第六章電力拖動自動控制系統(tǒng)

第六章電力拖動自動控制系統(tǒng)第一頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五2.調速范圍D

在額定負載下，允許的最高轉速和在保證生產機械對轉速變化率要求的前提下所能達到的最低轉速之比稱為調速范圍。車床龍門刨床鉆床銑床軋鋼機造紙機進給機械20～12020～402～1220～303～1510～205～300003.調速的平滑性

調速的平滑性，通常是用兩個相鄰調速級的轉速差來衡量的。

調速無級調速有級調速

以改變直流電動機電樞外加電壓調速為例，說明調速范圍D與靜差度S之間的關系：第二頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五最高速度由系統(tǒng)中所使用電動機的額定轉速決定；靜差度S和調速范圍D由生產機械的要求決定；當上述三個參數(shù)確定后，則要求靜態(tài)速降是一個定值。二、動態(tài)技術指標

從一種穩(wěn)定速度變化到另一種穩(wěn)定速度運轉（啟動、制動過程僅是特例而已），由于有電磁慣性和機械慣性，過程不能瞬時完成，而需要一段時間，即要經過一段過渡過程，或稱動態(tài)過程。1.最大超調量

超調量超調量太大，達不到生產工藝上的要求；超調量太小，會使過渡過程過于緩慢，不利于生產率的提高等范圍：第三頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五超調量2.過渡過程時間T

從輸入控制（或擾動）作用于系統(tǒng)開始直到被調量n進入（0.05～0.02）n2穩(wěn)定值區(qū)間時為止（并且以后不再越出這個范圍）的一段時間，叫作過渡過程時間。

過渡過程時間3.振蕩次數(shù)N在過渡過程時間內,被調量n在其穩(wěn)定值上下擺動的次數(shù)。

如圖所示是三種不同調速系統(tǒng)被調量從x1改變?yōu)閤2時的變化情況。系統(tǒng)超調量過渡過程時間T振蕩次數(shù)性能10長無不好2大長多不好3小短中好第四頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五6.2晶閘管－電動機直流傳動控制系統(tǒng)按結構的不同：單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)可逆系統(tǒng)6.2.1單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)一、有靜差調速系統(tǒng)單純由被調量負反饋組成的按比例控制的單閉環(huán)系統(tǒng)屬有靜差的自動調節(jié)系統(tǒng)，簡稱有靜差調速系統(tǒng)；（一）轉速負反饋調速系統(tǒng)

1.基本組成按靜態(tài)誤差的不同：無靜差直流調速系統(tǒng)有靜差直流調速系統(tǒng)任務：調節(jié)速度；擴大調速范圍，減小靜態(tài)誤差。分類：第五頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五測速發(fā)電機：與直流電動機M同軸相連，即兩者的速度相同，測速發(fā)電機用來測量電動機的速度，稱檢測元件；轉換元件：將測速發(fā)電機的轉速轉換成電壓信號以便與給定電壓進行比較。給定電位器：調節(jié)Rg的位置可改變給定電壓Ug的大小。放大器：將外加電壓和反饋信號經轉換后的電壓之差進行放大。觸發(fā)電路：將放大器放大后的電壓信號變?yōu)槊}沖型號去控制整流電路的輸出大小。整流電路：變交流電壓為直流電壓，輸出電壓大小由觸發(fā)電路輸出脈沖信號所決定，整流電路的輸出為直流電動機電樞的外加電壓；

直流電動機：系統(tǒng)的控制對象。第六頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五由系統(tǒng)的結構分析可知：系統(tǒng)的調速方法是改變外加電壓調速；系統(tǒng)的反饋信號是被控制對象n本身;反饋電壓和給定電壓的極性相反，即:該系統(tǒng)又稱轉速負反饋調速系統(tǒng)。2.工作原理

當Ug、Uf不變時，電動機的轉速不變，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。

(2)調速（Uf不變，改變Ug的大小）

改變Ug的大小可改變電動機的轉速，這種狀態(tài)稱為調速.(1)穩(wěn)態(tài)（Ug、Uf不變）

(3)穩(wěn)速（Ug不變、負載變化使Uf變化)

當負載發(fā)生變化使速度發(fā)生變化后，系統(tǒng)通過反饋能維持速度基本不變，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)速。第七頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五PID控制的特點PID控制是比例積分微分控制（Proportional-Integral-Differential）歷史最久、應用最廣，適應性最強的控制方式在工業(yè)生產過程中，PID控制算法占85%～90%第八頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五比例調節(jié)的特點u＝Kce

如果采用比例調節(jié)，則在負荷擾動下的調節(jié)過程結束后，被調量不可能與設定值準確相等，它們之間一定有殘差。因為根據比例調節(jié)的特點，只有調節(jié)器的輸入有變化,即被調量和設定值之間有偏差,調節(jié)器的輸出才會發(fā)生變化。第九頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五2積分調節(jié)的特點，無差調節(jié)積分調節(jié)的特點是無差調節(jié)只要偏差不為零，控制輸出就不為零，它就要動作到把被調量的靜差完全消除為止而一旦被調量偏差e為零，積分調節(jié)器的輸出就會保持不變。調節(jié)器的輸出可以停在任何數(shù)值上,即:被控對象在負荷擾動下的調節(jié)過程結束后，被調量沒有余差，而調節(jié)閥則可以停在新的負荷所要求的開度上。積分控制的調節(jié)規(guī)律第十頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五調節(jié)器的輸出u與被調量或其偏差e對于時間的導數(shù)成正比，即微分控制的調節(jié)規(guī)律微分調節(jié)的特點P和I是根據已經形成的被調參數(shù)與給定值之偏差而動作(即偏差的方向和大小進行調節(jié))。微分調節(jié)是根據偏差信號的微分,即偏差變化的速度而動作的。微分調節(jié)主要用于克服調節(jié)對象有較大的傳遞滯后和容量滯后。微分調節(jié)容易出現(xiàn)輸出的振蕩第十一頁，共十二頁，編輯于2023年，星期五常規(guī)PID控制系統(tǒng)的原理輸入：控制偏差e(t)=r(t)-y(t)