運動控制系統(tǒng)題庫_Microsoft_Word_文檔

1、宿遷學院自動化專業(yè)試題庫之：自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)陳伯時（3、4）版第一章 閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)第一節(jié) 可控直流電源電動機系統(tǒng)暨直流驅(qū)動單元1對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以（調(diào)節(jié)電樞供電電壓）的方式為最好。改變（電阻）只能有級調(diào)速；減弱（磁通）雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（即電機額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速。因此，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。2調(diào)壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)的主要方法，而調(diào)節(jié)電樞電壓需要有專門向電動機供電的可控直流電源。3常用的可控直流電源有以下三種：n 旋轉(zhuǎn)變流機組用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調(diào)的直

2、流電壓。n 靜止式可控整流器用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。n 直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或進行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。4簡稱為G-M的系統(tǒng)，具有四象限連續(xù)運行的功能，國際上通稱Ward-Leonard系統(tǒng)。5晶閘管-電動機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱V-M系統(tǒng)），圖中VT是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 Uc 來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓Udo ，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。6用觸發(fā)脈沖的相位角（控制角）a 控制整流電壓的平均值Ud0是晶閘管整流器的特點。Ud0與觸發(fā)脈沖相位角（控制角） a 的關(guān)系因整流電

3、路的形式而異；不同整流電路的整流電壓值7在V-M系統(tǒng)中，脈動電流會產(chǎn)生脈動的轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機械不利，同時也增加電機的發(fā)熱。為了避免或減輕這種影響，須采用抑制電流脈動的措施，主要是：n 設(shè)置平波電抗器；n 增加整流電路相數(shù)；n 采用多重化技術(shù)。8平波電抗器的計算n 單相橋式全控整流電路 n 三相半波整流電路 n 三相橋式整流電路 9晶閘管觸發(fā)與整流裝置動態(tài)結(jié)構(gòu)：考慮到 Ts 很小，可忽略高次項，則傳遞函數(shù)便近似成一階慣性環(huán)節(jié)9脈沖寬度調(diào)制（PWM）變換器的作用是：用PWM調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、幅值一定、寬度可變的脈沖電壓系列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)

4、速。10采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）的高頻開關(guān)控制方式形成的脈寬調(diào)制變換器直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，即直流PWMM調(diào)速系統(tǒng)11可逆PWM變換器直流電動機的主電路有多種形式，最常用的是橋式，也稱為H形主電路。12H形主電路的PWMM系統(tǒng)，電路中A、B兩點間電壓的極性隨開關(guān)器件柵極驅(qū)動電壓極性的變化而改變，其控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等多種，現(xiàn)代最常用的是雙極式控制的可逆PWM變換器電動機系統(tǒng)。13雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為14雙極式控制可逆PWM變換器電動機系統(tǒng)即PWMM系統(tǒng)調(diào)速時， r 的可調(diào)范圍為01， 1g 0.5時， g 為正，電機正轉(zhuǎn)；n 當r

5、0.5時， g 為負，電機反轉(zhuǎn)；n 當r = 0.5時， g = 0 ，電機停止。15雙極式控制方式的不足之處是：在工作過程中，4個開關(guān)器件可能都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且在切換時可能發(fā)生上、下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂的驅(qū)動脈沖之間應設(shè)置邏輯延時環(huán)節(jié)。16對于PWM變換器電動機系統(tǒng)中的濾波電容，其作用除濾波外，還有當電機制動時吸收運行系統(tǒng)動能的作用。由于直流電源靠二極管整流器供電，電機制動時不可能回饋電能，只好對濾波電容充電，這將使電容兩端電壓升高，稱作“泵升電壓”電力電子器件的耐壓限制著最高泵升電壓，因此電容量就不可能很小，一般幾千瓦的調(diào)速系統(tǒng)所需的電容量達到數(shù)千微法。

