自動控制系統(tǒng)知識點總結(jié)

1、拖動系統(tǒng)可以分為直流電力拖動系統(tǒng)和交流電力拖動系統(tǒng)直流電動機有三種調(diào)速方式：調(diào)節(jié)電樞供電電壓U、減弱勵磁磁通、改變 電樞回路電阻、（變頻調(diào)速）直流調(diào)壓調(diào)速主要方案有G-M調(diào)速系統(tǒng)，V-M調(diào)速系統(tǒng)，直流PWM調(diào) 速系統(tǒng)令Y = Ud /Us為PWM電壓系數(shù)，p = Ton/T為占空比，在不可逆的PWM 變換器中Y = p ；在雙極式控制的可逆的PWM系統(tǒng)中丫 = 2p-1。V-M調(diào)速系統(tǒng)中抑制電流脈動的措施有增加整流電路相數(shù)或采用多重化技 術(shù)、設(shè)置平波電抗器V-M系統(tǒng)在電流連續(xù)時的機械特性特征為機械特性比較硬，呈線性；電流斷 續(xù)時的機械特性特征為機械特性比較軟，呈非線性V-M調(diào)速系統(tǒng)存在的問題1

2、整流器晶閘管的單向?qū)щ娦詫?dǎo)致的電動機的不 可逆行性。2整流器晶閘管對過電壓過電流的敏感性導(dǎo)致的電動機的運行不 可靠性。3整流器晶閘管基于對其門極的移相觸發(fā)控的可控性導(dǎo)致的低功率 因數(shù)性直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)越性：1）主電路簡單；2）開關(guān)頻率高；3）低速 性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬；4）若與快速響應(yīng)的電動機配合，則系 統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強；5）裝置的效率高；6）直流電源 采用不控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。PWM變換器的作用：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制 成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小， 以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。調(diào)速系

3、統(tǒng)的三個要求：調(diào)試、穩(wěn)速、加減速穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)：調(diào)速范圍、靜差率特性越硬s越小開閉靜特性關(guān)系：1閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性比開環(huán)系統(tǒng)的機械特性硬的多閉環(huán) 系統(tǒng)的靜差率比開環(huán)系統(tǒng)的小的多如果要求的靜差率一定，則閉環(huán)系統(tǒng)可 以大大提高調(diào)速范圍比例控制直流調(diào)速系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)在于它的自動控制作用，在 于它能隨負(fù)載的變化而相應(yīng)的改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降的變 化反饋控制的三個基本規(guī)律為：1只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量 仍是有靜差的、2反饋控制系統(tǒng)的作用：抵抗擾動，服從給定、3系統(tǒng)的精 度依賴于給定和反饋控制的精度在調(diào)速單元給定部分設(shè)定積分電路的目的是實現(xiàn)無靜差調(diào)速。積分控制可以使系統(tǒng)

4、在無靜差的情況下保持恒速運行，實現(xiàn)無靜差調(diào)速。比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差的現(xiàn)狀，而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了 輸入偏差量的全部歷史。比例積分控制規(guī)律：比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn) 態(tài)偏差微機控制的調(diào)速系統(tǒng)的特點：信號離散化，信息數(shù)字化電流截止負(fù)反饋的目的是為解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動和堵轉(zhuǎn)時電流過大 問題。電流截止負(fù)反饋只有在當(dāng)電流大到一定程度時才起作用，在沒達到事 不起作用。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)啟動過程三階段為：電流上升階段、恒流升速階段、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在啟動過程的三個特點：飽和非線性控制、轉(zhuǎn)速超調(diào)、準(zhǔn)時間最優(yōu)控制雙閉環(huán)系統(tǒng)中，啟動過程中兩個PI調(diào)節(jié)器的輸入偏差

5、電壓與輸出電壓將發(fā) 生的變化：當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時輸出達到限幅值，輸入量的變化不再影響輸出除 非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和。也就是說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時的隔 斷了輸入和輸出的聯(lián)系，相當(dāng)于是該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，PI 調(diào)節(jié)器工作在線性調(diào)節(jié)狀態(tài)，其作用是使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時為零。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)啟動的過程中，電流環(huán)始終處于不飽和狀態(tài)，而轉(zhuǎn)速環(huán)在 啟動過程中的三個階段中經(jīng)歷了快速進入飽和狀態(tài)，飽和及退飽和狀態(tài)三種 情況。抗擾性：抗負(fù)載擾動、抗電網(wǎng)電壓擾動。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用:1，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主要調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很 快地跟隨給定電壓Un*變化，穩(wěn)態(tài)時可減少轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)

6、器， 則可實現(xiàn)無靜差；2，對負(fù)載變化起抗擾作用；3，其輸出限幅值決定電動機 允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用：1作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)過程中，它的作 用是使電流緊緊跟隨其給定電壓Un*變化。2,對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾 的作用。3在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快 動態(tài)過程。4，當(dāng)電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速 的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復(fù)正常。動態(tài)性能指標(biāo)：1 :對給定輸入信號的跟隨性能指標(biāo)（上升時間，超調(diào)量與峰 值，調(diào)節(jié)時間）2 :對擾動輸入信號的抗擾性能指標(biāo)（動態(tài)降落和恢復(fù)時間）典型I型系統(tǒng)的跟隨性能超調(diào)量小，但抗擾

