第二章_單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

1、2單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解開環(huán)調(diào)速的缺點(diǎn)及其改進(jìn)方法。理解開環(huán)調(diào)速的缺點(diǎn)及其改進(jìn)方法。2.掌握轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的組成，能畫出其原理圖。掌握轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的組成，能畫出其原理圖。3.掌握轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，會(huì)分析其抗干擾特性。掌握轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，會(huì)分析其抗干擾特性。4.通過與開環(huán)調(diào)速相比較，掌握閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。通過與開環(huán)調(diào)速相比較，掌握閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。5.理解單閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能的理解單閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能的影響。影響。6.能在實(shí)驗(yàn)室熟練完成單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的接線與調(diào)試，會(huì)

2、測試能在實(shí)驗(yàn)室熟練完成單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的接線與調(diào)試，會(huì)測試單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。2單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課題引入課題引入-開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的局限性分析及改進(jìn)辦法開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的局限性分析及改進(jìn)辦法開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單。：結(jié)構(gòu)簡單。 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的局限性開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的局限性：抗干擾能力差，當(dāng)電機(jī)的負(fù)載或電網(wǎng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，抗干擾能力差，當(dāng)電機(jī)的負(fù)載或電網(wǎng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)隨之改變，即轉(zhuǎn)速不夠穩(wěn)定，因此開環(huán)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)隨之改變，即轉(zhuǎn)速不夠穩(wěn)定，因此開環(huán)調(diào)速只能應(yīng)用于負(fù)載相對穩(wěn)定、對調(diào)速系統(tǒng)性能要求不調(diào)速只能應(yīng)用于負(fù)載相對穩(wěn)定、對調(diào)

3、速系統(tǒng)性能要求不高的場合。高的場合。 改進(jìn)辦法改進(jìn)辦法：采用閉環(huán)控制。根據(jù)自動(dòng)控制理論，要想使被控量保持穩(wěn)采用閉環(huán)控制。根據(jù)自動(dòng)控制理論，要想使被控量保持穩(wěn)定，可將被控量反饋到系統(tǒng)的輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋閉環(huán)控定，可將被控量反饋到系統(tǒng)的輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。將直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測出來，反饋到系統(tǒng)的輸制系統(tǒng)。將直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測出來，反饋到系統(tǒng)的輸入端，可構(gòu)成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)。入端，可構(gòu)成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)。2.1 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理一、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成一、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成1給定電路給定電路2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器3觸發(fā)及功放電路

4、觸發(fā)及功放電路4整流橋與電機(jī)主回路整流橋與電機(jī)主回路5轉(zhuǎn)速檢測與反饋電路轉(zhuǎn)速檢測與反饋電路(五部分五部分)給定電壓的極性：運(yùn)算放大器具有反相給定電壓的極性：運(yùn)算放大器具有反相作用，其輸出與給定電壓極性相反，所以作用，其輸出與給定電壓極性相反，所以給定采用負(fù)給定，以保證觸發(fā)電壓為正；給定采用負(fù)給定，以保證觸發(fā)電壓為正；反饋電壓的極反饋電壓的極性：為實(shí)現(xiàn)負(fù)反性：為實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，反饋電壓的饋，反饋電壓的極性為正。極性為正。二、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理二、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理 同開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一樣，轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)速同開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一樣，轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小受轉(zhuǎn)速給定電壓大小受轉(zhuǎn)速

5、給定電壓Un*控制，給定電壓為零時(shí)，電機(jī)停止；控制，給定電壓為零時(shí)，電機(jī)停止；給定電壓增大時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速升高；給定電壓減小時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)給定電壓增大時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速升高；給定電壓減小時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降。速下降。 以升速控制為例，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理分析如下：以升速控制為例，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理分析如下：*nnnctdUUUUUUn 當(dāng)然，轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)速反饋電壓會(huì)升高，但其升值小于當(dāng)然，轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)速反饋電壓會(huì)升高，但其升值小于給定電壓增值，電壓差總體上是增大的，轉(zhuǎn)速是上升的。給定電壓增值，電壓差總體上是增大的，轉(zhuǎn)速是上升的。1、為什么開環(huán)調(diào)速采用正給定電壓，而單閉環(huán)要采用負(fù)給定電壓？、為什么開環(huán)調(diào)速采用正給定電壓，而

