機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng)

1、機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 第九章第九章 直流傳動控制系統(tǒng)直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 本章要求： 1 1、了解機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類；、了解機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類； 2 2、掌握自動調(diào)速系統(tǒng)中各個基本環(huán)節(jié)、各、掌握自動調(diào)速系統(tǒng)中各個基本環(huán)節(jié)、各 個反饋環(huán)節(jié)的作用和特點；個反饋環(huán)節(jié)的作用和特點； 3 3、根據(jù)生產(chǎn)機械的特點和要求正確選擇和、根據(jù)生產(chǎn)機械的特點和要求正確選擇和 使用機電傳動控制系統(tǒng)。使用機電傳動控制系統(tǒng)。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 本章的知識點 1 1、開環(huán)控制系統(tǒng)的特征和特點；、開環(huán)控制系統(tǒng)的特征和特點； 2 2、閉環(huán)控制系統(tǒng)的特征和特

2、點；、閉環(huán)控制系統(tǒng)的特征和特點； 3 3、控制系統(tǒng)的分類。、控制系統(tǒng)的分類。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 91機電傳動系統(tǒng)的組成與分類機電傳動系統(tǒng)的組成與分類 一、分類一、分類 按驅(qū)動動力劃分可分為：按驅(qū)動動力劃分可分為： 1、直流傳動控制系統(tǒng)；、直流傳動控制系統(tǒng)； 2、交流傳動控制系統(tǒng)。、交流傳動控制系統(tǒng)。 按控制方式劃分可分為：按控制方式劃分可分為： 1、斷續(xù)控制系統(tǒng)；、斷續(xù)控制系統(tǒng)； 2、連續(xù)控制系統(tǒng)。、連續(xù)控制系統(tǒng)。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 二、組成二、組成 機電傳動控制系統(tǒng)通常由給定信號、控制機電傳動控制系統(tǒng)通常由給定信號、控制 裝置（系統(tǒng)）、驅(qū)動裝置（系統(tǒng)）、反饋裝置（

3、系統(tǒng)）、驅(qū)動裝置（系統(tǒng)）、反饋 裝置（系統(tǒng)）組成。（反饋系統(tǒng)不是必需裝置（系統(tǒng)）組成。（反饋系統(tǒng)不是必需 的）的） 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 三、開環(huán)控制系統(tǒng)三、開環(huán)控制系統(tǒng) （一）、開環(huán)控制系統(tǒng)的定義：只有控制量（一）、開環(huán)控制系統(tǒng)的定義：只有控制量 （輸入量）對被控制量（輸出量）的單向控制（輸入量）對被控制量（輸出量）的單向控制 作用，而沒有被控制量對控制量的影響的系統(tǒng)作用，而沒有被控制量對控制量的影響的系統(tǒng) 稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。 （二（二)、開環(huán)控制系統(tǒng)的特征與特點：、開環(huán)控制系統(tǒng)的特征與特點： 系統(tǒng)的輸出不參與控制（特征），因此沒有自系統(tǒng)的輸出不參與控制（特征），

4、因此沒有自 動調(diào)節(jié)作用（特點）。動調(diào)節(jié)作用（特點）。 （三）、開環(huán)控制系統(tǒng)適用的場合（三）、開環(huán)控制系統(tǒng)適用的場合 1、速度剛性很硬的系統(tǒng)（同步電機、步進電機、速度剛性很硬的系統(tǒng)（同步電機、步進電機 調(diào)速系統(tǒng)）；調(diào)速系統(tǒng)）； 2、精度要求不太高的應(yīng)用場合；、精度要求不太高的應(yīng)用場合； 3、調(diào)速范圍不大、負載變化不大的應(yīng)用場合。、調(diào)速范圍不大、負載變化不大的應(yīng)用場合。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) （四）、開環(huán)控制系統(tǒng)的的數(shù)學表達式（四）、開環(huán)控制系統(tǒng)的的數(shù)學表達式 1、線性系統(tǒng)、線性系統(tǒng) y=kx

