自動(dòng)控制系統(tǒng)

2023/10/121第四章可逆調(diào)速控制系統(tǒng)和全數(shù)字調(diào)速控制器2023/10/122第四章可逆調(diào)速控制系統(tǒng)和全數(shù)字調(diào)速控制器本講主要內(nèi)容：

第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真

二、典型配合控制系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程分析第432講2023/10/123第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)仿真二、典型配合控制系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程分析2、過(guò)渡過(guò)程分析2023/10/124第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)仿真二、典型配合控制系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程分析2、過(guò)渡過(guò)程分析2023/10/125第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)仿真二、典型配合控制系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程分析2、過(guò)渡過(guò)程分析如果轉(zhuǎn)速給定突然變零，實(shí)驗(yàn)解析結(jié)果如右圖所示。2023/10/126第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)仿真二、典型配合控制系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程分析2、過(guò)渡過(guò)程分析如果轉(zhuǎn)速給定突然變零，實(shí)驗(yàn)解析結(jié)果如右圖所示。2023/10/127

2、過(guò)渡過(guò)程分析發(fā)生變化的時(shí)序順序如下：

由于速度調(diào)節(jié)器的飽和限幅特性：當(dāng)電樞電流超調(diào)后電流調(diào)節(jié)器進(jìn)入短暫的恒流調(diào)節(jié)狀態(tài)。2023/10/128

2、過(guò)渡過(guò)程分析

①當(dāng)控制系統(tǒng)在t1時(shí)刻接到停車命令后，會(huì)立即變零。但是，由于機(jī)械慣性轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)不可能立即發(fā)生，造成速度調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)立即等于轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，導(dǎo)致ASR的輸出立即達(dá)到反向飽和狀態(tài)。2023/10/129

2、過(guò)渡過(guò)程分析

①當(dāng)控制系統(tǒng)在t1時(shí)刻接到停車命令后，會(huì)立即變零。但是，由于機(jī)械慣性轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)不可能立即發(fā)生，造成速度調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)立即等于轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，導(dǎo)致ASR的輸出立即達(dá)到反向飽和狀態(tài)。△Un2023/10/1210

2、過(guò)渡過(guò)程分析

①當(dāng)控制系統(tǒng)在t1時(shí)刻接到停車命令后，會(huì)立即變零。但是，由于機(jī)械慣性轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)不可能立即發(fā)生，造成速度調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)立即等于轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，導(dǎo)致ASR的輸出立即達(dá)到反向飽和狀態(tài)。2023/10/1211

2、過(guò)渡過(guò)程分析

②由于ACR的給定信號(hào)和反饋信號(hào)此時(shí)的極性相同，又導(dǎo)致ACR產(chǎn)生反向飽和。2023/10/1212

2、過(guò)渡過(guò)程分析

②由于ACR的給定信號(hào)和反饋信號(hào)此時(shí)的極性相同，又導(dǎo)致ACR產(chǎn)生反向飽和。△Ui2023/10/1213

2、過(guò)渡過(guò)程分析

②由于ACR的給定信號(hào)和反饋信號(hào)此時(shí)的極性相同，又導(dǎo)致ACR產(chǎn)生反向飽和。2023/10/1214

2、過(guò)渡過(guò)程分析③由于電感上的電流不能發(fā)生突變,所以盡管反組橋觸發(fā)角在整流區(qū)但外部條件還沒(méi)有滿足，故此時(shí)屬于待整流狀態(tài)。而正組橋由于此時(shí)觸發(fā)角在逆變區(qū)，而電流方向又沒(méi)有發(fā)生變化，所以此時(shí)稱為本橋逆變狀態(tài)。

③2023/10/1215

2、過(guò)渡過(guò)程分析③由于電感上的電流不能發(fā)生突變,所以盡管反組橋觸發(fā)角在整流區(qū)但外部條件還沒(méi)有滿足，故此時(shí)屬于待整流狀態(tài)。而正組橋由于此時(shí)觸發(fā)角在逆變區(qū)，而電流方向又沒(méi)有發(fā)生變化，所以此時(shí)稱為本橋逆變狀態(tài)。

③2023/10/1216

2、過(guò)渡過(guò)程分析③由于電感上的電流不能發(fā)生突變,所以盡管反組橋觸發(fā)角在整流區(qū)但外部條件還沒(méi)有滿足，故此時(shí)屬于待整流狀態(tài)。而正組橋由于此時(shí)觸發(fā)角在逆變區(qū)，而電流方向又沒(méi)有發(fā)生變化，所以此時(shí)稱為本橋逆變狀態(tài)。

③2023/10/1217

2、過(guò)渡過(guò)程分析

④由于t1→t2階段電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的差比較小，所以此時(shí)的下降加速度也比較小，因此對(duì)轉(zhuǎn)速的影響也比較小，如右圖所示中的t1→t2階段。④2023/10/1218