6、單閉環(huán)要采用負(fù)給定電壓？ 2、要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制，轉(zhuǎn)速反饋電壓的極性必需為正，若接線、要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制，轉(zhuǎn)速反饋電壓的極性必需為正，若接線時(shí)誤將其極性接反了，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？時(shí)誤將其極性接反了，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？解：以電機(jī)從靜止起動(dòng)為例分析，給定電壓增大時(shí)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程如下：解：以電機(jī)從靜止起動(dòng)為例分析，給定電壓增大時(shí)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程如下： 由于反饋電壓與給定電壓同為負(fù)，成為正反饋，只要給定電壓稍大由于反饋電壓與給定電壓同為負(fù)，成為正反饋，只要給定電壓稍大于零，經(jīng)反饋電壓疊加后，偏差電壓會(huì)越來越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速急速升高，造于零，經(jīng)反饋電壓疊加后，偏差電壓會(huì)越來越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速急速升高，造成飛車事故

7、。成飛車事故。 在轉(zhuǎn)速單閉調(diào)速實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為：給定從零增加一點(diǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)速急速在轉(zhuǎn)速單閉調(diào)速實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為：給定從零增加一點(diǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)速急速升高，再減小給定，電機(jī)轉(zhuǎn)速不減小，失控。升高，再減小給定，電機(jī)轉(zhuǎn)速不減小，失控。思考題：思考題：2.2 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能分析單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能分析一、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖一、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖是反映系穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖是反映系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，各構(gòu)統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，各構(gòu)成單元的輸入成單元的輸入-輸出關(guān)輸出關(guān)系的結(jié)構(gòu)圖。系的結(jié)構(gòu)圖。穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖是分析系穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖是分析系統(tǒng)性能、進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)統(tǒng)性能、進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算的基礎(chǔ)。算的基礎(chǔ)。比較環(huán)節(jié)：比較環(huán)節(jié)： *nnU

8、UUctpUKU2p1RKR 運(yùn)算放大器輸出：運(yùn)算放大器輸出： 為運(yùn)算放大器放大系數(shù)。為運(yùn)算放大器放大系數(shù)。 整流裝置輸出：整流裝置輸出： dsctUK U電機(jī)轉(zhuǎn)速：電機(jī)轉(zhuǎn)速： ddeUI RnC轉(zhuǎn)速反饋電壓：轉(zhuǎn)速反饋電壓： fUn為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 二、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾性分析二、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾性分析 引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的目的在于提高調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾性，保持轉(zhuǎn)引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的目的在于提高調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾性，保持轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定，那么，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是怎樣實(shí)現(xiàn)抗干擾作用的呢？速的相對穩(wěn)定，那么，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是怎樣實(shí)現(xiàn)抗干擾作用的呢？以負(fù)載電流增大為例分析如下以負(fù)載電流增大為例

9、分析如下 ：dnctdddeUI RInUUUUnC 通過這一調(diào)節(jié)可抑制轉(zhuǎn)速的下降，雖然不能做到完全阻止轉(zhuǎn)速下通過這一調(diào)節(jié)可抑制轉(zhuǎn)速的下降，雖然不能做到完全阻止轉(zhuǎn)速下降，但同開環(huán)相比，轉(zhuǎn)速的下降程度會(huì)大大降低，從而保持了轉(zhuǎn)速的降，但同開環(huán)相比，轉(zhuǎn)速的下降程度會(huì)大大降低，從而保持了轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定相對穩(wěn)定 。 同相可分析電網(wǎng)電壓下降時(shí)，系統(tǒng)的抗干擾性。電網(wǎng)電壓下降時(shí)，同相可分析電網(wǎng)電壓下降時(shí)，系統(tǒng)的抗干擾性。電網(wǎng)電壓下降時(shí)，整流裝置輸出電壓整流裝置輸出電壓Ud減小，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程如下：減小，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程如下：dnctdddeUI RUnUUUUnC 三、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜

10、特性三、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 閉環(huán)調(diào)速穩(wěn)定工作時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流之間的關(guān)系稱為閉閉環(huán)調(diào)速穩(wěn)定工作時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流之間的關(guān)系稱為閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。*nnUUUctpUKUdsctUK UddeUI RnC由穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖可知由穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖可知由上述四式不難得出由上述四式不難得出*psndee11K K URnICKCK稱為系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)。稱為系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)。pseK KKC該式稱為系統(tǒng)的靜特性方程。該式稱為系統(tǒng)的靜特性方程。靜特性與機(jī)械特性的比較靜特性與機(jī)械特性的比較-11、機(jī)械特性調(diào)速系統(tǒng)對開環(huán)而言；靜特性是對閉環(huán)系統(tǒng)而言的。兩者、機(jī)械特性調(diào)速系統(tǒng)對開環(huán)而

11、言；靜特性是對閉環(huán)系統(tǒng)而言的。兩者都表示電機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流之間的關(guān)系，即都表示電機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流之間的關(guān)系，即n=f(Id)。2、一條機(jī)械特性曲線對應(yīng)于一個(gè)不變的電樞電壓；而一條靜特性曲線、一條機(jī)械特性曲線對應(yīng)于一個(gè)不變的電樞電壓；而一條靜特性曲線對應(yīng)于對應(yīng)于 一個(gè)不變的給定電壓。一個(gè)不變的給定電壓。3、如右圖所示，設(shè)電機(jī)開始工、如右圖所示，設(shè)電機(jī)開始工作于作于A點(diǎn)，當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，點(diǎn)，當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)工作的原理是不開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)工作的原理是不同的：同的：(1)開環(huán)系統(tǒng)，給定不變，電樞電開環(huán)系統(tǒng)，給定不變，電樞電壓就不變，電流增加，工作點(diǎn)將壓就不變，電流增加，工作點(diǎn)將沿最下面

12、那條機(jī)械特性向下移動(dòng)沿最下面那條機(jī)械特性向下移動(dòng)(2)而對于閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，給定不變，電流增加時(shí)，系統(tǒng)有維持轉(zhuǎn)速不而對于閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，給定不變，電流增加時(shí)，系統(tǒng)有維持轉(zhuǎn)速不下降的趨勢，通過調(diào)節(jié)，電樞電壓升高，工作點(diǎn)將移至下降的趨勢，通過調(diào)節(jié)，電樞電壓升高，工作點(diǎn)將移至B、C或或D。ABCD所在直線就是閉環(huán)系統(tǒng)的在該給定電壓下的一條靜特性曲線。所在直線就是閉環(huán)系統(tǒng)的在該給定電壓下的一條靜特性曲線。靜特性與機(jī)械特性的比較靜特性與機(jī)械特性的比較-24、靜特性的硬度要比機(jī)械特性硬得多。、靜特性的硬度要比機(jī)械特性硬得多。這一點(diǎn)從特性方程也可看出：這一點(diǎn)從特性方程也可看出：開環(huán)機(jī)械特性：開環(huán)機(jī)械特性：*ps

13、ndee11K K URnICKCKdeedURnICCeRkC斜率：斜率：閉環(huán)靜特性：閉環(huán)靜特性：e1RkCK斜率：斜率：可見閉環(huán)靜特性斜率比開環(huán)機(jī)械特性小得多?？梢婇]環(huán)靜特性斜率比開環(huán)機(jī)械特性小得多。思考題：思考題：2開環(huán)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性有何相同之處和不同之處？開環(huán)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性有何相同之處和不同之處？1怎樣通過實(shí)驗(yàn)測試閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性曲線？怎樣通過實(shí)驗(yàn)測試閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性曲線？四、閉環(huán)調(diào)速與開環(huán)調(diào)速的比較四、閉環(huán)調(diào)速與開環(huán)調(diào)速的比較*psndee11K K URnICKCKdbe1I RnK CddeUI RnCdkeI RnCkb1nnKkb1ssKbk1DK D

