电机与拖动自动控制系统考试复习总结 陈伯时.doc

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1、直流电动机有调速方法:调节电枢供电电压U、减弱励磁磁通F、改变电枢回路电阻R。自动控制系统的直流调速系统往往以变压调速为主。可控直流电源 有两类:相控整流器、直流脉宽变换器。脉动的电流波形V-M系统主电路可能出现电流连续和断续2种情况。 抑制电流脉动的措施:1、增加整流电路相数,或采用多重化技术。2、设置电感量足够大的平波电抗器。V-M机械特性:在电流连续区,特性比较硬;在电流断续区,机械特性很软,呈显著的非线性,使理想空载转速翘得很高。晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节,滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间

2、引起的。与V-M系统相比,直流PWM调速系统的优越性:1、主电路简单,需要的电力电子器件少。2、开关频率高,电流容易连续,谐波少,电动机损耗及发热都较小。3、低速性能好,稳速精度高,调速范围宽。4、若与快速响应的电动机配合,则系统频带宽,动态响应快,动态抗干扰能力强。5、电力电子开关器件工作在开关状态,导通损耗小,当开关频率适当时,开关损耗也不大,因而装置效率较高。6、直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高。脉宽调制变换器的作用是:用脉冲宽度调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲

3、电压序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节电动机转速。PWM变换器电路有多种形式,总体上可分为不可逆与可逆两大类。不可逆PWM变换器-直流电动机系统不允许电流反向,续流二极管VD的作用只是为id提供一个续流的通道。如果要实现电动机的制动,必须为其提供反向电流通道。当开关频率为10kHz时,T=01ms,可以近似看成一个一阶惯性环节。事实上PWM是具有继电特性的非线性环节。泵升电压:对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高,称作“泵升电压”。系统在制动时释放的动能将表现为电容储能的增加,要适当地选择电容的电容量,

4、或采取其它措施,以保护电力电子开关器件不被泵升电压击穿。稳态调速性能指标:1、调速——在一定的最高转速和最低转速范围内调节转速;2、稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行,在各种干扰下不允许有过大的转速波动;3、加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快;不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。调速系统的稳态性能指标:调速范围、静差率转速反馈控制直流调速系统的动态数学模型:一个带有储能环节的线性物理系统的动态过程可以用线性微分方程描述,微分方程的解即系统的动态过程,它包括两部分:动态响应和稳态解。

5、在动态过程中,从施加给定输入值的时刻开始,到输出达到稳态值以前,是系统的动态响应;系统达到稳态后,可用稳态解来描述系统的稳态特性。直流电动机有两个输入量,一个是施加在电枢上的理想空载电压Ud0,是控制输入量。另一个是负载电流IdL,扰动输入量。1、闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。2、闭环系统的静差率要比开环系统小得多。3、如果所要求的静差率一定,则闭环系统可以大大提高调速范围综上:比例控制的之流体阿偶系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性,从而在保证一定静差率的要求下,能够提高调速范围,为此,需要设

6、置放大器和转速检测装置。比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用,在于它能随着负载的变化而相应地变化,以补偿电枢回路电阻压降的变化。比例控制的的闭环直流调速系统是一种基本的反馈控制系统,他的三个基本特征:(1)比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统。比例控制反馈控制系统的开环放大系数值越大,系统的稳态性能越好(2)反馈控制系统的作用是:抵抗扰动,服从给定。(3)系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行,实现无静差调速。积分控制规律和比例控制规

7、律的根本区别:比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状,而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。积分调节器到稳态时ΔUn=0,只要历史上有过ΔUn,其积分就有一定数值,足以产生稳态运行所需要的控制电压。PI控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点,又克服了各自的缺点。比例部分能迅速响应控制作用,积分部分则最终消除稳态偏差。根据系统开环传递函数中积分环节的数目划分控制系统的类型,比例控制的调速系统是0型系统,积分控制、比例积分控制的调速系统是Ⅰ型系统在系统稳定的情况下,0型系统对于阶跃给定输入稳态有差,被称

8、作有差调速系统;Ⅰ型系统对于阶跃给定输入稳态无差,被称作无差调速系统。由扰动引起的稳态误差取决于误差点与扰动加入点之间的传递函数。比例控制的调速系统,该传递函数无积分环节,故存在扰动引起的稳态误差,称作有静差调速系统;积分控制或比例积分控制的调速系统,该传递函数具有积分环节,所以由阶跃扰动引起的稳态误差为0,称作无静差调速系统。旋转编码器可分为绝对式和增量式

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