2、過(guò)渡過(guò)程分析

④由于t1→t2階段電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的差比較小，所以此時(shí)的下降加速度也比較小，因此對(duì)轉(zhuǎn)速的影響也比較小，如右圖所示中的t1→t2階段。④2023/10/1219

2、過(guò)渡過(guò)程分析

⑤當(dāng)電樞電流變成零后，由于反組橋的輸出電壓與電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)的電壓在電流形成回路上的極性一致，形成反接制動(dòng)，所以此時(shí)的反向電流迅速增大。④2023/10/1220

2、過(guò)渡過(guò)程分析

⑤當(dāng)電樞電流變成零后，由于反組橋的輸出電壓與電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)的電壓在電流形成回路上的極性一致，形成反接制動(dòng)，所以此時(shí)的反向電流迅速增大。④2023/10/12212、過(guò)渡過(guò)程分析當(dāng)反向電樞電流出現(xiàn)超調(diào)時(shí)電流調(diào)節(jié)器又迅速退出飽和。從電流反向到電流調(diào)節(jié)器退出飽和，這段（t2→t3）時(shí)間，稱為反組橋整流階段。④t32023/10/1222

2、過(guò)渡過(guò)程分析當(dāng)反向電樞電流出現(xiàn)超調(diào)時(shí)電流調(diào)節(jié)器又迅速退出飽和。從電流反向到電流調(diào)節(jié)器退出飽和，這段（t2→t3）時(shí)間，稱為反組橋整流階段。④t32023/10/1223

2、過(guò)渡過(guò)程分析當(dāng)電流調(diào)節(jié)器的輸出退出飽和狀態(tài)進(jìn)入線性調(diào)節(jié)狀態(tài)后，只要電流調(diào)節(jié)器的給定不變，根據(jù)反饋定理制動(dòng)電流就會(huì)自動(dòng)保持最大值不變。因此出現(xiàn)恒流制動(dòng)階段。恒流降速區(qū)

電動(dòng)機(jī)將動(dòng)能變成電能的時(shí)間區(qū)域的長(zhǎng)短取決于什么？2023/10/1224

2、過(guò)渡過(guò)程分析當(dāng)電流調(diào)節(jié)器的輸出退出飽和狀態(tài)進(jìn)入線性調(diào)節(jié)狀態(tài)后，只要電流調(diào)節(jié)器的給定不變，根據(jù)反饋定理制動(dòng)電流就會(huì)自動(dòng)保持最大值不變。因此出現(xiàn)恒流制動(dòng)階段。恒流降速區(qū)2023/10/1225

2、過(guò)渡過(guò)程分析

t3到t4之間為反組橋逆變階段，這段時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)存的能量和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。

t4到t5之間反組橋重新進(jìn)入整流階段。這段時(shí)間的長(zhǎng)短取決于什么？恒流降速區(qū)t4t52023/10/1226

2、過(guò)渡過(guò)程分析

t3到t4之間為反組橋逆變階段，這段時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)存的能量和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。

t4到t5之間反組橋重新進(jìn)入整流階段。這段時(shí)間的長(zhǎng)短取決于什么？恒流降速區(qū)t4t52023/10/1227

2、過(guò)渡過(guò)程分析

⑥由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TdL和電磁轉(zhuǎn)矩T的極性相反導(dǎo)致的值很大，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始迅速下降。恒流降速區(qū)t4t52023/10/12282、過(guò)渡過(guò)程分析

⑥由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TdL和電磁轉(zhuǎn)矩T的極性相反導(dǎo)致的值很大，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始迅速下降。恒流降速區(qū)t4t52023/10/1229

2、過(guò)渡過(guò)程分析在已知條件下（假設(shè)負(fù)載是反抗性恒轉(zhuǎn)矩額定負(fù)載），那么制動(dòng)加速度大約是起動(dòng)加速度的3倍。如果起動(dòng)時(shí)間是3秒，那么制動(dòng)時(shí)間大約是1秒。恒流降速區(qū)t4t5轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化規(guī)律trtfne2023/10/1230

2、過(guò)渡過(guò)程分析在已知條件下（假設(shè)負(fù)載是反抗性恒轉(zhuǎn)矩額定負(fù)載），那么制動(dòng)加速度大約是起動(dòng)加速度的3倍。如果起動(dòng)時(shí)間是3秒，那么制動(dòng)時(shí)間大約是1秒。恒流降速區(qū)t4t5轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化規(guī)律trtfne2023/10/1231

2、過(guò)渡過(guò)程分析在已知條件下（假設(shè)負(fù)載是反抗性恒轉(zhuǎn)矩額定負(fù)載），那么制動(dòng)加速度大約是起動(dòng)加速度的3倍。如果起動(dòng)時(shí)間是3秒，那么制動(dòng)時(shí)間大約是1秒。恒流降速區(qū)t4t5轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化規(guī)律trtfne2023/10/1232