6、在大容量或負載有較大慣量的系統(tǒng)中，為了限制電容器過高的泵升電壓，這時，可以采用下圖中的鎮(zhèn)流電阻Rb 來消耗掉部分動能。分流電路靠開關(guān)器件 VTb 在泵升電壓達到允許數(shù)值時接通。第二節(jié) 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)17對于調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制的基本要求有以下三個方面（1）調(diào)速在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分擋地（有級）或 平滑地（無級）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）穩(wěn)速以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；（3）加、減速頻繁起、制動的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求起，制動盡量平穩(wěn)。18某直流調(diào)速系統(tǒng)電動機額定轉(zhuǎn)速為1430 r/m

7、in，額定速降 Dn N = 115r/min，當要求靜差率30%時，允許多大的調(diào)速范圍？如果要求靜差率20%，則調(diào)速范圍是多少？如果希望調(diào)速范圍達到10，所能滿足的靜差率是多少？解：192-2；1。4調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000100 r/min，要求靜差率S=2%，那麼系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速降是多少？解：202-3；1。5 某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負載下，最高轉(zhuǎn)速為n 0max=1500r/min ，最低轉(zhuǎn)速為n 0min=150r/min，帶額定負載時的速度降落，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變，試問系統(tǒng)的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)的靜差率是多少？解：212-4；1。6 直流電動機：晶閘管整流器內(nèi)阻系統(tǒng)采用

8、降壓調(diào)速，當生產(chǎn)機械要求靜差率S=20%，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍有多大？如果要求靜差率S=30%，則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又有多大？解：22-1例題 某龍門刨床工作臺拖動采用直流電動機，其額定數(shù)據(jù)如下：60kW、220V、305A、1000r/min，采用V-M系統(tǒng)，主電路總電阻，電動機電動勢系數(shù)。如果要求調(diào)速范圍 D = 20，靜差率5%，采用開環(huán)調(diào)速能否滿足？若要滿足這個要求，系統(tǒng)的額定速降最多能有多少？ 解：22-2。2-5；1.7 某龍門刨床工作臺拖動采用直流電動機，采用V-M系統(tǒng)，已知電動機額定數(shù)據(jù)如下：。求： 當電流連續(xù)時，在額定負載下的轉(zhuǎn)速降落 開環(huán)系統(tǒng)機械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率 額定

9、負載下的轉(zhuǎn)速降落為多少，才能滿足D = 20，靜差率S5%的要求解：22-3。爾例2-12-2 某龍門刨床工作臺拖動采用直流電動機，采用V-M系統(tǒng)，已知電動機額定數(shù)據(jù)如下：。且已知晶閘管與觸發(fā)裝置的放大倍數(shù)轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)為滿足D = 20，靜差率S5%的要求： 開環(huán)系統(tǒng)能否滿足要求？ 接成轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)系統(tǒng)，為滿足要求，計算放大器的電壓放大系數(shù)！解：22-4。爾例2-12-22-3 某龍門刨床工作臺拖動采用直流電動機，采用V-M系統(tǒng)，已知電動機額定數(shù)據(jù)如下：。且已知晶閘管與觸發(fā)裝置采用三相橋式電路，放大倍數(shù)轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)，電樞回路總電感，整個系統(tǒng)的飛輪慣量為滿足D = 20，靜差率S5%的要

10、求：(1) 開環(huán)系統(tǒng)能否滿足要求？(2) 接成轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)系統(tǒng)，為滿足要求，計算放大器的電壓放大系數(shù)！(3) 判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性解：22-5。參李已知轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)：電動機額定數(shù)據(jù)：。且已知晶閘管與觸發(fā)裝置采用三相橋式電路，放大倍數(shù)轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)，為滿足D = 10，靜差率S0。05%的要求，進行靜態(tài)計算：Kop、Kp。解：23根據(jù)自動控制原理，反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)是按被調(diào)量的偏差進行控制的系統(tǒng)，只要被調(diào)量出現(xiàn)偏差，它就會自動產(chǎn)生糾正偏差的作用。調(diào)速系統(tǒng)中由負載引起的的轉(zhuǎn)速降落是轉(zhuǎn)速偏差，顯然，引入轉(zhuǎn)速閉環(huán)負反饋將使調(diào)速系統(tǒng)應該能夠大大減少轉(zhuǎn)速降落。24閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速