14、靜特性方程：靜特性方程：閉環(huán)轉(zhuǎn)速降閉環(huán)轉(zhuǎn)速降機(jī)械特性方程：機(jī)械特性方程：開環(huán)轉(zhuǎn)速降開環(huán)轉(zhuǎn)速降 閉環(huán)靜特性比開環(huán)機(jī)械特性硬得多。負(fù)載電流相等時(shí)閉環(huán)靜特性比開環(huán)機(jī)械特性硬得多。負(fù)載電流相等時(shí) 閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要比開環(huán)小得多。理想空載轉(zhuǎn)速相等時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要比開環(huán)小得多。理想空載轉(zhuǎn)速相等時(shí)， 閉環(huán)系統(tǒng)可比開環(huán)有更大的調(diào)速范圍。靜差率相等時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可比開環(huán)有更大的調(diào)速范圍。靜差率相等時(shí)， 閉環(huán)系統(tǒng)比開環(huán)系統(tǒng)的抗干擾性能好。閉環(huán)系統(tǒng)比開環(huán)系統(tǒng)的抗干擾性能好。 可見，增大開環(huán)放大倍數(shù)可見，增大開環(huán)放大倍數(shù)K對改善調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能有利，即靜對改善調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能有利，即靜差率減小、硬度提高、調(diào)速

15、范圍增大；但是，開環(huán)放大系數(shù)差率減小、硬度提高、調(diào)速范圍增大；但是，開環(huán)放大系數(shù)K過大系統(tǒng)過大系統(tǒng)會(huì)變得不穩(wěn)定，即動(dòng)態(tài)性能變差了。這就是控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性會(huì)變得不穩(wěn)定，即動(dòng)態(tài)性能變差了。這就是控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能之間的相互制約性。能之間的相互制約性。 思考題：思考題：2從調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能方面考慮，系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)從調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能方面考慮，系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K是大是大點(diǎn)好，還是小點(diǎn)好？從動(dòng)態(tài)性能方面考慮呢？點(diǎn)好，還是小點(diǎn)好？從動(dòng)態(tài)性能方面考慮呢？1同開環(huán)調(diào)速相比，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)有什么優(yōu)點(diǎn)？同開環(huán)調(diào)速相比，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)有什么優(yōu)點(diǎn)？五、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本特征五、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

16、的基本特征 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器時(shí)，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是有靜差的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器時(shí)，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是有靜差的。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有三個(gè)基本特征閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有三個(gè)基本特征: 被控量總是跟隨給定量變化。被控量總是跟隨給定量變化。 即轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓變化。即轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓變化。 閉環(huán)系統(tǒng)對作用于閉環(huán)內(nèi)前向通道上的干擾有調(diào)節(jié)作用。閉環(huán)系統(tǒng)對作用于閉環(huán)內(nèi)前向通道上的干擾有調(diào)節(jié)作用。而作用于而作用于 閉環(huán)外或非前向通道上的干擾沒有調(diào)節(jié)作用。閉環(huán)外或非前向通道上的干擾沒有調(diào)節(jié)作用。2閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對什么樣的干擾有調(diào)節(jié)作用？閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對什么樣的干擾有調(diào)節(jié)作用？試舉例說明。試舉例說明。1什么是有靜差調(diào)速系統(tǒng)？什么

17、是有靜差調(diào)速系統(tǒng)？思考題：思考題：2.3 無靜差調(diào)速系統(tǒng)無靜差調(diào)速系統(tǒng)一、調(diào)節(jié)器及其特性一、調(diào)節(jié)器及其特性無靜差調(diào)速系統(tǒng)無靜差調(diào)速系統(tǒng)：調(diào)速系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋與轉(zhuǎn)速給：調(diào)速系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋與轉(zhuǎn)速給定的值相等，調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓等于零，這種調(diào)速系統(tǒng)稱為無靜定的值相等，調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓等于零，這種調(diào)速系統(tǒng)稱為無靜差調(diào)速系統(tǒng)。差調(diào)速系統(tǒng)。有靜差調(diào)速與無靜差調(diào)速的區(qū)別在于調(diào)節(jié)器的選擇不同，從而引起系有靜差調(diào)速與無靜差調(diào)速的區(qū)別在于調(diào)節(jié)器的選擇不同，從而引起系統(tǒng)的特性不同。統(tǒng)的特性不同。調(diào)節(jié)器是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電路單元。調(diào)節(jié)器是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電路單元。下面以比例

