1、自动控制系统,电气工程系张和生,绪论,自动控制系统的几个概念自动控制系统的分类自动控制系统的组成自动控制系统的性能指标研究自动控制系统的方法本课程与其它课程的连接本课程的主要内容计算机控制系统的概念,一.自动控制系统的几个概念,1.自动控制在无人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象的某一物理量自动地按预定的规律进行。2.系统研究自动控制共同规律的技术科学。,一.自动控制系统的几个概念,3.自动控制系统能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。4.自动控制理论研究自动控制共同规律的技术科学。,一.自动控制系统的几个概念,5.拖动应用各种原动机使生产机械产生运动，以完成一定的生产。6.电力拖
2、动用各种电机作为原动机的拖动方式。,二.自动控制系统的分类,1.按输入量变化的规律恒值控制系统特点：系统的输入量是恒值，并要求系统的输出量相应保持恒值。例子：自动调速系统、恒温控制系统、恒压、恒流系统,二.自动控制系统的分类,随动系统特点：系统的输入量是变化的，并要求系统的输出量跟随输入量的变化。例子：刀架跟随系统、火炮控制系统、雷达导引系统、机器人控制系统。,二.自动控制系统的分类,过程控制系统特点：对生产过程自动提供一定的外界条件，例如：温度、压力、流量、粘度、浓度等参量保持恒定或按一定的程序变化。对其中的每一局部，可以是随动系统，也可以是恒值系统。例子：化工厂控制系统。,二.自动控制系统
3、的分类,2.按数学模型分类数学模型描述系统内部各物理量之间关系的数学表达式。静态模型变量各阶导数为零的条件下。,二.自动控制系统的分类,线性系统定义：数学模型为线性微分方程式的控制系统。特点：a.系统的输入量与输出量之间关系是线性b.各环节和系统均可用线性微分。c.可用叠加原理和拉氏变换。,二.自动控制系统的分类,非线性系统定义：数学模型为非线性微分方程式的控制系统。特点： 系统中有非线性环节。,二.自动控制系统的分类,3.按系统传输信号对时间的关系分类连续控制系统特点：控制作用的信号是连续量或模拟量。例子：调速系统、随动系统。数学模型用微分方程描述,二.自动控制系统的分类,离散控制系统特点：
4、控制作用的信号是断续量或数字量或采样数据量。例子：计算机控制系统。数学模型用差分方程描述,二.自动控制系统的分类,4.按系统有无反馈环节分类开环控制系统闭环控制系统,三.自动控制系统的组成,自动控制系统的基本功能信号的传递、加工和比较。,四.自动控制系统的性能指标,控制系统的性能指标包含：稳定性、稳态特性、动态特性稳定性：系统的首要条件稳态特性：稳态误差动态特性：动态跟随特性， 动态抗扰特性,五.研究自动控制系统的方法,定性分析建立数学模型定量分析对系统校正工程实践,六.本课程与其它课程的关系,先修课程 电机学、自控原理、电子技术后续课程 计算机控制系统,六.本课程与其它课程的关系,主要内容
5、直流电机自动控制系统 交流电机自动控制系统,六.本课程与其它课程的关系,要求 1.掌握基本的理论、分析方法、和典型的应用 2.学习本课程的思想，通过本课程的学习，不仅掌握知识，而且在学习能力、分析能力、综合能力上有提高。,六.本课程与其它课程的关系,如何学好本课程1.复习+综合2.学习做读书报告,七.计算机控制系统的概念,从本质上讲，计算机控制系统包括：1.实时数据采集2.实时决策3.实时控制,七.计算机控制系统的概念,计算机控制系统分类：1.联机在线方式2.脱机离线方式,七.计算机控制系统的概念,实时的概念：信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成。计算机对输入信息以足够快的速度进行