2、過(guò)渡過(guò)程分析⑦在恒流期間（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器還沒(méi)有退出飽和狀態(tài)期間）電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差是一個(gè)不為零的常數(shù)。為什么？

2023/10/1233

2、過(guò)渡過(guò)程分析⑦在恒流期間（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器還沒(méi)有退出飽和狀態(tài)期間）電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差是一個(gè)不為零的常數(shù)。為什么？

2023/10/1234

2、過(guò)渡過(guò)程分析⑧當(dāng)轉(zhuǎn)速降的比較小時(shí)(電動(dòng)機(jī)動(dòng)能比較小時(shí))，為了保持最大允許制動(dòng)電流不變，反組橋由逆變狀態(tài)進(jìn)入整流狀態(tài)來(lái)維持基本不變。2023/10/1235

2、過(guò)渡過(guò)程分析⑧當(dāng)轉(zhuǎn)速降的比較小時(shí)(電動(dòng)機(jī)動(dòng)能比較小時(shí))，為了保持最大允許制動(dòng)電流不變，反組橋由逆變狀態(tài)進(jìn)入整流狀態(tài)來(lái)維持基本不變。2023/10/1236

2、過(guò)渡過(guò)程分析⑧當(dāng)轉(zhuǎn)速降的比較小時(shí)(電動(dòng)機(jī)動(dòng)能比較小時(shí))，為了保持最大允許制動(dòng)電流不變，反組橋由逆變狀態(tài)進(jìn)入整流狀態(tài)來(lái)維持基本不變。⑨當(dāng)轉(zhuǎn)速開(kāi)始超調(diào)之后。一方面，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR輸出退出飽和狀態(tài)；另一方面，由于電動(dòng)機(jī)帶的負(fù)載是反抗性負(fù)載，所以制動(dòng)轉(zhuǎn)矩突然變小，使得可逆調(diào)速控制系統(tǒng)的超調(diào)非常小(產(chǎn)生強(qiáng)烈的阻尼現(xiàn)象)或者幾乎可以忽略不計(jì)。

在什么條件下可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)超調(diào)？2023/10/12372、過(guò)渡過(guò)程分析

NOTE：如果轉(zhuǎn)速給定不是突然間變成零，而是突然間變成某一個(gè)負(fù)值，那么可逆調(diào)速控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速變成零后，就會(huì)立即進(jìn)入反向起動(dòng)過(guò)程，中間沒(méi)有間斷或死區(qū)。這是有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)最突出的優(yōu)點(diǎn)。綜上所述：正向制動(dòng)過(guò)程，由右圖所示三個(gè)過(guò)程組成思考題:①在右圖中本橋逆變時(shí)間的長(zhǎng)短取決于什么因素？②在右圖中反組橋逆變時(shí)間的長(zhǎng)短取決于什么因素？反組逆變反組整流反組整流本橋逆變2023/10/1238第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真三、典型配合控制系統(tǒng)的仿真波形及應(yīng)用場(chǎng)合1、仿真模型及仿真波形2023/10/1239第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真三、典型配合控制系統(tǒng)的仿真波形及應(yīng)用場(chǎng)合1、仿真模型及仿真波形

2023/10/1240第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真三、典型配合控制系統(tǒng)的仿真波形及應(yīng)用場(chǎng)合1、仿真模型及仿真波形

2023/10/1241第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真三、典型配合控制系統(tǒng)的仿真波形及應(yīng)用場(chǎng)合1、仿真模型及仿真波形

2023/10/1242第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真三、典型配合控制系統(tǒng)的仿真波形及應(yīng)用場(chǎng)合1、仿真模型及仿真波形

注意：此示波器每個(gè)窗口的輸入信號(hào)2023/10/1243第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真三、典型配合控制系統(tǒng)的仿真波形及應(yīng)用場(chǎng)合1、仿真模型及仿真波形

2023/10/1244第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真三、典型配合控制系統(tǒng)的仿真波形及應(yīng)用場(chǎng)合1、仿真模型及仿真波形

速度調(diào)節(jié)器的給定與反饋電流調(diào)節(jié)器的給定與反饋電流調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)速、電流波形正向起動(dòng)過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行階段正向制動(dòng)過(guò)程2023/10/1245第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真三、典型配合控制系統(tǒng)的仿真波形及應(yīng)用場(chǎng)合1、仿真模型及仿真波形

速度調(diào)節(jié)器的給定與反饋電流調(diào)節(jié)器的給定與反饋電流調(diào)節(jié)器的輸出轉(zhuǎn)速、電流波形2023/10/1246第三節(jié)有環(huán)流可逆調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)仿真三、典型配合控制系統(tǒng)的仿真波形及應(yīng)用場(chǎng)合1、仿真模型及仿真波形

問(wèn)題思考：為了解決反并聯(lián)可逆調(diào)