5、 2、非線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)y=f(x) 3、多輸入多輸出系統(tǒng)、多輸入多輸出系統(tǒng) Ay=Bx+C 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 四、閉環(huán)控制系統(tǒng)四、閉環(huán)控制系統(tǒng) 為了提高系統(tǒng)的速度剛性、改善系統(tǒng)的非線性、擴大為了提高系統(tǒng)的速度剛性、改善系統(tǒng)的非線性、擴大 調(diào)速范圍、可采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。調(diào)速范圍、可采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 當電動機負載轉(zhuǎn)矩增加引起轉(zhuǎn)速下降時，當電動機負載轉(zhuǎn)矩增加引起轉(zhuǎn)速下降時，EBR減小而減小而Ug 不變，則不變，則 U增大使發(fā)電機的勵磁電流增加，發(fā)電機電勢增大使發(fā)電機的勵磁電流增加，發(fā)電機電勢EG增加，從而使增加，從而使 電動機的轉(zhuǎn)速上升；反之，當

6、負載減小引起轉(zhuǎn)速上升時，電動機的轉(zhuǎn)速上升；反之，當負載減小引起轉(zhuǎn)速上升時，EBR增增 加使加使U減小，則減小，則EG減小，從而使電動機的轉(zhuǎn)速下降。這種控制減小，從而使電動機的轉(zhuǎn)速下降。這種控制 方法叫做反饋控制，圖方法叫做反饋控制，圖113所示是具有轉(zhuǎn)速負反饋的所示是具有轉(zhuǎn)速負反饋的GM（發(fā)（發(fā) 電電-電動）調(diào)速系統(tǒng)。因為，該系統(tǒng)是利用差值來消除偏差的，電動）調(diào)速系統(tǒng)。因為，該系統(tǒng)是利用差值來消除偏差的， 所以，始終還有偏差。稱為有靜差系統(tǒng)。為了減少差值所以，始終還有偏差。稱為有靜差系統(tǒng)。為了減少差值U，圖，圖 中，增加了一個放大器，這樣只要中，增加了一個放大器，這樣只要U稍有變化就能產(chǎn)生很大

7、的稍有變化就能產(chǎn)生很大的 控制作用，使發(fā)電機的電勢產(chǎn)生更大的變化，以維持電動機的轉(zhuǎn)控制作用，使發(fā)電機的電勢產(chǎn)生更大的變化，以維持電動機的轉(zhuǎn) 速不變。系統(tǒng)的靜差與放大倍數(shù)成反比。速不變。系統(tǒng)的靜差與放大倍數(shù)成反比。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) （一）、閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義：控制量（輸入（一）、閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義：控制量（輸入 量）與被控制量（輸出量）有相互聯(lián)系與影響，量）與被控制量（輸出量）有相互聯(lián)系與影響， 被控制量參與控制的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。被控制量參與控制的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （二）、閉環(huán)控制系統(tǒng)的特征與特點：系統(tǒng)的（二）、閉環(huán)控制系統(tǒng)的特征與特點：系統(tǒng)的 輸出部分或全部參與控制

8、（特征）；輸出部分或全部參與控制（特征）； 特點：特點：1、系統(tǒng)有自動調(diào)節(jié)作用；、系統(tǒng)有自動調(diào)節(jié)作用；2、放大倍數(shù)、放大倍數(shù) 比開環(huán)時小比開環(huán)時小為開環(huán)放大倍數(shù)的為開環(huán)放大倍數(shù)的 1/（1+Kf ） ； 3、系統(tǒng)可能出現(xiàn)不穩(wěn)定，振蕩甚至發(fā)散（由于、系統(tǒng)可能出現(xiàn)不穩(wěn)定，振蕩甚至發(fā)散（由于 反饋相位滯后過大形成正反饋）。反饋相位滯后過大形成正反饋）。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 五、幾個概念五、幾個概念 1、轉(zhuǎn)速降、轉(zhuǎn)速降nnN N = n0-nN 對直流電機對直流電機nnN N =(Ra/KeKt2 )T )TN N 引起轉(zhuǎn)速降