6、处理，并在一定的时间内做出相应。,交流调速系统简介,第六章 交流调速引导,第六章 交流调速引导,异步电机的特点：高阶、非线性、多变量异步电机的调速：n n1(1-s)60f1 (1-s)/pn-转子转速 n1-旋转主磁通的转速s-转差频率 p-定子绕组的极对数s=f(U1 、r1、x1、r2、 x2 ),6.1交流调速系统的基本类型,一.常见分类降电压调整电磁转差离合器调速绕线转子异步电机转子串电阻调速绕线转子异步电动机串级调速变极对数调速变频调速,6.1交流调速系统的基本类型,二.从定子传入转子的电磁功率 P2=(1-S) Pm-拖动负载的有效功率 Ps =S Pm -转差功率（转子铜耗）
7、1.转差功率消耗型 Ps转成热能形式 降电压调整 电磁转差离合交调速 绕线转子异步电机转子串电阻调速,6.1交流调速系统的基本类型,2.转差功率回馈型 Ps一部分被消耗掉，大部分通过变流装置回 馈电网或转化为机械能予以利用。 绕线转子异步电动机串级调速,6.1交流调速系统的基本类型,3.转差功率不变型 转子铜耗不可避免，无论转速高低， 转差功率的消耗基本不变。 效率最高。 变极对数只能有极调速，应用场合有限。 变频调速最有发展前途,6.2 闭环控制的交流变压调速系统,异步电机模型,异步电机模型,异步电机机械特性,当电机电路参数不变时,在一定转速下，转矩正比于电压的平方,异步电机机械特性,一:异
8、步电动机改变电压时的机械特性,根据电机学原理，并假设： (1)忽略空间和时间的谐波。 (2)忽略磁饱和。 (3)忽略铁损。 1=1+ x1 /x2 = 1,一:异步电动机改变电压时的机械特性,异步电机在不同的电压下的机械特性。高转子电阻电机在不同电压下的机械特性。,二 闭环控制的变压调速系统及其静特性,变压调速 D 小。高转子电阻电机的机械特性软。 D=2以上时用带转速反馈的闭环控制系统,第七章异步电机变压变频调速系统(VVVF),-转差功率不变型调速系统,7-1变频调速的基本控制方式,电机调速时希望磁通量m为额定值不变 三相异步机每相电势 Eg=4.44f1N1KN1m f1-定子频率 KN
9、1-基波绕组系数 N1-定子每相绕组串联匝数 m -每极气隙磁通量(Wb),一.基频以下调速,f1从额定f1n向下调。 要求： Eg /f1 =常数。 因为E不易控制，当E较大时，忽略定子绕组的漏感压降 U1 = Eg U1 /f1 =常数 低频时，x1大，不能忽略 所以U1 需提高。,二.基频以上调速,频率从f1n上升， U1只能升到U1n (额定电压)。迫使m下降。相当与直流电机弱磁升速变频调速控制特性（P198）, 7-2 静止式变频装置,间接变频 AC-DC-AC直接变频 ACAC,一:间接变频装置(AC-DC-AC),可控整流器变压 调压调频在两个环节上进行 U1/F1 较低时,电网
10、端功率因数低 输出谐波大2. 不控整流、斩波调压。逆变器变压 电网输入功率高 输出仍有谐波3. 不控整流、PWM变压变频 电网功率因数高 谐波减少,二:直接变频装置(AC-AC),交交变频周波变换,三:电压源和电流源变频器,1.电压源 输出电压阶梯波、矩形波。2 电流源 输出电流矩形波、阶梯波。 根本区别:用什么储能元件缓冲无功能量,三:电压源和电流源变频器,电压源变频器: ACDC AC变频器中中间直流环节主要采用大电容滤波时，直流电压波形平直。理想情况下是一内阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波电流源变频器 ACDCAC变频器中中间直流环节采用大电感滤波时，直流回路中的电流波形比
