機電傳動控制課件

機電傳動控制課件第一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類開環(huán)控制系統(tǒng)：只有控制量(輸入量)對被控制量(輸出量)的單向控制作用，而不存在被控制量對控制量的影響和聯(lián)系．閉環(huán)控制系統(tǒng)：其特點是輸入量與輸出量之間既有正向的控制作用，又有反向的反饋控制作用，形成一個閉環(huán)。故又稱閉環(huán)控制系統(tǒng)或反饋控制系統(tǒng)。一、自動控制系統(tǒng)分類：（1）從組成原理上分類第二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六特點：系統(tǒng)簡單；控制精度不高。閉環(huán)控制系統(tǒng)：開環(huán)控制系統(tǒng)：特點：系統(tǒng)較復(fù)雜；控制精度高。第一節(jié)機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類一、自動控制系統(tǒng)分類：（1）從組成原理上分類（2）按反饋方式的不同，可分為轉(zhuǎn)速負反饋、電勢負反饋、電壓負反饋及電流正反饋控制系統(tǒng)；（3）按系統(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)；第三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六（4）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)。（5）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)。（6）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)；（7）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)。第一節(jié)機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類一、自動控制系統(tǒng)分類：第四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六二、一般自動控制系統(tǒng)組成：給定環(huán)節(jié)

放大調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)被調(diào)對象

被調(diào)量

擾動測量環(huán)節(jié)比較Ug+

—EBRn第一節(jié)機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類第五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六第二節(jié)機電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇一、調(diào)速方法純機械方法調(diào)速:

通過變速齒輪箱或幾套變速皮帶輪或其他變速機構(gòu)來實現(xiàn)；純電氣方法調(diào)速:通過改變電動機的機械持性實現(xiàn)，這時機械變速機構(gòu)簡單、只一套變速齒輪或皮帶輪；電氣與機械配合調(diào)速:

用電動機來得到多種轉(zhuǎn)速，同時，又用機械變速機構(gòu)的換檔來進行變速。電氣調(diào)速優(yōu)點：簡化機械變速機構(gòu)，提高傳動效率,操作簡單。易于獲得無級調(diào)速，便于實現(xiàn)遠距離控制和自動控制，因此，在生產(chǎn)機械中廣泛應(yīng)用。第六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六二.技術(shù)指標(biāo)要求

靜態(tài)指標(biāo)：

1）調(diào)速范圍：D=nmax/nmin2）靜差度：S=n0-nN/n0用來表示生產(chǎn)機械的相對穩(wěn)定性；3）調(diào)速的平滑性，通常用兩個相鄰調(diào)速級的轉(zhuǎn)速差來衡量。第二節(jié)機電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇第七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六

動態(tài)指標(biāo)：

1）最大超調(diào)量過渡過程時間T振蕩次數(shù)N第二節(jié)機電傳動控制系統(tǒng)調(diào)速方案選擇第八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六第三節(jié)晶閘管電動機直流傳動控制系統(tǒng)

分類：G—M，SCR--M第九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六1.有靜差調(diào)速系統(tǒng)（轉(zhuǎn)速負反饋）自動調(diào)節(jié)過程:Ug一定時,TL

UfUdnU

UKn

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六

開環(huán)時

Ug一定時

若n0f=n0時

閉環(huán)時

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六開環(huán):

若nmax和S2不變時閉環(huán):增大K是減小靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落，擴大D的有效措施。

轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)能克服擾動作用（如負載變化、電動機勵磁的變化、晶閘管電源電壓的變化）對電動機轉(zhuǎn)速的影響。但測量元件本身的誤差對電動機轉(zhuǎn)速的影響是無法克服的。

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六

結(jié)論：

閉環(huán)系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差度S的條件下，能夠提高D，為此付出的代價是增設(shè)檢測反饋裝置和放大器。

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六2.有靜差調(diào)速系統(tǒng)（電壓負反饋）

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六

有靜差調(diào)速系統(tǒng)（電壓負反饋）特點：（1）采用電位計取電壓量，線路簡單；（2）穩(wěn)速效果不好，主要用作防止過壓，改善動態(tài)特性、加快過渡過程；（3）對由于電樞電阻而引起的降壓不能補償（反饋環(huán)外），U=E+IaR。

有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例放大器，所以系統(tǒng)總存在靜差。若采用PI放大器則可實現(xiàn)無靜差系統(tǒng)。

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六3、無靜差調(diào)速系統(tǒng)（轉(zhuǎn)速負反饋）

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六1）無差元件PI調(diào)節(jié)器：P：響應(yīng)快，反應(yīng)快速性；I：響應(yīng)慢，穩(wěn)態(tài)無靜差。

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2）自動調(diào)節(jié)過程:調(diào)節(jié)初期，P調(diào)節(jié)起主要作用，使轉(zhuǎn)速迅速回升，