9、的原因主要是由于電機的定、轉(zhuǎn)子引起轉(zhuǎn)速降的原因主要是由于電機的定、轉(zhuǎn)子 電阻消耗能量引起。電阻消耗能量引起。 2、調(diào)速范圍、調(diào)速范圍D=nmax/nmin 3、靜差度、靜差度 S=(n0-nN)/n0= nnN N /n /n0 0 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 六、自動控制系統(tǒng)的基本組成六、自動控制系統(tǒng)的基本組成 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 七、自動控制系統(tǒng)的分類七、自動控制系統(tǒng)的分類 （前面講的是機電傳動系統(tǒng)的分類）（前面講的是機電傳動系統(tǒng)的分類） 自動控制系統(tǒng)的分類方法主要有如下幾種：自動控制系統(tǒng)的分類方法主要有如下幾種： 1、按反饋的物理量分為：速度、位移、壓力、按反饋的物理量分

10、為：速度、位移、壓力、 流量、電壓、電流負反饋（正反饋）控制系統(tǒng)等；流量、電壓、電流負反饋（正反饋）控制系統(tǒng)等； 2、按調(diào)節(jié)的復雜程度分為：單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán)、按調(diào)節(jié)的復雜程度分為：單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán) 控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)； 3、按誤差大小分為：有靜差、無靜差控制系統(tǒng)；、按誤差大小分為：有靜差、無靜差控制系統(tǒng)； 4、按給定變化規(guī)律分為、按給定變化規(guī)律分為: 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 定值定值希望輸出穩(wěn)定在某一值上（不時變）希望輸出穩(wěn)定在某一值上（不時變） （如恒溫箱）；（如恒溫箱）； 程序程序輸出根據(jù)時間按一定的規(guī)律變化（如交輸出根據(jù)時間按一定的規(guī)律變化（如交 通燈管理）；通燈管理）； 隨動隨

11、動輸出跟隨輸入變化而變化（如糾偏控制）輸出跟隨輸入變化而變化（如糾偏控制） 5、按調(diào)節(jié)動作與時間的關(guān)系分為：斷續(xù)控制、按調(diào)節(jié)動作與時間的關(guān)系分為：斷續(xù)控制 （如水位控制）、連續(xù)控制系統(tǒng)（如雷達）；（如水位控制）、連續(xù)控制系統(tǒng)（如雷達）； 6、按系統(tǒng)包含元件的特性分為：線性（如同步、按系統(tǒng)包含元件的特性分為：線性（如同步 電機的頻率與轉(zhuǎn)速關(guān)系）、非線性（離心泵的轉(zhuǎn)電機的頻率與轉(zhuǎn)速關(guān)系）、非線性（離心泵的轉(zhuǎn) 速與流量關(guān)系）控制系統(tǒng)。速與流量關(guān)系）控制系統(tǒng)。 此外還有其他的分類方法如時變、時不變控制系此外還有其他的分類方法如時變、時不變控制系 統(tǒng)等。統(tǒng)等。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 92機電控

12、制系統(tǒng)調(diào)速方案的選擇機電控制系統(tǒng)調(diào)速方案的選擇 一、機械與電氣調(diào)速方法：一、機械與電氣調(diào)速方法： 1、機械調(diào)速：齒輪變速（改變齒數(shù)比）、機械調(diào)速：齒輪變速（改變齒數(shù)比）、 非圓齒輪變速（改變半徑比）、皮帶輪變非圓齒輪變速（改變半徑比）、皮帶輪變 速（改變直徑比）、螺旋（改變螺距）、速（改變直徑比）、螺旋（改變螺距）、 杠桿、凸輪、棘輪（后杠桿、凸輪、棘輪（后3種適合間歇運動）種適合間歇運動） 等。等。 2、液壓調(diào)速：節(jié)流調(diào)速、變量泵、變量馬、液壓調(diào)速：節(jié)流調(diào)速、變量泵、變量馬 達調(diào)速、伸縮缸等。達調(diào)速、伸縮缸等。 3、氣動調(diào)速：除了與液壓類似外，還多了、氣動調(diào)速：除了與液壓類似外，還多了 利用