11、较平直。对负载来说是一个恒流源。 因为电机是感性负载，功率因数不会等于1.0， 所以中间直流环节与电动机之间总存在无功功率的交换。, 7-3 SPWM逆变器,电压频率协调控制 若整流器可控，则 （1）两个可控功率环节-复杂。 （2）中间环节大电感、大电容、系统动态响应缓慢。 （3）整流器可控，功率因数（供电）随频率下降而变差，并产生高次谐波电流。 （4） 输出为六阶梯波 1964年 德 A.schonung 提出PWM。, 7-3 SPWM逆变器,PWM方法 控制逆变器功率开关器件导通或断开，其输出端即获一系列宽度不等的矩形脉冲波形，从而决定开关动作的顺序和时间分配规律的控制方法。改变矩形脉冲
12、宽度-逆变器输出交流基波电压幅值。改变调制周期-逆变器输出交流基波电压频率。, 7-3 SPWM逆变器,特点： （1）只有一个可控功率环节。（2）用不可控整流器，使电网功率因数与逆变器输出电压大小无关而接近1。（3）调频同时调压，与中间直流环节的元件参数无关，加快了系统的动态响应。（4）输出电压波形好，能抑制或消除低次谐波。, 7-3 SPWM逆变器,一.SPWM逆变器的工作原理 思想 期望其输出电压是纯粹的正弦波形 把正弦波形半波分成N等分。把每一个等分的正弦曲线与横轴所包围的面积，都用一个与 面积相等的等高矩形脉冲来代替 矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合 因为各脉冲幅值相等 所以逆
13、变器可由恒定的直流电源供电 整流电压=逆变器脉冲幅值实现方法 软件计算 调制（,一）工作原理 参考信号振荡器 其频率决定逆变器输出的基波频率 载波信号：公用 分别与每相参考电压比较后，给出“正”或“负”的饱和输出调节参考信号频率和幅值 可平滑调节逆变器输出的基波频率和幅值 控制方式 单极式 :正弦波半个周期内每相只有一个开关器件开通或关断 双极式: 控制逆变器同一桥臂上下两个开关器件交替通断,处于互补的工作方式,(二) 逆变器输出电压与脉宽的关系 单极式SPWM 脉冲幅值1/2Us.在半个周波内有N个脉冲,个脉冲不等宽 但中心间距一样, 等三角波的周期令 第 个矩形脉冲宽度为 其中心点相位角
14、因为从原点始只有半个三角波,因为输出电压波形 负半波左右对称,是一个奇次周期函数把N个矩形脉冲代表的 代入上式,须先求的每个脉冲的起始和终止相位角设 所需逆变器输出的正弦波电压幅值 Um,因为矩形脉冲面积=该区段正弦曲线的面积相等 第I个矩形的宽度 第i个脉冲起始角度 终止角 代入上式的:,K=1的输出电压的基波幅值 当半个周期内N较多时 较小结论: 输出基波电压幅值U1m 与各次脉宽时,实现了对逆变器输出电压基波幅值的平衡调节所以 Uim=Um输出电压的基波正式调制时所要求的正弦波,(三)对脉宽调制的约束条件 逆变器主电路的开关器件在其输出电压半周内开关N次 器件本身的开关能力与主电路的结构
15、及其换流能力有关 所以PWM用于交流调速系统受到约束 (1) 开关频率 开关频率限制其,(2) 调制度 调制的脉冲波有最小脉宽与最小间隙的限制目的:保证脉冲宽度大于开关器件的导通时间Ton与关断时间Toff要求:参考信号幅值 不能超过 载波峰值的某一系列数 所以定义调制度 M=Um/Utm M,1,二:SPWM逆变器的同步调制和异步调制 定义 载波比N= 载波频率/调制波频率 1.同步调制 N=C 变频是 fr与ft同步变化所以 逆变器输出电压半波内的矩形脉冲数固定不变 缺点:输出频率低时 谐波显著上升,使负载电机产生较大的脉冲转矩和较强的噪音,2.异步调制 N C 一般使参考信号频率fr改变