11、系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價是，須增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。 25在反饋控制的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，與電動機同軸安裝一臺測速發(fā)電機 TG ，從而引出與被調(diào)量轉(zhuǎn)速成正比的負反饋電壓Un ，與給定電壓 U*n 相比較后，得到轉(zhuǎn)速偏差電壓 DUn ，經(jīng)過放大器 A，產(chǎn)生電力電子變換器UPE的控制電壓Uc ，用以控制電動機轉(zhuǎn)速 n。26轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)關(guān)系如下： 27轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程式28閉環(huán)系統(tǒng)靜性可以比開環(huán)系統(tǒng)機械特性硬得多29采用比例放大器（調(diào)節(jié)器），使得閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)

12、放大系數(shù)KOP值越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能越好。然而，KOp =常數(shù)，穩(wěn)態(tài)速差就只能減小，卻不可能消除。只有 KOP = ，才能使 Dncl = 0，而這是不可能的。因此，這樣的調(diào)速系統(tǒng)叫做有靜差調(diào)速系統(tǒng)。實際上，這種系統(tǒng)正是依靠被調(diào)量的偏差進行控制的。30系統(tǒng)中，除給定信號外，作用在控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)上的一切會引起輸出量變化的因素都叫做“擾動作用”。 30-12-7；2。1 轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500150 r/min，要求靜差率S5%，那麼系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100 r/min，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)是多少？解：30-22-7；2。1 轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速

13、范圍是1500150 r/min，要求靜差率S2%，那麼系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100 r/min，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)是多少？解：31為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動和堵轉(zhuǎn)時電流過大的問題，系統(tǒng)中必須有自動限制電樞電流的環(huán)節(jié)。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個物理量基本不變，就應該引入那個物理量的負反饋。那么，引入電流負反饋，使電流不超過允許值或能夠保持設(shè)定值而基本不變。具體實施方案：采用電流截止負反饋或轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。32對于一個自動控制系統(tǒng)來說，穩(wěn)定性是它能否正常工作的首要條件，是必須保證的。對于轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)，存在臨界放大系數(shù) Kc

14、r,當 KOP Kcr 時，系統(tǒng)將不穩(wěn)定；33例題 晶閘管可控整流器供電的V-M系統(tǒng)。已知數(shù)據(jù)如下：電動機：晶閘管可控整流器：三相橋式可控整流電路，整流變壓器Y/Y聯(lián)結(jié)，二次線電壓 U2l = 230V，電壓放大系數(shù) KS = 44；電樞回路總電阻：R = 1.0；測速發(fā)電機：永磁式，額定數(shù)據(jù)為23.1W，110V，0.21A，1900r/min；若生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=10，靜差率5%，試計算調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)解：33-12-9；2。5 晶閘管可控整流器供電的V-M系統(tǒng)。已知數(shù)據(jù)如下：電動機：晶閘管可控整流器：內(nèi)阻，電壓放大系數(shù) KS = 35； 電樞回路電抗電阻：RL = 0。8；若生產(chǎn)

15、機械要求調(diào)速范圍D=20，靜差率s10%， 計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降； 采用轉(zhuǎn)速負反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 調(diào)整該系統(tǒng)的參數(shù)，使得時，轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)=？ 計算放大器的放大倍數(shù)解：圖1-24 采用轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)+-AGTMTG+-+-+-UtgUdIdn+-+UnUn U*nUcUPE+-MTGIdUnUdUcUnntgKpKsa 1/CeU*nUcUnEnUd0Un+- IdR-UnKs 無靜差： 有靜差： 33-22-10；2。6 晶閘管可控整流器供電的V-M系統(tǒng)。已知數(shù)據(jù)如下：電動機：晶閘管可控整流器：內(nèi)阻，電壓放大系數(shù) KS