18、調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器、比例下面以比例調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器、比例-積分調(diào)節(jié)器三種調(diào)節(jié)器積分調(diào)節(jié)器三種調(diào)節(jié)器為例介紹其電路構(gòu)成及其特性。為例介紹其電路構(gòu)成及其特性。1、比例調(diào)節(jié)器、比例調(diào)節(jié)器 (簡稱簡稱P調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器)(1)電路圖電路圖(2)輸入輸入-輸出特性輸出特性*opnnpUKUUKU 2p1RKR為比例調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)為比例調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù) (3)調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)輸出隨時(shí)跟隨輸入，控制調(diào)節(jié)速度快；輸出隨時(shí)跟隨輸入，控制調(diào)節(jié)速度快；調(diào)節(jié)器的輸入偏差一般不為零，只調(diào)節(jié)器的輸入偏差一般不為零，只能實(shí)現(xiàn)有靜差控制。能實(shí)現(xiàn)有靜差控制。2、積分調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器 (簡稱簡稱I調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器)(1)電

19、路圖電路圖(2)輸入輸入-輸出特性輸出特性1TRC為積分時(shí)間常數(shù)為積分時(shí)間常數(shù) (3)調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)輸入偏差大于零，輸出增大；偏差等于輸入偏差大于零，輸出增大；偏差等于零，輸出保持；偏差小于零，輸出減小。零，輸出保持；偏差小于零，輸出減小。穩(wěn)定狀態(tài)下穩(wěn)定狀態(tài)下(輸入、輸出均不變輸入、輸出均不變)，輸，輸入偏差為零，可實(shí)現(xiàn)無靜差控制。入偏差為零，可實(shí)現(xiàn)無靜差控制。o1dUu tT 由輸入由輸入-輸出響應(yīng)曲線知：當(dāng)輸入偏差輸出響應(yīng)曲線知：當(dāng)輸入偏差為定值時(shí)，輸出呈直線增長；當(dāng)輸入偏為定值時(shí)，輸出呈直線增長；當(dāng)輸入偏差為零時(shí)，輸出保持。差為零時(shí)，輸出保持。輸出不能馬上跟隨輸入變化，控制響輸

20、出不能馬上跟隨輸入變化，控制響應(yīng)較慢。應(yīng)較慢。3、比例、比例-積分調(diào)節(jié)器積分調(diào)節(jié)器 (簡稱簡稱PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器)(1)電路圖電路圖(2)輸入輸入-輸出特性輸出特性(3)調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)同時(shí)具有同時(shí)具有P調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)器和I調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)，即調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)，即既能實(shí)現(xiàn)無靜差控制，控制響應(yīng)速度也較既能實(shí)現(xiàn)無靜差控制，控制響應(yīng)速度也較快?？?。采用采用PI調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)具有較好的調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，因此動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，因此PI調(diào)節(jié)器應(yīng)用調(diào)節(jié)器應(yīng)用廣泛。廣泛。PI調(diào)節(jié)器的輸入調(diào)節(jié)器的輸入-輸出特性是輸出特性是P調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)器和I調(diào)節(jié)器的特性疊加：積分作用之前先經(jīng)比調(diào)節(jié)器的特性疊

21、加：積分作用之前先經(jīng)比例放大，輸出比例放大，輸出比I調(diào)節(jié)器響應(yīng)快；輸出穩(wěn)調(diào)節(jié)器響應(yīng)快；輸出穩(wěn)定時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸入端偏差為零，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸入端偏差為零，可實(shí)現(xiàn)無靜差控制。無靜差控制。op1UKUUdtT 要說明的是，純積分調(diào)節(jié)器只是一種理論的模型，實(shí)際實(shí)現(xiàn)較難，要說明的是，純積分調(diào)節(jié)器只是一種理論的模型，實(shí)際實(shí)現(xiàn)較難，一般不單獨(dú)應(yīng)用。一般不單獨(dú)應(yīng)用。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器比例調(diào)節(jié)器時(shí)可實(shí)現(xiàn)時(shí)可實(shí)現(xiàn)有靜差調(diào)有靜差調(diào)速速；若要實(shí)現(xiàn)；若要實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速無靜差調(diào)速，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)采用，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)采用PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器。除了前面介紹的三種調(diào)節(jié)器之外