16、 ft载波频率不变 所以提高了低频时的载波比 缺点:难保证相位对称,3.分段同步调制 在一定频率范围内,采用同步调制,保持输出波形对称的优点当频率减小使载波比分段有级地增加 从输出接近正弦 N 好 从逆变器本身 N 不能太大 所以 N100R0） U1饱和。只管极性不管大小。第二级：反向器第三级：积分器,1.给定积分器,2.绝对值变换器,引入原因电机旋转方向取决于变频电压的相序不需在电压和频率的控制上反映极性，所以 用绝对值变换器电路将Ugi变换成其绝对值信号Uabs。,分析时注意：Ugi与给定极性相反。,2.绝对值变换器,3.电压控制环节,采用电压、电流双闭环,内环：ACR限制动态电流，兼起
17、保护作用。外环：AVR控制电压输出。电压频率控制信号加到AVR前，要通过GF（函数发生器），把给定电压提高一些以补偿定子阻抗压降。,3.电压控制环节,1.Uabs =0， 输入Ub， Kgf =(R1+ R2 )/ R02.Uabs 0， 输入Ub, Uabs Kgf =(R1+ R2 )/ R0 当Uabs 增大，输出变正。3.当Uabs 增大，使二极管导通， Kgf = R2/ R0 。,4.频率控制环节,压频振荡器、环形分配器、脉冲放大器组成。,GVF压频振荡器：电压转换成脉冲。DRC环形分配器：六分频作用的计数器。AP脉冲放大器：保证脉冲功率和宽度。,二转速开环的交-直-交电流源变频调
18、速系统,1.结构 可控整流-用电压控制环节控制其输出电流电压 电流源逆变器用频率控制环节控制其输出电压。差别在于滤波环节。,二转速开环的交-直-交电流源变频调速系统,电流源：滤波环节。电压控制：控制目的。易于实现四象限运行。,二转速开环的交-直-交电流源变频调速系,电流源：滤波环节。电压控制：控制目的。易于实现四象限运行。,二转速开环的交-直-交电流源变频调速系,回馈制动和四象限运行电流源变频调速系统的显著特点。,7-6 转速闭环，转差频率控制的变频调速系统,引言,可采用转速开环、恒压频比控制适于生产机械对调速系统静动态性能要求不高。如何提高控制系统的动态特性？控制转矩。,如何控制电压电流和频
19、率来控制转矩？,一转差频率控制的基本概念,直流电机 转矩和电流成正比，控制电流可控制转矩。异步电机电流源变频调速系统的显著特点。,一转差频率控制的基本概念,一转差频率控制的基本概念,S很小时，控制气隙磁通不变，转矩和转差频率成正比。,二转差频率控制规律,恒Eg/ 1控制,当s较小时，转矩和转差频率成正比。,二转差频率控制规律,如何使磁通恒定,当s =0时， I1 = I0当s时趋于无穷时，,二转差频率控制规律,转差频率控制规律： s = sm ,转矩和转差频率成正比。按图示函数关系控制定子电流，保持气隙磁通恒定。,第一章直流调速系统分析和设计方法,引言,一.直流电动机的转速和其他参量的关系：,
20、其中： R： 电枢回路总电阻 C e：电势常数 I a：电枢电流,引言,调节转速的方法减弱励磁磁通改变电枢回路电阻R 调节电枢供电电压U改变磁通-额定转速之上改变电阻-有级调速改变电压-平滑调速,引言,二.直流调速系统的可控直流电源.旋转变流机组静止可控整流器直流斩波与PWM,引言,三.机械特性他励直流电机 改变电压时的机械特性,n,正向电动,正向制动,引言,他励直流电机 改变电枢电阻机械特性,R1R2,引言,闭环调速系统设计方法总体设计基本部件的选择和稳态参数设计建立原始系统的动态数学模型检查稳定性和动态性能校正系统,1-1 单闭环系统的稳态设计,命题解释： 稳态：系统各变量导数为零分析与设
21、计的对象直流电机的稳态直流电机在某一转速下稳定运行,1-1 单闭环系统的稳态设计,问题？ 如何控制直流电机使其输出转速保持恒定？一.定性分析 1.如何实现控制目标？ 2.从何处入手分析？,1-1 单闭环系统的稳态设计,控制目标与方法,n,I,n1,I1,电机机械特性,控制方法,1-1 单闭环系统的稳态设计,定性分析的结果从改变电机电枢电压入手控制输出，得到硬的机械特性?/!采用闭环控制使输出恒定?/!,1-1 单闭环系统的稳态设计,二.定量分析1.转速控制的要求和调速指标 设计控制系统的依据,生产设备量化的技术指标,闭环系统的稳态和动态性能指标,折算,1-1 单闭环系统的稳态设计,转速控制要求
