機(jī)電傳動(dòng)控制第章 直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)

第5章直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)5.1概述

一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和分類1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

(1)按采用不同的反饋方式，可分為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋、電勢(shì)負(fù)反饋、電壓負(fù)反饋及電流正反饋(2)按自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，可分為單環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和多環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)按系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)被調(diào)量與給定量有無(wú)差別，可分為有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無(wú)靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)(4)按給定量變化的規(guī)律，可分為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)(5)按調(diào)節(jié)動(dòng)作與時(shí)間的關(guān)系，可分為斷續(xù)控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)，或無(wú)級(jí)調(diào)速和有級(jí)調(diào)速。(6)按系統(tǒng)中所包含的元件特性，可分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)（7）按電機(jī)調(diào)速特性分，可分為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速二、調(diào)速系統(tǒng)主要性能指標(biāo)

調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)1.靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)1）靜差度S：

靜差度表示出生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。

速度穩(wěn)定性指標(biāo)

當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速的變化要能維持在一定范圍之內(nèi)，即要求靜差度S小于一定數(shù)值。普通設(shè)備普通車床龍門刨床冷軋機(jī)熱軋機(jī)造紙機(jī)S≤50%S≤30%S≤5%S≤2%0.2%~0.5%S≤0.1%

2）調(diào)速范圍D

在額定負(fù)載下，允許的最高轉(zhuǎn)速和在保證生產(chǎn)機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)速變化率要求的前提下所能達(dá)到的最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍。車床龍門刨床鉆床銑床軋鋼機(jī)造紙機(jī)進(jìn)給機(jī)械20～12020～402～1220～303～1510～205～30000

3）D、ΔnN和S2的關(guān)系電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性愈硬，則靜差度愈小，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性就愈高;在一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中，如果在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)能滿足靜差度的要求，則在其他轉(zhuǎn)速時(shí)必能滿足要求。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要求的靜差度指低速時(shí)的靜差度S2。2.動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)從一種穩(wěn)定速度變化到另一種穩(wěn)定速度運(yùn)轉(zhuǎn)所經(jīng)過(guò)的一段過(guò)渡過(guò)程，稱為動(dòng)態(tài)過(guò)程。1）.最大超調(diào)量：反映系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性超調(diào)量太大，達(dá)不到生產(chǎn)工藝上的要求；超調(diào)量太小，會(huì)使過(guò)渡過(guò)程過(guò)于緩慢，不利于生產(chǎn)率的提高范圍：2）.上升時(shí)間tr：反映動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性

4）.振蕩次數(shù)N：在過(guò)渡過(guò)程內(nèi)，被調(diào)量N在其穩(wěn)定值上下擺動(dòng)的次數(shù)系統(tǒng)超調(diào)量過(guò)渡過(guò)程時(shí)間T振蕩次數(shù)性能10長(zhǎng)無(wú)不好2大長(zhǎng)多不好3小短中好

3）.過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts：衡量系統(tǒng)整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程的快慢例5.1有一生產(chǎn)機(jī)械要求調(diào)速范圍D=5，靜差率≤5％，電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)為10KW，220V，55A，1000r/min，電樞回路總電阻R=1Ω，KeΦ

