電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) -運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 看-

電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)1----運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上 海

大

學(xué)

陳伯時(shí)機(jī)械工業(yè)出版社緒

論2·運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（Motion

Control

System）也可稱作電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)（ControlSystems

of

Electric

Drive）?！み\(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)電壓、電流、頻率等輸入電量的控制，來(lái)改變工作機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、速度、位移等機(jī)械量，使各種工作機(jī)械按人們期望的要求運(yùn)行，以滿足生產(chǎn)工藝及其他應(yīng)用的需要。0.1運(yùn)動(dòng)控制及其相關(guān)學(xué)科·現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制已成為電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、控制理論、信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)等多門學(xué)科相互交叉的綜合性學(xué)科。圖0-1運(yùn)動(dòng)控制及其相關(guān)學(xué)科31．電機(jī)學(xué)4·電動(dòng)機(jī)是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理決定了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和運(yùn)行性能，新型電機(jī)的發(fā)明就會(huì)帶出新的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。2．電力電子技術(shù)5·以電力電子器件為基礎(chǔ)的功率放大與變換裝置是弱電控制強(qiáng)電的媒介，在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中作為電動(dòng)機(jī)的可控電源，其輸出電源質(zhì)量直接影響運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和性能。3．控制理論6·控制理論是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，是指導(dǎo)系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的依據(jù)。控制系統(tǒng)實(shí)際問(wèn)題的解決常常能推動(dòng)理論的發(fā)展，而新的控制理論的誕生，又為研究和設(shè)計(jì)各種新型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。4．微電子技術(shù)7·各種高性能的大規(guī)模或超大規(guī)模的集成電路，方便和簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)及調(diào)試工作，提高了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性。高速、大內(nèi)存容量、多功能的微處理器或單片微機(jī)的問(wèn)世，使各種復(fù)雜的控制算法在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用成為可能，并大大提高了控制精度。5．計(jì)算機(jī)控制技術(shù)8·計(jì)算機(jī)控制可以實(shí)現(xiàn)不同于一般線性調(diào)節(jié)的控制規(guī)律，達(dá)到模擬控制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的控制功能和效果?！び?jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用使對(duì)象參數(shù)辨識(shí)、控制系統(tǒng)的參數(shù)自整定和自學(xué)習(xí)、智能控制、故障診斷等成為可能，大大提高了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的智能化和系統(tǒng)的可靠性。6．信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)9·運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的本質(zhì)是反饋控制，即根據(jù)給定和輸出的偏差實(shí)施控制，最終縮小或消除偏差，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)需通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，構(gòu)成反饋控制，并進(jìn)行故障分析和故障保護(hù)。技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展的四個(gè)特征：10·1．全控型電力電子器件取代半控型器件，變換技術(shù)由相位控制轉(zhuǎn)變成脈寬調(diào)制；·2．模擬電子控制基本上讓位于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制；·3．交流運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)逐步取代直流運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；·4．計(jì)算機(jī)仿真與輔助設(shè)計(jì)逐步溶入運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能分析與設(shè)計(jì)中。0.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成圖0-2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成111．電動(dòng)機(jī)12·運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象為電動(dòng)機(jī)，從電動(dòng)機(jī)類型上看可分為直流電動(dòng)機(jī)、交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（又稱作交流異步電動(dòng)機(jī)）和交流同步電動(dòng)機(jī)，從用途上看可分為用于調(diào)速系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和用于伺服系統(tǒng)的伺服電動(dòng)機(jī)。2．功率放大與變換裝置13·功率放大與變換裝置有電機(jī)型、電磁型、電力電子型等，現(xiàn)在多用電力電子型的。電力電子器件經(jīng)歷了由半控型向全控型、由低頻開(kāi)關(guān)向高頻開(kāi)關(guān)、由分立的器件向具有復(fù)合功能的功率模塊發(fā)展的過(guò)程。3．控制器14·控制器分模擬控制器和數(shù)字控制器兩類，也有模數(shù)混合的控制器，現(xiàn)在已越來(lái)越多地采用全數(shù)字控制器。4．信號(hào)檢測(cè)與處理15·運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的反饋信號(hào)是電壓、電流、轉(zhuǎn)速和位置，為了真實(shí)可靠地得到這些信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)功率電路（強(qiáng)電）和控制器（弱電）之間的電氣隔離，需要相應(yīng)的傳感

器。電壓、電流傳感器的輸出信號(hào)多為連續(xù)

的模擬量，而轉(zhuǎn)速和位置傳感器的輸出信號(hào)

因傳感器的類型而異，可以是連續(xù)的模擬量，也可以是離散的數(shù)字量。轉(zhuǎn)矩控制是運(yùn)動(dòng)控制的根本問(wèn)題16·運(yùn)動(dòng)控制的目的是控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，對(duì)于直線