22、 调速：在一定范围内。 稳速：在一定精度内。 加减速：在一定时间内。稳态分析和设计时仅涉及调速和稳速。,1-1 单闭环系统的稳态分析,调速系统稳态性能指标a.调速范围（D）电动机最高转速和最低转速之比。b. 静差率（S）系统在某一转速下，负载有理想空载增加到额定值所对应的转速降落与理想空载转速之比。,1-1 单闭环系统的稳态分析,2)调速系统稳态性能指标间关系,ne,S点,1-1 单闭环系统的稳态分析,小结：调速范围和静差率同时提才有意义！以电动机的额定转速为最高转速。以系统要求的D和S确定最低转速,1-1 单闭环系统的稳态分析,S,=,nmin,=,=,=,D,=,=,1-1 单闭环系统的稳
23、态分析,某调速系统额定转速1430/min，额定速降115/minS30%时 D=1430*0.3/115(1-0.3)=5.3S20%时 D=1430*0.2/115(1-0.2)=3.1,1-1 单闭环系统的稳态分析,2.开环调速系统的性能例子：某龙门刨床工作台拖动采用直流电机：Z2-93型、60kW、220V、305A、1000r/min。要求：D=20,S5%。 采用V_M系统，已知主回路R=1.8欧，电动机Ce=0.2Vmin/r,1-1 单闭环系统的稳态分析,当电流连续时,=,nnom,=,=,275r/min,Snom,=,=,=,0.216,nnom,=,=,2.63r/min
24、,1-1 单闭环系统的稳态分析,3.闭环调速系统a.组成,1-1 单闭环系统的稳态分析,b.闭环调速系统各环节稳态关系 Un= Un*-Un Uct = KpUn Kp放大器电压放大系数 Ud0 = KsUct Ks电压放大系数 n =(Ud0 IdR)/Ce Utg = an,1-1 单闭环系统的稳态分析,n,=,KsKpUn*-IdR,Ce(1+KsKpa/ Ce),=,KsKpUn*,Ce(1+K),-,IdR,Ce(1+K),K= KsKpa/ Ce 闭环系统开环放大系数,1-1 单闭环系统的稳态分析,c.闭环调速系统静特性 表示闭环系统电动机转速和负载电流的稳态关系。,1-1 单闭环
25、系统的稳态分析,d.闭环调速系统静特性与开环系统机械特性的比较,闭环系统：,开环系统：,1-1 单闭环系统的稳态分析,d.闭环调速系统静特性与开环系统机械特性的比较闭环静特性比开环机械特性硬的多,ncl,=,IdR,Ce(1+K),ncl,=,nop,Ce(1+K),1-1 单闭环系统的稳态分析,比较同一n0 ,闭环系统静差率要小,Sop,=,nop,n0op,1-1 单闭环系统的稳态分析,比较同一S ,闭环系统可以大大提高调速范围,Dcl,=,Dop (1+K),Dcl,=,nnomS, ncl (1-S),Dop,=,nnomS, nop (1-S),1-1 单闭环系统的稳态分析,要取得以
26、上三个优点 ,闭环系统需设置放大器 V-M系统参数：Ce=0.2, Ks=30,a=0.015,K,=,nop,ncl,- 1 = 103.6,Kp,=K/KsaCe = 46,1-1 单闭环系统的稳态设计,问题？ 调速系统的稳态速降是由电枢电阻决定，闭环系统能减少稳态速降，是闭环系统减少电阻吗？,1-1 单闭环系统的稳态设计,三.带比例放大器反馈控制规律被调量有静差抵抗扰动和服从给定系统精度依赖于给定和反馈检测精度,1-1 单闭环系统的稳态设计,四.稳态参数计算直流调速系统，电动机： 10kW、220V、55A、1000r/min、Ra=0.5。整流触发环节：Ks=44 V-M系统内阻R=1