16、= 35； 電樞回路電抗電阻：RL = 0。8；若生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=20，靜差率s10%，調(diào)整該系統(tǒng)的參數(shù)，使得時，轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)=0。01若增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求，應選擇多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻？要求電流反饋采樣電阻不超過主回路（原）總電阻的1/3；如果作不到，需要增加電流反饋放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計算電流反饋放大系數(shù)。這時的電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少？題意要求不明確，題解是多樣的首先計算采樣電阻： 計算：加電流放大器：改變電阻R2的數(shù)值即可！33-32-9；2。5 晶閘管可控整流器供電的V-M系統(tǒng)。已知數(shù)據(jù)如下：電動機：晶閘管可控整流器：內(nèi)阻，電壓

17、放大系數(shù) KS = 35； 若生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=20，靜差率s10%， 計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降； 采用轉(zhuǎn)速負反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 調(diào)整該系統(tǒng)的參數(shù)，使得時，轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)=？ 計算放大器的放大倍數(shù)解：圖1-24 采用轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)+-AGTMTG+-+-+-UtgUdIdn+-+UnUn U*nUcUPE+-MTGIdUnUdUcUnntgKpKsa 1/CeU*nUcUnEnUd0Un+- IdR-UnKs 無靜差： 有靜差： 33-4童例1-3 晶閘管可控整流器供電的V-M系統(tǒng)。已知數(shù)據(jù)如下：電動機：晶閘管可控整流器

18、：內(nèi)阻，電壓放大系數(shù) KS = 30； 若生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=20，靜差率s10%， 計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降； 采用轉(zhuǎn)速負反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 調(diào)整該系統(tǒng)的參數(shù)，使得時，轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)=？ 計算放大器的放大倍數(shù)解：圖1-24 采用轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)+-AGTMTG+-+-+-UtgUdIdn+-+UnUn U*nUcUPE+-MTGIdUnUdUcUnntgKpKsa 1/CeU*nUcUnEnUd0Un+- IdR-UnKs 無靜差： 有靜差： 34例題 晶閘管可控整流器供電的V-M系統(tǒng)。已知數(shù)據(jù)如下：電動機：晶閘管可控整流

19、器：三相橋式可控整流電路，整流變壓器Y/Y聯(lián)結(jié)，二次線電壓 U2l = 230V，電壓放大系數(shù) KS = 44； 電樞回路總電阻：R = 1.0；測速發(fā)電機：永磁式，額定數(shù)據(jù)為23.1W，110V，0.21A，1900r/min；系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量若生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=10，靜差率5%，試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：35例題 IGBTPWMM轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)：電動機：電樞回路參數(shù)：；系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量PWM變換器：若生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=10，靜差率5%，試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：36例題 某龍門刨床工作臺拖動采用直流電動機，采用V-M系統(tǒng)，已知電動機額定數(shù)據(jù)如下：；要

20、求調(diào)速范圍 D = 20，靜差率5%；接成轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)，已知：；求解比例放大器的放大系數(shù)解：37例題 某龍門刨床工作臺拖動采用直流電動機，采用V-M系統(tǒng)，已知電動機額定數(shù)據(jù)如下：；要求調(diào)速范圍 D = 20，靜差率5%；接成轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)，已知：；三相橋式電樞回路參數(shù)：；系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性解：38例題 IGBTPWMM轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)，已知電動機額定數(shù)據(jù)如下：電樞回路參數(shù)：PWMM變換器：。要求調(diào)速范圍 D = 20，靜差率5%，系統(tǒng)能否穩(wěn)定？在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的最大調(diào)速范圍？解：39自動控制系統(tǒng)伯德圖與系統(tǒng)性能的關(guān)系

21、：n 中頻段以-20dB/dec的斜率穿越0dB線，而且這一斜率覆蓋足夠的頻帶寬度，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性好；n 截止頻率（或稱剪切頻率）越高，則系統(tǒng)的快速性越好；n 低頻段的斜率陡、增益高，說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度高；n 高頻段衰減越快，即高頻特性負分貝值越低，說明系統(tǒng)抗高頻噪聲干擾的能力越強。40采用比例（P）放大器控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，可使系統(tǒng)穩(wěn)定，并有一定的穩(wěn)定裕度，同時還能滿足一定的穩(wěn)態(tài)精度指標。帶比例放大器的反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是有靜差的調(diào)速系統(tǒng)。采用積分（I）調(diào)節(jié)器或比例積分（PI）調(diào)節(jié)器代替比例放大器，構(gòu)成無靜差調(diào)速系統(tǒng)。41采用P放大器控制的有靜差的調(diào)速系統(tǒng)，Kp 越大，系統(tǒng)精度越高；但 K