=0.1925V.r/min，問(wèn)開環(huán)系統(tǒng)能否滿足要求？三、根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式1.生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性2．電遞動(dòng)機(jī)拴調(diào)速正過(guò)程笨中的魂負(fù)載胸能力在調(diào)通速過(guò)辜程中湯應(yīng)保蛛持電妖樞電瞎流Ia為額技定值IN，在翁不同橫轉(zhuǎn)速烤下電醋動(dòng)機(jī)縫軸上輩輸出表的轉(zhuǎn)庫(kù)矩和族功率箏就是重電動(dòng)即機(jī)所世能允險(xiǎn)許長(zhǎng)遲期輸先出的啟最大殊轉(zhuǎn)矩埋和最浴大功擠率，妙亦即奶電動(dòng)娘機(jī)調(diào)壩速過(guò)季程中叼的負(fù)廢載能盛力。3．電良動(dòng)機(jī)和的調(diào)販速性狡質(zhì)與衡生產(chǎn)蚊機(jī)械袍的負(fù)恢載特斯性的彈配合負(fù)載碼為恒蔥轉(zhuǎn)矩樓型的液生產(chǎn)最機(jī)械昆應(yīng)盡患可能邪選用演恒轉(zhuǎn)妻矩性殲質(zhì)的忍調(diào)速觀方式綠，且鞋電動(dòng)列機(jī)的角額定棄轉(zhuǎn)矩T應(yīng)等趨于或躁略大襖于負(fù)否載轉(zhuǎn)嘆矩TL；負(fù)載屬為恒染功率若型的密生產(chǎn)世機(jī)械圍應(yīng)盡溝可能殼選用爽恒功鏡率性書質(zhì)的叢調(diào)速鼻方式駱，且卵電動(dòng)健機(jī)的奏額定疾功率PN應(yīng)等御于或巧略大養(yǎng)于生正產(chǎn)機(jī)事械的雷靜負(fù)敢載功庸率PL。5.進(jìn)2晶閘惜管－誓電動(dòng)辭機(jī)直張流傳溪?jiǎng)涌厍笾葡稻憬y(tǒng)按結(jié)圖構(gòu)的脹不同新：?jiǎn)伍]飯環(huán)直斥流調(diào)邊速系秀統(tǒng)雙閉瘡環(huán)直斬流調(diào)姿速系聚統(tǒng)可逆炮系統(tǒng)一、堂單閉泥環(huán)直嶺流調(diào)洞速系肅統(tǒng)1.有靜旁差轉(zhuǎn)鵝速負(fù)奔反饋比調(diào)速橡系統(tǒng)1)基本盾組成按靜旱態(tài)誤供差的某不同辨：無(wú)靜四差直到流調(diào)榆速系敬統(tǒng)有靜綁差直限流調(diào)物速系骨統(tǒng)任務(wù)續(xù)：調(diào)節(jié)屠速度已；擴(kuò)大炕調(diào)速棗范圍績(jī)，減反小靜肢態(tài)誤堡差。分類蔥：測(cè)速覺(jué)反饋野回路速度竹給定放大南器觸發(fā)號(hào)回路可控困整流駁回路電樞格回路勵(lì)磁宿回路+-晶閘手管的嚼工作崇原理帶電矛阻性切負(fù)載獵的單鉤相可屑控整打流電疊路2)靜特腳性分辭析2）種靜特呼性：電動(dòng)番機(jī)的界轉(zhuǎn)速搬與負(fù)付載電宴流之狀間的搜大小昆關(guān)系。(1闖)各環(huán)管節(jié)輸桿入輸堂出的宇關(guān)系電動(dòng)絞機(jī)電習(xí)路可控亮硅和車觸發(fā)尊電路放大容器電巖路反饋寺電路(2祥)分析獸與結(jié)蔑論理想痛空載濃轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速剝降設(shè)調(diào)速叨范圍在最計(jì)大運(yùn)給行轉(zhuǎn)上速和摟低速臉時(shí)最河大允濱許靜設(shè)差度蠟不變抽的情谷況下悉，3)工作渠原理(1罪)調(diào)速鬧（Uf不變稻，改棋變Ug的大年?。└淖僓g的大壁小可維改變先電動(dòng)執(zhí)機(jī)的便轉(zhuǎn)速然，這紋種狀駝態(tài)稱錫為調(diào)速。(2夾)穩(wěn)速寧（Ug不變酸、負(fù)餅載變傻化使Uf變化)當(dāng)負(fù)堂載發(fā)栗生變由化使席速度紗發(fā)生昨變化懶后，盡系統(tǒng)赤通過(guò)職反饋芹能維童持速慣度基庸本不宣變，這種去狀態(tài)幣稱為樸穩(wěn)速敬。該系涌統(tǒng)主駐要靠罷偏差箭電壓△U進(jìn)行第調(diào)節(jié)陳、工炸作，顏若△U=佳0則Ud=0，則謙電機(jī)柿就不切能工肺作。海另，輸為了饅使偏差縫電壓△U足夠昆?。ㄐ缢夙?xiàng)度有苗微小佳波動(dòng)牛）時(shí)銹，也飽能獲星得足頁(yè)夠大啦的控佳制電演壓Ud，要魔求K足夠繡大。這種理具有赴比例哄調(diào)節(jié)肯器的勾閉環(huán)糟系統(tǒng)敲叫做有靜演差調(diào)悟速系魚統(tǒng)。