反應(yīng)了系統(tǒng)的快速性；調(diào)節(jié)末期，I調(diào)節(jié)起主要作用，最終消除偏差，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無靜差。第十八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六1、調(diào)節(jié)初期，P調(diào)節(jié)起主要作用，使轉(zhuǎn)速迅速回升，

反應(yīng)了系統(tǒng)的快速性；調(diào)節(jié)末期，I調(diào)節(jié)起主要作

用，最終消除偏差，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無靜差。既能獲

得較高的靜態(tài)精度，又具有較快的動態(tài)響應(yīng)。2、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無靜差，但動態(tài)過程中有偏差，即動態(tài)速

降。3、實際的無靜差調(diào)速系統(tǒng)由于放大器、檢測裝置的誤

差存在，還是有一定的偏差。結(jié)論：

一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第十九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六1.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

二、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

由PI調(diào)節(jié)器組成的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)，可以滿足一般生產(chǎn)機械的要求，但有些負載要求正反轉(zhuǎn)，啟制動（如龍門刨床），為了提高生產(chǎn)效率，過渡過程越短越好。由T=KmIa

知：若保證Ia=Imax則過渡過程最短。單閉環(huán)系統(tǒng)只保證n恒定，而對I沒有控制。反饋控制規(guī)律：要想保持某量不變，則引入該量的負反饋。因此，可在轉(zhuǎn)速環(huán)基礎(chǔ)上增加一個電流環(huán)，形成雙閉環(huán)系統(tǒng)。

第三節(jié)晶閘管電動機直流傳動控制系統(tǒng)第二十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六速度負反饋（速度環(huán)）電流負反饋（電流環(huán)）2.組成：1）雙環(huán)：轉(zhuǎn)速環(huán)--外環(huán)，電流環(huán)--內(nèi)環(huán)； 2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，電流調(diào)節(jié)器ACR都是PI結(jié)構(gòu)。ASR的輸出信號作為ACR的輸入信號，ACR的輸出信號Uk控制整流器，從而控制Udn。

二、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第二十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六3.靜態(tài)分析:ASR、ACR都是具有限幅的PI調(diào)節(jié)器，特點：調(diào)節(jié)器一旦飽和，輸出為恒值，輸出信號不再受輸入信號變化的影響；只有當(dāng)輸入信號為負值時，調(diào)節(jié)器退飽和，輸出信號才受輸入信號的控制。

二、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第二十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六3.靜態(tài)分析:

在雙閉環(huán)中，ASR有兩種狀態(tài)：飽和，不飽和狀態(tài)。ACR只有一種狀態(tài)：不飽和。1）開始時，系統(tǒng)加Ugn，因n不能立即建立，則Ufn→0，偏差電壓很大。ASR進入飽和狀態(tài)，輸出最大值Ugi=Ugimax，相當(dāng)于轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，只有電流環(huán)，系統(tǒng)進行恒電流無靜差調(diào)節(jié)。

二、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第二十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六3.靜態(tài)分析:

在雙閉環(huán)中，ASR有兩種狀態(tài)：飽和，不飽和狀態(tài)。ACR只有一種狀態(tài)：不飽和。1）開始時，系統(tǒng)加Ugn，因n不能立即建立，則Ufn→0，偏差電壓很大。ASR進入飽和狀態(tài)，輸出最大值Ugi=Ugimax，相當(dāng)于轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，只有電流環(huán)，系統(tǒng)進行恒電流無靜差調(diào)節(jié)。2）當(dāng)達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，電動機轉(zhuǎn)速因慣性出現(xiàn)超調(diào)，ASR退飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)起作用，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)節(jié)。穩(wěn)態(tài)時，偏差電壓、偏差電流為0，n恒定，電動機穩(wěn)定運行。

二、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第二十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六I電流上升階段：突加Ugn，n不能突變，偏差電壓很大，ASR飽和。給ACR提供一個恒定的給定信號，建立起I。只有電流環(huán)起作用，當(dāng)Ia>IL有n。II恒流升速階段：當(dāng)I=Imax,在PI作用下,ACR恒流調(diào)節(jié),n線性增加。III轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段：當(dāng)Ufn>Ugn,ASR退飽和，雙環(huán)作用,直到穩(wěn)定狀態(tài).4.動態(tài)分析:第二十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六

轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)特點：

系統(tǒng)的調(diào)整性能好、有很硬的靜持性，基本上無

靜差；

動態(tài)響應(yīng)快，啟動時間短；兩個調(diào)節(jié)器可分別設(shè)計．調(diào)整方便(先調(diào)電流環(huán)，

再調(diào)速度環(huán))；系統(tǒng)的抗干擾能力強。所以，它在自動調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

二、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第二十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期六