13、氣流傳動（紡織機的氣梭）等。利用氣流傳動（紡織機的氣梭）等。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 4、電氣調(diào)速：是指直接改變電機的轉(zhuǎn)速的、電氣調(diào)速：是指直接改變電機的轉(zhuǎn)速的 調(diào)速方式。（機械、液壓、往往也用到電調(diào)速方式。（機械、液壓、往往也用到電 機，但電機在系統(tǒng)中只起驅(qū)動作用，不起機，但電機在系統(tǒng)中只起驅(qū)動作用，不起 調(diào)速作用）調(diào)速作用） 直流電機有：調(diào)壓、調(diào)磁、變阻；直流電機有：調(diào)壓、調(diào)磁、變阻； 交流電機有：變極、變頻、變阻、調(diào)壓。交流電機有：變極、變頻、變阻、調(diào)壓。 5、聯(lián)合調(diào)速：電氣與機械或液壓或氣動組、聯(lián)合調(diào)速：電氣與機械或液壓或氣動組 合，進行調(diào)速合，進行調(diào)速(如機床通過改變電機轉(zhuǎn)速

14、和如機床通過改變電機轉(zhuǎn)速和 改變齒輪變比調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速）。改變齒輪變比調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速）。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 二、生產(chǎn)機械對自動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標要求二、生產(chǎn)機械對自動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標要求 （一）、靜態(tài)技術(shù)指標（一）、靜態(tài)技術(shù)指標 1、靜差度、靜差度S=(n0-nN)/n0= nnN N /n /n0 0 2、調(diào)速范圍、調(diào)速范圍D=nmax/nmin 3、調(diào)速平滑性：可調(diào)的相鄰兩調(diào)速級的轉(zhuǎn)速、調(diào)速平滑性：可調(diào)的相鄰兩調(diào)速級的轉(zhuǎn)速 差差ni+1-ni 。 (二）、動態(tài)技術(shù)指標二）、動態(tài)技術(shù)指標 1、最大超調(diào)量、最大超調(diào)量MP； 2、過渡過程時間、過渡過程時間T； 3、振蕩次數(shù)、振蕩次數(shù)N

15、； 4、響應(yīng)時間、響應(yīng)時間tr； 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 四、機械傳動的優(yōu)缺點：四、機械傳動的優(yōu)缺點： （一）、優(yōu)點：（一）、優(yōu)點： 1、可靠性高重復性好；、可靠性高重復性好； 2、不容易受干擾；、不容易受干擾； 3、控制簡單。、控制簡單。 （二）、缺點：（二）、缺點： 1、不靈活；（例如螺旋輸送瓶子，不能輸送不、不靈活；（例如螺旋輸送瓶子，不能輸送不 同規(guī)格的瓶子）同規(guī)格的瓶子） 2、調(diào)整不方便；（例加工六角頭，不同的尺寸、調(diào)整不方便；（例加工六角頭，不同的尺寸 要換不同的凸輪）要換不同的凸輪） 3、機械磨損后，不能自動

16、補償；、機械磨損后，不能自動補償； 4、噪聲大；、噪聲大； 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 五、電氣傳動的優(yōu)缺點：五、電氣傳動的優(yōu)缺點： （一）、優(yōu)點（一）、優(yōu)點: 1、靈活；、靈活； 2、調(diào)整方便；、調(diào)整方便； 3、能自動補償；、能自動補償； 4、噪聲??；、噪聲?。?5、機械結(jié)構(gòu)簡單；、機械結(jié)構(gòu)簡單； 6、可遠程控制。、可遠程控制。 （二）、缺點：（二）、缺點： 1、可靠性、重復性較差；、可靠性、重復性較差； 2、容易受干擾；、容易受干擾； 3、控制復雜（為了解決上述缺點要采取很多措、控制復雜（為了解決上述缺點要采取很多措 施）。施）。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 在某些場合采用機械傳動

