1运动控制系统的任务是通过对电动机 电压、电流、频率 等输入电量的控制,来改变工作机械 的转矩、速度、位移 等机械量,使各种工作机械按人们期望的要求运行,以满足生产工艺及其 他应用的需要。(运动控制系统框图) 运动控制系统的控制对象为 电动机,运动控制的目的是控制电动机的转速和转角 ,要控制转 速和转角,唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩,使转速变化率按人们期望的规律变化。因 此,转矩控制 是运动控制的根本问题。 第1章 可控直流电源-电动机系统 内容提要 相控整流器-电动机调速系统 直流PWM变换器-电动机系统 调速系统性能指标 1相控整流器-电动机调速系统原理 2?晶闸管可控整流器的特点 (1 )晶闸管可控整流器的功率放大倍数在 104以上,其门极电流可以直接用电子控制。 (2 )晶闸管的控制作用是毫秒级的,系统的动态性能得到了很大的改善。 晶闸管可控整流器的不足之处 晶闸管是单向导电的,给电机的可逆运行带来困难。 晶闸管对过电压、过电流和过高的 du/dt与di/dt都十分敏感,超过允许值时会损坏晶闸管。 在交流侧会产生较大的谐波电流,引起电网电压的畸变。需要在电网中增设无功补偿装置和谐 波滤波装置。 V-M系统机械特4?最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间,它与交流电源频率和晶 闸管整流器的类型有关。 ( 1)直流脉宽变换器根据 PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类 (2)简单的不可逆 PWM变换器-直流电动机系统 (3 )有制动电流通路的不可 逆PWM-直流电动机系统 (4 )桥式可逆PWM变换器 (5) 双极式控制的桥式可逆 PWM变换器的优点 双极式控制方式的不足之处 (6) 直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题 ”。(7)直流PWM调速系统的机械特性 生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为 调速范围,用字 母D来表示(D的表达式) 当系统在 某一转速下运行时,负载由 理想空载增加到额定值时电动机转速的变化率,称为 静差 率So D与s的相互约束关系 对系统的调速精度要求越高,即要求 s越小,则可达到的 D必定越小。 当要求的D越大时,则所能达到的调速精度就越低,即 s越大,所以这是一对矛盾的指标。 第二章闭环控制的直流调速系统 内容提要 转速单闭环直流调速系统 转速、电流双闭环直流调速系统 调节器的设计方法 异步电动机从定子传入转子的电磁功率可分成两部分:一部分是机械轴上输出的机械功率; 另一部分是与转差率成正比的转差功率。 .异步电动机按调速性能分类第一类基于稳态模型,动 态性能要求不高,例如转速开环的变压变频调速系统和转速闭环的转差频率控制系统。而另一 类则基于动态模型,动态性能要求高,例如矢量控制系统和直接转矩控制系统。 同步电动机的调速:同步电动机的转差率恒为零,从定子传入的电磁功率全部变为机械轴上输 出的机械功率,只能是转差功率不变型的调速系统。同步电动机的调速只能通过改变同步转速 来实现, 由于同步电动机极对数是固定的,只能采用变压变频调速。 2?反馈控制的基本思想 3?开环与闭环调速系统的区别: 1差率约束下,闭环系统的调速范围为开环系统的( 1+K )倍 4?反馈控制规律 电流截止负反馈。 积分控制规律和比例控制规律的区别在于: 。7.在阶跃输入作用之下,比例调节器的输出可以立即响应,而积分调节器的输出只能逐渐地 变化,调速系统一般应具有快与准的性能,即系统既是静态无差又具有快速响应的性能。实现 的方法是把比例和积分两种控制结合起来,组成比例积分调节器( PI)。 对于经常正、反转运行的调速系统,应尽量缩短起、制动过程的时间,完成 时间最优控制。 即在过渡过程中始终保持转矩为允许的最大值,使直流电动机以最大的加速度加、减速。到达 给定转速时,立即让电磁转矩与负载转矩相平衡,从而转入稳态运行。 9.( 1)双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波 (2 )双闭环系统在起、制动过程中,电流闭环起作用,保持电流恒定,缩小系统的过渡过程时 间。一旦到达给定转速,系统自动进入转速控制方式,转速闭环起主导作用,而电流内环则起 跟随作用,使实际电流快速跟随给定值(转速调节器的输出) ,以保持转速恒定。 (3) 系统的静特性 当转速调节器不饱和时表现出来的静特性是转速双闭环系统的静特性,表现为转速无静差; 转速调节器饱和时表现出来的静特性是电流单闭环系统的静特性,表现为电流无静差,电流给 定值是转速调节器的限幅值。 (4) 转速调节器的作用归纳为 电流调节器的作用归纳为 10香农(Shannon)采样定理规定:如果随时间变化的模拟信号的最高频率为 fmax,只要按 照f2fmax采样频率进行采样,则取出的样品序列就可以代表(或恢复)模拟信号 常用的阶跃响应跟
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