4）調(diào)唐速過(guò)越程中濁特性工（工歸作點(diǎn)蝴）變制化：當(dāng):TL→TL1→N↓→△淘U↑→Ud↑→Ud1或：TL→TL2→N↑→△翁U↓→Ud↓→Ud2因此:當(dāng)系栗統(tǒng)閉音環(huán)后禁，穩(wěn)頌定工共作點(diǎn)分在A-愚B-飛C線上沃移動(dòng)課，特虹性曲繳線較斬硬；若無(wú)菌閉環(huán)敗，當(dāng)TL變化俗時(shí)，Ud不變病，工作銷點(diǎn)在趁一條Ud上移貝動(dòng)。結(jié)論杰：由于籍放大侮倍數(shù)K不可臭能為般無(wú)窮貓大，甜即靜魄態(tài)速皂降不鹽可能碼為0，因招此，真上述酬系統(tǒng)浙只能辭維持永速度績(jī)基本才不變駕。這住種維循持被成調(diào)量羞（轉(zhuǎn)藍(lán)速）躬近于潤(rùn)恒值墻不變陜，但呢又具氧有偏是差的惠反饋奶控制蒸系統(tǒng)罷通常末稱為典有差繼調(diào)節(jié)帖系統(tǒng)竭（即問(wèn)有差穿調(diào)速濃系統(tǒng)摩）。采用型轉(zhuǎn)速隱負(fù)反形饋調(diào)抽速系除統(tǒng)能歪克服月擾動(dòng)份作用偽（如梨負(fù)載遵的變胃化、刻電動(dòng)瘡機(jī)勵(lì)顯磁的躲變化匪、晶銅閘管患交流鍛電源猴電壓較的變番化等喊）對(duì)扒電動(dòng)矮機(jī)轉(zhuǎn)橋速的灰影響遺。提高抬系統(tǒng)賤的開嚴(yán)環(huán)放風(fēng)大倍打數(shù)K是減鉛小靜線態(tài)轉(zhuǎn)農(nóng)速降綱落、終擴(kuò)大吼調(diào)速洞范圍漸的有堵效措薪施。竟系統(tǒng)棒的放學(xué)大倍武數(shù)K越大倚，準(zhǔn)等確度糖就越奇高，涉靜差閣度就漏越小胃，調(diào)慣速范晝圍就全越大滋。但增是放繡大倍民數(shù)也業(yè)不能愛過(guò)分篇增大閑，否區(qū)則系膠統(tǒng)容講易產(chǎn)蒸生不芹穩(wěn)定槍現(xiàn)象陣。2.無(wú)靜俘差轉(zhuǎn)昏速負(fù)作反饋疤調(diào)速腫系統(tǒng)1）比姐例積昆分（PI）調(diào)砍節(jié)器比例蜓調(diào)節(jié)安器其輸雪入輸筒出之菠間的餃關(guān)系燭如下：積分灘調(diào)節(jié)鉗器其輸堂入輸上出之朵間的米關(guān)系蒸如下：比例憐積分照調(diào)節(jié)柱器2）月采用PI調(diào)節(jié)叔器的掘無(wú)靜揭差調(diào)霜速系兩統(tǒng)3）舟動(dòng)態(tài)既調(diào)節(jié)尼過(guò)程二、題雙閉霸環(huán)直角流調(diào)旁速系形統(tǒng)1.轉(zhuǎn)速元、電掘流雙父閉環(huán)糕調(diào)速信系統(tǒng)聽的組可成啟動(dòng)斤時(shí)電萍動(dòng)機(jī)吹電壓?jiǎn)?dòng)鳳結(jié)束倆時(shí)電科壓Idt1t2IamIa0啟動(dòng)券時(shí)的工電壓恩波形tIa,襲n,UdUdn(Iam-Ia)R∑IamR∑IaIamt理想音的啟擔(dān)動(dòng)波左形2.轉(zhuǎn)速竊、電飾流雙揀閉環(huán)處調(diào)速啦系統(tǒng)占的分您析1)靜態(tài)肢分析MAC砍RAS唱RUK-Ugi+Ufi-Ufn△UnBR+Ugn△UiαUdIaLTA2.轉(zhuǎn)速踢、電翁流雙置閉環(huán)歸調(diào)速江系統(tǒng)燦的分漿析2)系統(tǒng)載分析IaILnngIamttt1t2t3t4三、陵正反米轉(zhuǎn)控明制1.利用削接觸吧器的揪可逆岡線路2.可控華硅切疫換線橋路MUdIa(Ia)VT1VT3VT2VT4+-AB～MUdIa(Ia)KM1KM2KM2KM1+-AB～5．5有一沫直流鳳調(diào)速歡系統(tǒng)晨，其邀高速別時(shí)的嗎理想煮空載承轉(zhuǎn)速n0毀1=厲14截80陰r／mi替n，低眉速時(shí)扇的理燦想空酬載轉(zhuǎn)燒速n02=1訴57采r／mi做n，額迎定負(fù)鼻載時(shí)倉(cāng)的轉(zhuǎn)鳴速降薪△nN＝10掠r／mi冠n。試粘畫出桑該系乘統(tǒng)的每靜特導(dǎo)性(即電起動(dòng)機(jī)載的機(jī)雪械特醬性)，求萌出調(diào)健速范添圍和件靜差挺度．5．11某一揪有靜獅差調(diào)速速系澤統(tǒng)的機(jī)速度貪調(diào)節(jié)即范圍開為75爸r／mi孫n—翻15員00蘆r／mi核n，要柱求靜昨差度S＝2％，撓該系棟統(tǒng)允戴許的疊靜態(tài)昆速降喉是多撞少?如果那開環(huán)編系統(tǒng)征的靜基態(tài)速供降是10侍0r／mi其n，則移閉環(huán)律系統(tǒng)降的開伯環(huán)放李大倍摸數(shù)應(yīng)灣有多愧大?