17、比電氣傳動更方在某些場合采用機械傳動比電氣傳動更方 便，例如間歇運動、規(guī)律不變的交變運動便，例如間歇運動、規(guī)律不變的交變運動 等，可用非圓齒輪、凸輪、棘輪、曲柄滑等，可用非圓齒輪、凸輪、棘輪、曲柄滑 塊機構(gòu)杠桿機構(gòu)等方式實現(xiàn)。下面舉一些塊機構(gòu)杠桿機構(gòu)等方式實現(xiàn)。下面舉一些 機械控制比電氣控制更簡單的例子。機械控制比電氣控制更簡單的例子。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 齒輪齒輪連桿組合機構(gòu)連桿組合機構(gòu) 攪拌機構(gòu)攪拌機構(gòu) C BA D E 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀 將擺動導桿機構(gòu)中的直線導槽將擺動導桿機構(gòu)中的直線導槽 改為圓弧導槽，可獲得較長時間的改為圓弧

18、導槽，可獲得較長時間的 停歇停歇。 改變構(gòu)件運動尺寸改變構(gòu)件運動尺寸 槽輪直徑變?yōu)闊o窮槽輪直徑變?yōu)闊o窮 大，槽數(shù)無窮多時，演大，槽數(shù)無窮多時，演 變?yōu)椴蹢l機構(gòu)變?yōu)椴蹢l機構(gòu) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 振動料斗示意圖振動料斗示意圖 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 等距離控制等距離控制 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 酒瓶等距離調(diào)整裝置酒瓶等距離調(diào)整裝置 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 單螺桿傳送裝置單螺桿傳送裝置 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 液體裝料傳送裝置液體裝料傳送裝置 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 液位定量灌裝機構(gòu)液

19、位定量灌裝機構(gòu) 圖為旋塞式灌裝機構(gòu)，它由計量圖為旋塞式灌裝機構(gòu)，它由計量 筒筒1、細管、細管2、貯液罐、貯液罐3、液管、液管4、旋、旋 塞塞5等組成。在圖等組成。在圖81（a）中，三）中，三 通旋塞通旋塞5接通貯液罐和計量筒，貯液接通貯液罐和計量筒，貯液 罐內(nèi)的液體料因壓力差經(jīng)液管罐內(nèi)的液體料因壓力差經(jīng)液管4流入流入 計量筒，計量筒中與進入液體等體計量筒，計量筒中與進入液體等體 積的空氣，因受液體料的排擠由細積的空氣，因受液體料的排擠由細 管管2排出。當計量筒中的液體升高使排出。當計量筒中的液體升高使 液面遮住細管下端口時，簡內(nèi)空氣液面遮住細管下端口時，簡內(nèi)空氣 通路被隔斷，此時，液體沿細管繼

20、通路被隔斷，此時，液體沿細管繼 續(xù)上升而簡內(nèi)液面變化甚微，直到續(xù)上升而簡內(nèi)液面變化甚微，直到 細管內(nèi)液面與貯液罐液面持平，液細管內(nèi)液面與貯液罐液面持平，液 體流動停止，定量結(jié)束。這時旋塞體流動停止，定量結(jié)束。這時旋塞 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動90。堵住進液管口，接通計量。堵住進液管口，接通計量 筒和灌裝口筒和灌裝口6，如圖（，如圖（b）所示，筒）所示，筒 內(nèi)液體料就灌人容器中，分離、灌內(nèi)液體料就灌人容器中，分離、灌 裝同時完成。計量筒內(nèi)液位高度通裝同時完成。計量筒內(nèi)液位高度通 過細管在筒內(nèi)的插入深度來改變，過細管在筒內(nèi)的插入深度來改變， 將細管往下插，液位降低，如圖（將細管往下插，液位降低，如圖（c） 所示，

21、反之液位升高，依此實現(xiàn)定所示，反之液位升高，依此實現(xiàn)定 量。量。 灌裝的液體量可根據(jù)計量筒內(nèi)液位灌裝的液體量可根據(jù)計量筒內(nèi)液位 高度來計算，誤差大小取決于細管高度來計算，誤差大小取決于細管 和旋塞內(nèi)液體的量。定時靠旋塞驅(qū)和旋塞內(nèi)液體的量。定時靠旋塞驅(qū) 動機構(gòu)來控制，灌裝時間取決于液動機構(gòu)來控制，灌裝時間取決于液 體料的流動速度。體料的流動速度。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 搖板式分配裝置搖板式分配裝置 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 但在另外一些場合，采用機械控制會使機但在另外一些場合，采用機械控制會使機 械機構(gòu)變得得很復雜，例如飛剪系統(tǒng)，要械機構(gòu)變得得很復雜，例如飛剪系統(tǒng)，要 求能夠?qū)崿F(xiàn)