7、性能稍差；典型II型系統(tǒng)的超調(diào)量 相對較大，抗擾性能卻比較好。最常用的直流可逆PWM是橋式（H形）電路；可逆PWM變換器的控制方式 有雙極性、單極性、受限單極性等雙極性的優(yōu)點：1電流一定連續(xù)。2可使電動機四象限運行。3電動機停止 時有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。4低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍大。 5低速時，每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保持器件的可靠導(dǎo)通。 不足之處是：在控制過程中，四個開關(guān)器件可能都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗 大而且在切換的時候可能會發(fā)生上下橋臂直通的事故?？赡鎂-M系統(tǒng)中的環(huán)流是指不經(jīng)過負(fù)載直接在兩組整流裝置之間流通的短 路電流。待逆變:反并聯(lián)線路中用以=。配合控制移相時

8、，如果一組晶閘管處于整流狀 態(tài)，另一組除環(huán)流外并未流過負(fù)載電流也就沒有電能回饋電網(wǎng)。確切的說， 它是處于待逆變狀態(tài)（表示該組晶閘管是在逆變角的控制下等待工作）直流調(diào)速系統(tǒng)中的有環(huán)流調(diào)速和無環(huán)流調(diào)速的優(yōu)缺點：有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)雖然 具有反向快、過渡平滑等優(yōu)點，但設(shè)置幾個環(huán)流電抗器終究是個累贅。因此， 當(dāng)工藝過程對系統(tǒng)正反轉(zhuǎn)的平滑過渡特性要求不高的時候，特別是對于大容 量的系統(tǒng)，常采用既沒有直流平均環(huán)流又沒有瞬時脈動環(huán)流的無環(huán)流可逆系 統(tǒng)。交流拖動控制應(yīng)用的三個方面：1 般性能調(diào)速和節(jié)能調(diào)速。2高性能的交 流調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。3特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速。異步電動機調(diào)速分：1轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)

9、（全部的轉(zhuǎn)差功率都裝換成 熱能消耗在轉(zhuǎn)子的回路中）；2轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)（一部分轉(zhuǎn)差功率被 消耗掉，大部分則通過變流裝置回饋給電網(wǎng)或轉(zhuǎn)化成機械能予以利用）；3 轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速就是人為的改變機械特性參數(shù)，使電動機的穩(wěn)定工作點偏離固有特性， 工作在認(rèn)為機械特性上，以達到調(diào)速目的。異步電動機的調(diào)速方法：改變電 動機參數(shù)，改變電源電壓，改變電源頻率么著重討論的是后兩種。調(diào)壓調(diào)速：保持電源頻率fl為額定頻率f1N，只改變定子電壓Us的調(diào)速方 法。基本特征：電動機的同步轉(zhuǎn)速保持額定值不變（轉(zhuǎn)差功率消耗型），屬 于弱磁調(diào)速。變壓頻調(diào)速：改變異步電動機同步轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方法（轉(zhuǎn)差功率不變型，

10、 與轉(zhuǎn)速無關(guān)）。基本特征：基頻以下調(diào)速且磁通恒定時具有（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速） 性質(zhì)，在基頻以上調(diào)速時則基本具有（恒功率調(diào)速）性質(zhì)異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中，能嚴(yán)格保證氣隙主磁通恒定的條件是（按比例 地同時控制電壓和頻率）；采用恒壓頻比時，為保證低頻時的帶載能力，采 取的措施為（補償定子壓降）。恒定子磁通（ms），恒氣隙磁通（m），恒轉(zhuǎn)子磁通（mr）的控制方式均需要定子電 壓補償（對于恒氣隙磁通控制除此之外，還應(yīng)補償定子漏抗壓降）。恒壓頻 比控制最容易，機械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的 調(diào)速要求，低速時需適當(dāng)?shù)靥岣叨ㄗ与妷?，以近似補償定子阻抗壓降。恒定 子磁通和恒氣隙磁通的控制方式雖然

11、改善了低速性能，但機械特性還是非線 性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。恒轉(zhuǎn)子磁通的控制方式可獲得和直流他勵電動機一樣的線型機械特性，性能最佳。變頻器分為交-直-交和交-交。其中交-直-交分為直接變頻和間接變頻。PWM的基本思想：控制逆變器中電力電子器件的開通或關(guān)斷，輸出電壓為 幅值相等、寬度按一定規(guī)律變化的脈沖序列，用這樣的高頻脈沖序列代替期 望的輸出電壓。SPWM是以（輸出電壓近似正弦波）為目標(biāo)來控制逆變器的工作狀態(tài)。電 流滯環(huán)（CHBPWM）控制技術(shù)是以（輸出電流接近正弦波形）為目標(biāo)來控 制逆變器的工作狀態(tài)的。CFPWM的控制方法是：在原來主回路的基礎(chǔ)上，采用電流閉環(huán)控制，是實 際電流快速跟隨給定值，在穩(wěn)態(tài)時，盡可能使實際電流接近正弦波形這就能 得到比電壓控制的SPWM獲得更好的性能。SPWM采用三相分別調(diào)制在調(diào)制度為1時輸出相電壓的基波幅值為Ud/2， 輸出線電壓的基波幅值為Ud/2，直流電壓的利用率僅為0.866,若調(diào)制度 大于1，直流電壓的利用率可以提高但是會產(chǎn)生失真現(xiàn)象，諧波分量增加。采用電壓空間矢量PWM調(diào)制（SPWM）或者三次諧波注入法，可有效提高直 流電壓的利用率.SVPWM控制模式特點：逆變器共有八個基本輸出矢量，有六個有效工作 矢量和兩個零矢量，