22、p 過大，將降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，使系統(tǒng)動態(tài)不穩(wěn)定。 42采用積分調(diào)節(jié)器，當轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)時達到與給定轉(zhuǎn)速一致，系統(tǒng)仍有控制信號，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)無靜差調(diào)速。43采用轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如：要求快速起、制動，突加負載動態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要44限流保護電流截止負反饋為了解決單閉環(huán)負反饋調(diào)速系統(tǒng)的起動和堵轉(zhuǎn)時電流過大的問題，系統(tǒng)中必須有自動限制電樞電流的環(huán)節(jié)。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個物理量基本不變，就應該引入那個物理量的負反饋。那么，引入電流負反饋，就應該能夠保持電流基本不變，

23、使它不超過允許值。n 僅采用電流負反饋，不要轉(zhuǎn)速負反饋：這種系統(tǒng)的靜特性如圖中B 線，特性很陡。顯然僅對起動有利，對穩(wěn)態(tài)運行不利?？紤]到，限流作用只需在起動和堵轉(zhuǎn)時起作用，正常運行時應讓電流自由地隨著負載增減。如果采用某種方法，當電流大到一定程度時才接入電流負反饋以限制電流，而電流正常時僅有轉(zhuǎn)速負反饋起作用控制轉(zhuǎn)速。這些方法之一：叫做電流截止負反饋，簡稱截流反饋。 電樞回路串電流采樣電阻的電路，起靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：電流負反饋被截止時電流負反饋沒有被截止時啟動電流即堵轉(zhuǎn)電流 電樞回路不串電流采樣電阻的電路，其靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：電流負反饋被截止時電流負反饋沒有被截止時啟動堵轉(zhuǎn)電流45-1即：33-22-10；

24、2。6 晶閘管可控整流器供電的V-M系統(tǒng)。已知數(shù)據(jù)如下：電動機：，晶閘管可控整流器：內(nèi)阻，電壓放大系數(shù) KS = 35；電樞回路電抗電阻：RL = 0。8；若生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=20，靜差率s10%，調(diào)整該系統(tǒng)的參數(shù)，使得時，轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)=0。01；若增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求，應選擇多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻？要求電流反饋采樣電阻不超過原主回路總電阻的1/3；如果作不到，需要增加電流反饋放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計算電流反饋放大系數(shù)。這時的電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少？首先計算： 計算：加電流放大器45-2即：33-22-10；2。6 晶閘管可控整流器供電的V-

25、M系統(tǒng)。已知數(shù)據(jù)如下：電動機：，晶閘管可控整流器：內(nèi)阻，電壓放大系數(shù) KS = 30；若生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=20，靜差率s10%，調(diào)整該系統(tǒng)的參數(shù)，使得時，轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)=0。02；若增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求，應選擇多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻？要求電流反饋采樣電阻不超過原主回路總電阻的1/3；如果作不到，需要增加電流反饋放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計算電流反饋放大系數(shù)。這時的電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少？首先計算： 計算：加電流放大器462。8 某調(diào)速系統(tǒng)如圖所示，已知數(shù)據(jù)如下：電動機： 整流裝置內(nèi)阻：，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)：，最大給定電壓：V，當主電路電流達到最

26、大值時，整定電流反饋電壓V，設(shè)計指標：D20，要求：畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖；計算速度反饋系數(shù)、電流反饋系數(shù)；調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kp（R0=20k）；穩(wěn)壓管VST的穩(wěn)壓值Uz；電阻R2與Ro的比值R2/Ro？解： 系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 第三節(jié) 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)47采用轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如：要求快速起制動，突加負載動態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只能在超過臨界電流值 Idcr 以后，靠負反饋作用限制電流的沖擊，