22、不同長度的剪切，還要同時保求能夠?qū)崿F(xiàn)不同長度的剪切，還要同時保 證剪切瞬間剪刃線速度與被剪物料線速度證剪切瞬間剪刃線速度與被剪物料線速度 一致。一致。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 飛剪系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)不同長度的剪切，還要同時保飛剪系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)不同長度的剪切，還要同時保 證剪切瞬間剪刃線速度與被剪物料線速度一致。證剪切瞬間剪刃線速度與被剪物料線速度一致。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 六、機電傳動控制方案確定的原則六、機電傳動控制方案確定的原則 不同的生產(chǎn)設(shè)備、不同的生產(chǎn)過程，對動、不同的生產(chǎn)設(shè)備、不同的生產(chǎn)過程，對動、 靜態(tài)技術(shù)指標有不同的要求。因此，在選靜態(tài)技術(shù)指標有不同的要求

23、。因此，在選 擇和設(shè)計機電傳動控制系統(tǒng)前，必須了解擇和設(shè)計機電傳動控制系統(tǒng)前，必須了解 生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝的特點和要求，兼顧生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝的特點和要求，兼顧 快速性和穩(wěn)定性、速度與精度、自動化程快速性和穩(wěn)定性、速度與精度、自動化程 度與成本等矛盾。在制定方案時，一定要度與成本等矛盾。在制定方案時，一定要 分析各種方案的優(yōu)缺點，以便確定采用機分析各種方案的優(yōu)缺點，以便確定采用機 械控制、電氣控制還是機械電氣聯(lián)合控制械控制、電氣控制還是機械電氣聯(lián)合控制 方案。方案。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 1、對于不要求調(diào)速的設(shè)備，優(yōu)先選用鼠籠式異步電、對于不要求調(diào)速的設(shè)備，優(yōu)先選用鼠籠式異步電 機；

24、對啟動頻繁或帶重載啟動的場合，選用繞線異機；對啟動頻繁或帶重載啟動的場合，選用繞線異 步電機或特殊鼠籠電機或普通異步電機變頻調(diào)速。步電機或特殊鼠籠電機或普通異步電機變頻調(diào)速。 2、對要求調(diào)速但級數(shù)不多的且不經(jīng)常切換的場合，、對要求調(diào)速但級數(shù)不多的且不經(jīng)常切換的場合， 優(yōu)先選用變極數(shù)異步電機，雙速、多速電機配合簡優(yōu)先選用變極數(shù)異步電機，雙速、多速電機配合簡 單的機械調(diào)速方式（如機床）。單的機械調(diào)速方式（如機床）。 3、需要經(jīng)常調(diào)速、且?guī)лd啟動的場合，優(yōu)先采用異、需要經(jīng)常調(diào)速、且?guī)лd啟動的場合，優(yōu)先采用異 步電機變頻調(diào)速。步電機變頻調(diào)速。 4、對于主要工作在低速和高速的場合，優(yōu)先采用直、對于主要工

25、作在低速和高速的場合，優(yōu)先采用直 流電機。流電機。 5、對于要求響應(yīng)速度和控制精度都很高的場合，才、對于要求響應(yīng)速度和控制精度都很高的場合，才 考慮選用伺服電機?？紤]選用伺服電機。 6、經(jīng)常不滿載工作的采用異步電機的場合，如經(jīng)濟、經(jīng)常不滿載工作的采用異步電機的場合，如經(jīng)濟 許可，均可考慮采用變頻調(diào)速（主要為了節(jié)能）。許可，均可考慮采用變頻調(diào)速（主要為了節(jié)能）。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 93晶閘管晶閘管-電動機直流調(diào)速系統(tǒng)電動機直流調(diào)速系統(tǒng) 1、有靜差調(diào)速系統(tǒng)、有靜差調(diào)速系統(tǒng) 特點：放大器為比例放大器；特點：放大器為比例放大器； 1、）速度負反饋調(diào)速系統(tǒng)、）速度負反饋調(diào)速系統(tǒng) 機電傳動第