22、，還要兩種調(diào)節(jié)器除了前面介紹的三種調(diào)節(jié)器之外，還要兩種調(diào)節(jié)器-比例比例-微分微分(PD)調(diào)節(jié)器和比例調(diào)節(jié)器和比例-積分積分-微分微分(PID)調(diào)節(jié)器，本書直流調(diào)速系統(tǒng)部分沒用到調(diào)節(jié)器，本書直流調(diào)速系統(tǒng)部分沒用到它們，暫不介紹。它們，暫不介紹。二、無靜差調(diào)速系統(tǒng)二、無靜差調(diào)速系統(tǒng)1、實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速的條件、實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速的條件 (必需同時(shí)滿足以下二個(gè)條件必需同時(shí)滿足以下二個(gè)條件)：(2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器。(1)采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋；采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋；2、單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)原理圖、單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)原理圖(觀察對比，指出與有靜差調(diào)速系統(tǒng)的異同觀察對比，指出與有靜差調(diào)速系統(tǒng)的

23、異同)3、單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖* *n nn nU U = = U U- - U U = = 0 0* *n nn nU U= = U U= =n n無靜差調(diào)速系達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是調(diào)節(jié)無靜差調(diào)速系達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是調(diào)節(jié)器的輸入偏差為零，即器的輸入偏差為零，即或或這就是無靜差調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程。這就是無靜差調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程。思考題：思考題：如上圖示，給定為如上圖示，給定為10V時(shí)，電機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為時(shí)，電機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為1000r/min，則轉(zhuǎn)速反饋系，則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)等于數(shù)等于 。*nn121200(r/

24、min)0.01UUnNNaeN22055 10.111500UI RCndeda0.11 120050 1182(V)UC nI R dcts1824.55(V)40UUKddaeUI RnC由由得得1實(shí)現(xiàn)無靜調(diào)速的條件是什么？實(shí)現(xiàn)無靜調(diào)速的條件是什么？思考題：思考題：2無靜差調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，若負(fù)載加重了（即負(fù)載無靜差調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，若負(fù)載加重了（即負(fù)載電流增大），系統(tǒng)再次達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)，（電流增大），系統(tǒng)再次達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)，（1）電動(dòng)機(jī)）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速如何變化？（的轉(zhuǎn)速如何變化？（2）整流裝置輸出電壓如何變化？（）整流裝置輸出電壓如何變化？（3）調(diào)節(jié)器的輸出如何變化？調(diào)節(jié)器的輸出

25、如何變化？一、要知道實(shí)驗(yàn)做什么？一、要知道實(shí)驗(yàn)做什么？1.調(diào)速系統(tǒng)線路連接調(diào)速系統(tǒng)線路連接實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)：實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)：2.測試開環(huán)機(jī)械特性和單閉環(huán)靜特性測試開環(huán)機(jī)械特性和單閉環(huán)靜特性二、要知道怎么做？二、要知道怎么做？做好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備是關(guān)鍵。做好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備是關(guān)鍵。預(yù)習(xí)什么？預(yù)習(xí)到什么程度呢？預(yù)習(xí)什么？預(yù)習(xí)到什么程度呢？1、能熟練畫出單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。、能熟練畫出單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。2、自學(xué)附錄，知道用、自學(xué)附錄，知道用哪些掛件？用哪些電路模塊？功能是什么？怎么接線哪些掛件？用哪些電路模塊？功能是什么？怎么接線 ？3、紙、紙上談兵：能把系統(tǒng)原理圖轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)接線圖，并能畫出來。上談

26、兵：能把系統(tǒng)原理圖轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)接線圖，并能畫出來。4、預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)2.4章節(jié)，能有條理地說出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和對應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作步驟。章節(jié)，能有條理地說出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和對應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作步驟。三、要知道實(shí)驗(yàn)應(yīng)該得到怎樣的結(jié)果？三、要知道實(shí)驗(yàn)應(yīng)該得到怎樣的結(jié)果？四、怎樣寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告？寫什么？四、怎樣寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告？寫什么？2.4 單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)3.測試系統(tǒng)參數(shù)測試系統(tǒng)參數(shù) 、 和sKpK特別說明特別說明直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是階梯式的實(shí)驗(yàn)，由簡單到復(fù)雜，層層遞進(jìn)。直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是階梯式的實(shí)驗(yàn)，由簡單到復(fù)雜，層層遞進(jìn)。熟練掌握前一實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)和技能是開展下一實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)和前提。熟練掌握前一實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)和技能是開展下一實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)和前提。單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)同開環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)相比，兩者主電路相同，只單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)同開環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)相比，兩者主電路相同，只是控制電路增加一個(gè)轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)。是控制電