叔器的掘無靜揭差調(diào)霜速系兩統(tǒng)3）舟動態(tài)既調(diào)節(jié)尼過程二、題雙閉霸環(huán)直角流調(diào)旁速系形統(tǒng)1.轉(zhuǎn)速元、電掘流雙父閉環(huán)糕調(diào)速信系統(tǒng)聽的組可成啟動斤時電萍動機吹電壓啟動鳳結(jié)束倆時電科壓Idt1t2IamIa0啟動券時的工電壓恩波形tIa,襲n,UdUdn(Iam-Ia)R∑IamR∑IaIamt理想音的啟擔(dān)動波左形2.轉(zhuǎn)速竊、電飾流雙揀閉環(huán)處調(diào)速啦系統(tǒng)占的分您析1)靜態(tài)肢分析MAC砍RAS唱RUK-Ugi+Ufi-Ufn△UnBR+Ugn△UiαUdIaLTA2.轉(zhuǎn)速踢、電翁流雙置閉環(huán)歸調(diào)速江系統(tǒng)燦的分漿析2)系統(tǒng)載分析IaILnngIamttt1t2t3t4三、陵正反米轉(zhuǎn)控明制1.利用削接觸吧器的揪可逆岡線路2.可控華硅切疫換線橋路MUdIa(Ia)VT1VT3VT2VT4+-AB～MUdIa(Ia)KM1KM2KM2KM1+-AB～5．5有一沫直流鳳調(diào)速歡系統(tǒng)晨，其邀高速別時的嗎理想煮空載承轉(zhuǎn)速n0毀1=厲14截80陰r／mi替n，低眉速時扇的理燦想空酬載轉(zhuǎn)燒速n02=1訴57采r／mi做n，額迎定負(fù)鼻載時倉的轉(zhuǎn)鳴速降薪△nN＝10掠r／mi冠n。試粘畫出桑該系乘統(tǒng)的每靜特導(dǎo)性(即電起動機載的機雪械特醬性)，求萌出調(diào)健速范添圍和件靜差挺度．5．11某一揪有靜獅差調(diào)速速系澤統(tǒng)的機速度貪調(diào)節(jié)即范圍開為75爸r／mi孫n—翻15員00蘆r／mi核n，要柱求靜昨差度S＝2％，撓該系棟統(tǒng)允戴許的疊靜態(tài)昆速降喉是多撞少?如果那開環(huán)編系統(tǒng)征的靜基態(tài)速供降是10侍0r／mi其n，則移閉環(huán)律系統(tǒng)降的開伯環(huán)放李大倍摸數(shù)應(yīng)灣有多愧大?