26、九章直流傳動控制系統(tǒng) 2）、電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)）、電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng) 直流電動機的轉(zhuǎn)速隨電樞端電壓而變。電樞電壓高，直流電動機的轉(zhuǎn)速隨電樞端電壓而變。電樞電壓高， 電動機轉(zhuǎn)速高；電樞電壓的大小，可以近似地反映電電動機轉(zhuǎn)速高；電樞電壓的大小，可以近似地反映電 動機轉(zhuǎn)速的高低。電壓負反饋系統(tǒng)以電動機電樞電壓動機轉(zhuǎn)速的高低。電壓負反饋系統(tǒng)以電動機電樞電壓 作為反饋量，調(diào)整轉(zhuǎn)速。作為反饋量，調(diào)整轉(zhuǎn)速。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 3）、電流正反饋與電壓負反饋的綜合反饋系統(tǒng)）、電流正反饋與電壓負反饋的綜合反饋系統(tǒng)高高 電阻電橋：電阻電橋： 由于電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)對電動機電樞電阻壓降引起的由于電壓負反

27、饋調(diào)速系統(tǒng)對電動機電樞電阻壓降引起的 轉(zhuǎn)速降落不能予以補償，因而轉(zhuǎn)速降落較大，靜特性不轉(zhuǎn)速降落不能予以補償，因而轉(zhuǎn)速降落較大，靜特性不 夠理想，使允許的調(diào)速范圍減小。為了補償電樞電阻壓夠理想，使允許的調(diào)速范圍減小。為了補償電樞電阻壓 降降IaRa，一般在電壓負反饋的基礎(chǔ)上再增加一個電流正，一般在電壓負反饋的基礎(chǔ)上再增加一個電流正 反饋環(huán)節(jié)。反饋環(huán)節(jié)。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) （3）、電流截止負反饋系統(tǒng)）、電流截止負反饋系統(tǒng) 電流正反饋可以改善調(diào)速性能，負反饋會使系統(tǒng)性能變電流正反饋可以改善調(diào)速性能，負反饋會使系統(tǒng)性能變 差。即隨著電流加大，負反饋使轉(zhuǎn)速迅

28、速下降，甚至停差。即隨著電流加大，負反饋使轉(zhuǎn)速迅速下降，甚至停 止。但這一特性可用來保護電機。止。但這一特性可用來保護電機。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) *電流截止負反饋的信號，由串聯(lián)在回路中的電阻電流截止負反饋的信號，由串聯(lián)在回路中的電阻R上取出（電阻上取出（電阻R上的壓降上的壓降 IaR與電流與電流Ia成正比）。在電流較小時，成正比）。在電流較小時，IaRUb，二極管不導通，電流負反饋，二極管不導通，電流負反饋 不起作用，只有轉(zhuǎn)速負反饋，故能得到穩(wěn)態(tài)運行所需要的比較硬的靜特性。不起作用，只有轉(zhuǎn)速負反饋，故能得到穩(wěn)態(tài)運行所需要的比較硬的靜特性。 當主回路電

29、流增加到一定值使當主回路電流增加到一定值使IaRUb時，二極管時，二極管V導通，電流負反饋信號導通，電流負反饋信號IaR 經(jīng)過二極管與比較電壓經(jīng)過二極管與比較電壓Ub比較后送到放大器，其極性與比較后送到放大器，其極性與Ug極性相反經(jīng)放大后極性相反經(jīng)放大后 控制移相角控制移相角a，使，使a增大，輸出電壓增大，輸出電壓Ua減小，電動機轉(zhuǎn)速下降。如果負載電流減小，電動機轉(zhuǎn)速下降。如果負載電流 一直增加下去，則電動機速度最后將降到零。電動機速度降到零后，電流不一直增加下去，則電動機速度最后將降到零。電動機速度降到零后，電流不 再增大，這樣就里到了再增大，這樣就里到了“限流限流”的作用，加有電流截止負反