27、.0采用V_M系统，已知主回路R=1.8欧，测速发电机23.1W,110V,0.21A,1900r/min生产机械要求D=10, S5%。,1-1 单闭环系统的稳态设计,ncl,=,=,5.26r/min,K,=,RInom,Cencl,- 1 ,- 1 = 53.3,Ce,=,Unom-InomR,nnom,=,= 0.1925,1-1 单闭环系统的稳态设计,测速发电机电动势转速比,a=b Cetg,测速发电机与主电动机相连，在电机最高转速时，反馈电压为,Un = 10000.0579 0.2=11.58,分压电阻的分压系数b=0.2,= 0.0579 0.2=0.1158,1-1 单闭环系
28、统的稳态设计,Rp2,=,分压电阻的功率,= 1379,电位器选择：考虑测速发电机输出为最高电压时，其电流为额定值的20%，测速机电枢压降对检测信号影响较小。,Cetg nnom,20%Inom,Pp2,=,= 2.43W,Cetg nnom 20%Inom,1-1 单闭环系统的稳态设计,Kp,=,20.14,Ce K,aKs,运算放大器的放大系数和参数,作业,教材P20 例题 例题习题集 P4例1-3、1-5、1-6 推导单闭环系统动态数学模型做 P15 1-13、1-15、1-17、1-20、1-21、1-29、1-38,第一章第二节单闭环系统的动态分析与设计,引言,闭环调速系统设计方法总
29、体设计基本部件的选择和稳态参数设计建立原始系统的动态数学模型检查稳定性和动态性能校正系统,1-2 单闭环系统的动态分析,问题？ 为什么要进行动态分析？ 如何进行动态分析？从系统的动态数学模型入手,1-2 单闭环系统的动态分析,单闭环系统的动态数学模型额定励磁下的直流电动机 R, L均包括整流器内阻和平波电抗器内阻及电感,+,_,R,L,+,_,E,TL,n,Te,1-2 单闭环系统的动态分析,微分方程：Assume: 电流连续 Ud0=RId+LdI/dt+E E = Cen 额定励磁下的感应电动势 Te-TL=GD2/375dn/dt Te = Cm Id 额定励磁下的电磁转矩,1-2 单闭
30、环系统的动态分析,定义下列时间常数： 电枢回路电磁时间常数 拖动系统机电时间常数,1-2 单闭环系统的动态分析,Ud0-E=R(Id+TLdI/dt)Id+IdL=Tm/R dE/dt IdL=TL/Cm 负载电流,零初始条件下、取等式两边的拉氏变换,1-2 单闭环系统的动态分析,1-2 单闭环系统的动态分析,Ud0(s),+,IdL(s),R(Tl+1),1/CeTmTls2+Tms+1,n(s),1-2 单闭环系统的动态分析,晶闸管触发和整流系统,1-2 单闭环系统的动态分析,闭环调速系统的数学模型,1-2 单闭环系统的动态分析,二.稳定条件反馈控制系统的特征方程,S3 +,Tm(Tl+T
31、s ),1+K,S2 +,1+K,S +1=0,Tm+Ts,1-2 单闭环系统的动态分析,一般的闭环系统最初设计时，通常稳态精度和动态稳定性及裕度存在矛盾。这主要是对被控对象认识不准确、或者没有经验。这时，要进行动态校正。分析工具：波特图,1-2 单闭环系统的动态分析,理想波特图特性：中频以20db/dec斜率穿越0分贝线。截止频率（或剪切频率）c 越高，系统快速性越好。低频段斜率高、增益高，表示系统稳态精度好高频段衰减得越快，说明系统抗高频噪声干扰的能力越强。,1-2 单闭环系统的动态分析,三.动态校正主要的动态校正器PD:超前校正，提高快速性和稳定裕度。稳态精度可能受影响。PI：滞后校正，
