第六章電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)

第六章電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)第1頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月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20～12020～402～1220～303～1510～205～300003.調(diào)速的平滑性

調(diào)速的平滑性，通常是用兩個(gè)相鄰調(diào)速級的轉(zhuǎn)速差來衡量的。

調(diào)速無級調(diào)速有級調(diào)速

以改變直流電動(dòng)機(jī)電樞外加電壓調(diào)速為例，說明調(diào)速范圍D與靜差度S之間的關(guān)系：第2頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月最高速度由系統(tǒng)中所使用電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速?zèng)Q定；靜差度S和調(diào)速范圍D由生產(chǎn)機(jī)械的要求決定；當(dāng)上述三個(gè)參數(shù)確定后，則要求靜態(tài)速降是一個(gè)定值。二、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)（啟動(dòng)、制動(dòng)過程僅是特例而已），由于有電磁慣性和機(jī)械慣性，過程不能瞬時(shí)完成，而需要一段時(shí)間，即要經(jīng)過一段過渡過程，或稱動(dòng)態(tài)過程。1.最大超調(diào)量

超調(diào)量超調(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)使過渡過程過于緩慢，不利于生產(chǎn)率的提高等范圍：第3頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月超調(diào)量2.過渡過程時(shí)間T

從輸入控制（或擾動(dòng)）作用于系統(tǒng)開始直到被調(diào)量n進(jìn)入（0.05～0.02）n2穩(wěn)定值區(qū)間時(shí)為止（并且以后不再越出這個(gè)范圍）的一段時(shí)間，叫作過渡過程時(shí)間。

過渡過程時(shí)間3.振蕩次數(shù)N在過渡過程時(shí)間內(nèi),被調(diào)量n在其穩(wěn)定值上下擺動(dòng)的次數(shù)。

如圖所示是三種不同調(diào)速系統(tǒng)被調(diào)量從x1改變?yōu)閤2時(shí)的變化情況。系統(tǒng)超調(diào)量過渡過程時(shí)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4頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2晶閘管－電動(dòng)機(jī)直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)的不同：單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可逆系統(tǒng)6.2.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)一、有靜差調(diào)速系統(tǒng)單純由被調(diào)量負(fù)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(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，簡稱有靜差調(diào)速系統(tǒng)；（一）轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)

1.基本組成按靜態(tài)誤差的不同：無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)：調(diào)節(jié)速度；擴(kuò)大調(diào)速范圍，減小靜態(tài)誤差。分類：第5頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月測速發(fā)電機(jī)：與直流電動(dòng)機(jī)M同軸相連，即兩者的速度相同，測速發(fā)電機(jī)用來測量電動(dòng)機(jī)的速度，稱檢測元件；轉(zhuǎn)換元件：將測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓信號以便與給定電壓進(jìn)行比較。給定電位器：調(diào)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(jīng)轉(zhuǎn)換后的電壓之差進(jìn)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(dòng)機(jī)電樞的外加電壓；

直流電動(dòng)機(jī)：系統(tǒng)的控制對象。第6頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析可知：系統(tǒng)的調(diào)速方法是改變外加電壓調(diào)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(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。2.工作原理

當(dāng)Ug、Uf不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。

(2)調(diào)速（Uf不變，改變Ug的大小）

改變Ug的大小可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種狀態(tài)稱為調(diào)速.(1)穩(wěn)態(tài)（Ug、Uf不變）

(3)穩(wěn)速（Ug不變、負(fù)載變化使Uf變化)

當(dāng)負(fù)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7頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月PID控制的特點(diǎn)PID控制是比例積分微分控制（Proportional-Integral-Differential）歷史最久、應(yīng)用最廣，適應(yīng)性最強(qiáng)的控制方式在工業(yè)生產(chǎn)過程中，PID控制算法占85%～90%第8頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)u＝Kce

如果采用比例調(diào)節(jié)，則在負(fù)荷擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，被調(diào)量不可能與設(shè)定值準(zhǔn)確相等，它們之間一定有殘差。因?yàn)楦鶕?jù)比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，只有調(diào)節(jié)器的輸入有變化,即被調(diào)量和設(shè)定值之間有偏差,調(diào)節(jié)器的輸出才會(huì)發(fā)生變化。第9頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月2積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，無差調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是無差調(diào)節(jié)只要偏差不為零，控制輸出就不為零，它就要?jiǎng)幼鞯桨驯徽{(diào)量的靜差完全消除為止而一旦被調(diào)量偏差e為零，積分調(diào)節(jié)器的輸出就會(huì)保持不變。調(diào)節(jié)器的輸出可以停在任何數(shù)值上,即:被控對象在負(fù)荷擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，被調(diào)量沒有余差，而調(diào)節(jié)閥則可以停在新的負(fù)荷所要求的開度上。積分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律第10頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)節(jié)器的輸出u與被調(diào)量或其偏差e對于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比，即微分控制的調(diào)節(jié)規(guī)律微分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)P和I是根據(jù)已經(jīng)形成的被調(diào)參數(shù)與給定值之偏差而動(dòng)作(即偏差的方向和大小進(jìn)行調(diào)節(jié))。微分調(diào)節(jié)是根據(jù)偏差信號的微分,即偏差變化的速度而動(dòng)作的。微分調(diào)節(jié)主要用于克服調(diào)節(jié)對象有較大的傳遞滯后和容量滯后。微分調(diào)節(jié)容易出現(xiàn)輸出的振蕩第11頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月常規(guī)PID控制系統(tǒng)的原理輸入：控制偏差e(t)=r(t)-y(t)