30、饋的速度特性如的作用，加有電流截止負反饋的速度特性如 圖圖1114所示（這種特性因它常被用于挖土機上，故稱為所示（這種特性因它常被用于挖土機上，故稱為“挖土機特性挖土機特性”）。）。 因為只有當電流大到一定程度反饋才起作用，故稱電流截止負反饋。因為只有當電流大到一定程度反饋才起作用，故稱電流截止負反饋。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 2、無靜差調(diào)速系統(tǒng)、無靜差調(diào)速系統(tǒng) 無靜差調(diào)速系統(tǒng)的特點是：放大器必須含無差無靜差調(diào)速系統(tǒng)的特點是：放大器必須含無差 元件（積分環(huán)節(jié)），靜態(tài)時系統(tǒng)的反饋量總等元件（積分環(huán)節(jié)），靜態(tài)時系統(tǒng)的反饋量總等 于給定量，即偏差等于零。于給定量，即偏差等于零。PI調(diào)節(jié)器是一

31、個常調(diào)節(jié)器是一個常 用的典型的無差元件。（相當于可變比例系數(shù)用的典型的無差元件。（相當于可變比例系數(shù) 的放大倍數(shù)趨于無窮的比例放大器）。的放大倍數(shù)趨于無窮的比例放大器）。 要保證系統(tǒng)在不同的輸入均為無差，要求系統(tǒng)要保證系統(tǒng)在不同的輸入均為無差，要求系統(tǒng) 的積分階數(shù)比輸入信號的積分階數(shù)高。的積分階數(shù)比輸入信號的積分階數(shù)高。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 靜差形成的原因之一是因為受輸入設(shè)備的靜差形成的原因之一是因為受輸入設(shè)備的 分辨率的限制。例如某設(shè)備的輸入分辨率分辨率的限制。例如某設(shè)備的輸入分辨率 為為5mv ,若比例調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)為若比例調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)為10，

32、當誤，當誤 差為差為0.4mv時，誤差經(jīng)調(diào)節(jié)器放大器后為時，誤差經(jīng)調(diào)節(jié)器放大器后為 4mv小于輸入設(shè)備的分辨率小于輸入設(shè)備的分辨率5mv，系統(tǒng)認為，系統(tǒng)認為 無誤差，不調(diào)節(jié)。當比例調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)無誤差，不調(diào)節(jié)。當比例調(diào)節(jié)器放大倍數(shù) 改為改為20時，經(jīng)放大后為時，經(jīng)放大后為8mv，大于，大于5mv，系，系 統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。顯然放大倍數(shù)越大，允許輸統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。顯然放大倍數(shù)越大，允許輸 入誤差越小，系統(tǒng)的靜差也越小。入誤差越小，系統(tǒng)的靜差也越小。 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 圖圖1125具有比例積分調(diào)節(jié)的無靜差系統(tǒng)具有比例積分調(diào)節(jié)的無靜差系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控制系統(tǒng) 機電傳動第九章直流傳動控

33、制系統(tǒng) 直流調(diào)速系統(tǒng)的基本組成直流調(diào)速系統(tǒng)的基本組成 直流調(diào)速系統(tǒng)由主回路和控制回路組成。直流調(diào)速系統(tǒng)由主回路和控制回路組成。 主回路：晶閘管整流電路，前述各種整流電路都可以主回路：晶閘管整流電路，前述各種整流電路都可以 作主回路，僅性能不同而已。作主回路，僅性能不同而已。 控制回路：主要有觸發(fā)電路和保護電路。觸發(fā)電路由控制回路：主要有觸發(fā)電路和保護電路。觸發(fā)電路由 波形發(fā)生器、移相控制電路、脈沖整形電路組成。它波形發(fā)生器、移相控制電路、脈沖整形電路組成。它 們的功能分別為：們的功能分別為： 波形發(fā)生器產(chǎn)生連續(xù)的鋸齒波；移相控制電路使波形波形發(fā)生器產(chǎn)生連續(xù)的鋸齒波；移相控制電路使波形 發(fā)生器的起始波形與主回路的波形同步（常用同步變發(fā)生器的起始波形與主回路的波形同步（常用同步變 壓器實現(xiàn)），并控制觸發(fā)（常用比較電路）；脈沖整壓器