32、保证稳态精度。牺牲快速性。PID：滞后超前校正。调试复杂。,1-2 单闭环系统的动态分析,Uex = Uin,+,=KpiUin +,1,Wpi =Kpi+,s,1,Kpi s +1,s,=,=Kpi,1s +1,1s,1-2 单闭环系统的动态分析,PI调节器积分时间常数,PI调节器超前时间常数,1-2 单闭环系统的动态分析,1.3无静差调速系统,一积分控制规律,Uex =,=,1,0,t,uin,uin,uex,uex,二.比例积分控制规律,Uex = Uin,+,=KpiUin +,1,Wpi =Kpi+,s,1,Kpi s +1,s,=,=Kpi,1s +1,1s,二.比例积分控制规律,
33、1s +1,PI调节器积分时间常数,PI调节器超前时间常数,二.比例积分控制规律,二.稳态抗扰误差分析,Idl(s),KsTsS+1,Uct,Ud0,Kp,1/CeTmTlS2+TmS+1,R(TlS+1),Un*(s),+,-,+,-,Un,n,比例控制时的稳态抗扰误差,n,= -,RIdL,Ce(1+K),二.稳态抗扰误差分析,积分控制时的稳态抗扰误差,n,= 0,二.稳态抗扰误差分析,比例积分控制时的稳态抗扰误差,n,= 0,Idl(s),KsTsS+1,Uct,Ud0,1/CeTmTlS2+TmS+1,R(TlS+1),Un*(s),+,-,+,-,Un,n,1.4 带电流截止反馈的调
34、速系统,一问题的提出,电机全电压启动负载特别重生产机械的电机堵转时主要的原因是电机反电势与电枢电压差值太大,至使电流太大。,二电流截止环节,实现电路： P23 图1-28 习题P17 图1-11输入输出特性：,三带电流截止环节的系统,Uct,Ud0,Kp,Un*(s),+,-,+,Un,带电流截止反馈系统的稳态结构图,Ks,Rs,R,!Ce,n,Id,-,-,+,Ucom,-,Ui,三带电流截止环节的系统,带电流截止反馈系统的理想静特性,n,Id,Id,n,1.5 电压反馈电流补偿的调速系统,一问题的提出,采用测速发电机测量转速精度和复杂性电压能够反映转速主要的原因是电机电枢电阻不是太大，使用
35、电压来反映转速，要考虑误差。实现电路： P44 图1-55,二电压负反馈系统,Uct,Ud0,Kp,Un*(s),+,-,+,Un,电压负反馈系统的稳态结构图,Ks,Ra,Rrec,!Ce,n,Id,-,+,Ud,E,-,三电压负反馈电流补偿系统,Uct,Ud0,Kp,Un*(s),+,-,+,Un,电压负反馈电流补偿系统的稳态结构图,Ks,Ra,Rrec +Rs,!Ce,n,Id,-,+,Ud,E,-,+,Ui,三电压负反馈电流补偿系统,n,=,Kp Ks Un*,Ce(1+K),(Rrec +Rs ) Id,Ce(1+K),-,+,Kp Ks Id,Ce(1+K),-,Ra Id,Ce,小
36、结,稳态分析和动态分析和设计基本概念： 调速 范围、 静差率、机械特性基本结构 转速闭环稳态系统、动态系统 带电流截止反馈系统 电压反馈、电流补偿系统,复习上节内容,2.3 调节器的工程设计方法,引言,问题为什幺要引入工程设计方法?经典校正方法设计调节器，要同时解决稳、准、快及抗干扰的问题。需要扎实的理论基础、丰富的实际经验和熟练的设计技巧。电力拖动系统可以简化成典型的低阶系统。对典型系统进行深入的研究，结果可作为系统设计的主要参考。,一.工程设计方法的基本思路,总原则简化问题，突出主要矛盾。设计步骤选择调节器的结构，保证稳定性和稳态参数。选择调节器的参数，满足动态性能指标。,二.控制系统的动态参数指标,跟随性能指标零初始状态，给定阶跃信号的过渡过程上升时间超调量调节时间,二.控制系统的动态参数指标,抗扰性能指标衡量动态过程中系统抵抗扰动的能力。动态降落恢复时间,三.典型系统,典型型系统典型型系统,四.典型型系统参数和性能指标的关系,