27、并不能很理想地控制電流的動態(tài)波形。48理想起動過程波形：起動電流呈方形波，轉(zhuǎn)速按線性增長。這是以可能的最大電流（可能的最大轉(zhuǎn)矩）時調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的起動過程。、49把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。50為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用 P I 調(diào)節(jié)器，兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U*im決定了電流給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓Ucm限制了電力電子變換器的最大

28、輸出電壓Ud0m。51自動控制理論已經(jīng)證明，0型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度低，而型和型以上的系統(tǒng)很難穩(wěn)定。 因此，為了保證穩(wěn)定性和較好的穩(wěn)態(tài)精度，多選用I型和II型系統(tǒng)。52飽和：輸出達到限幅值當調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，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；換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)！當調(diào)節(jié)器不飽和時， PI 作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總是零。 53典型I型系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，開環(huán)傳遞函數(shù)：，其閉環(huán)傳遞函數(shù)的一般形式為： 開環(huán)對數(shù)頻率特性：54典型I型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)包含兩個參數(shù)：開環(huán)增益 K 和時間常數(shù) T 。其中，時間常數(shù) T 在

29、實際系統(tǒng)中往往是控制對象本身固有的，能夠由調(diào)節(jié)器改變的只有開環(huán)增益 K ，也就是說，K 是唯一的待定參數(shù)。設(shè)計時，需要按照性能指標選擇參數(shù) K 的大小。 55在階躍輸入下的 I 型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時是無差的；但在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差，且與 K 值成反比；在加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為；因此，I型系統(tǒng)不能用于具有加速度輸入的系統(tǒng)。56典型I型系統(tǒng)中：57典型II型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：；與典型 I 型系統(tǒng)相仿，時間常數(shù)T也是控制對象固有的。所不同的是，待定的參數(shù)有兩個： t 和K，這就增加了選擇參數(shù)工作的復雜性。為了分析方便起見，引入一個新的變量：；一般要求。根據(jù)T、h和相應的（不同的）設(shè)計準則，計算K值

30、。圖中三個頻段的特征可以判斷系統(tǒng)的性能，這些特征包括以下四個方面：中頻段以-20dB/dec的斜率穿越0dB線，而且這一斜率覆蓋足夠的頻帶寬度（h），則系統(tǒng)的穩(wěn)定性好；截止頻率（或稱剪切頻率）越高，則系統(tǒng)的快速性越好；低頻段的斜率陡、增益高，說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度高；高頻段衰減越快，即高頻特性負分貝值越低，說明系統(tǒng)抗高頻噪聲干擾的能力越強。58在階躍和斜坡輸入下，II型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時均無差；加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差與開環(huán)增益K成反比。59典型II型系統(tǒng)按Mrmin（Mpmin）準則確定關(guān)系時，階躍輸入跟隨性能指標60典型II型系統(tǒng)按Mrmin（Mpmin）準則確定關(guān)系時，階躍擾動輸入抗擾性能指標h3456

31、78910Cmax/Cb78572288577597581210538401126863119588112608961322908tm /T 27253 14 2。7352939304231463249335234tv /T1561361371051298814313017116920219823222826325961傳遞函數(shù)近似處理 高頻段小慣性環(huán)節(jié)（群）的近似處理：當系統(tǒng)有一組小慣性群時，在一定的條件下，可以將它們近似地看成是一個小慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)等于小慣性群中各時間常數(shù)之和。 二階環(huán)節(jié)的近似處理近似條件：c3/T 允許誤差為10% 低頻段大慣性環(huán)節(jié)的近似處理：當系統(tǒng)中存在一個時間常

32、數(shù)特別大的慣性環(huán)節(jié)時，可以近似地將它看成是積分環(huán)節(jié)62轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實際動態(tài)結(jié)構(gòu)圖63系統(tǒng)設(shè)計的一般原則：“先內(nèi)環(huán)后外環(huán)”； 從內(nèi)環(huán)開始，逐步向外擴展。首先設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。64電流調(diào)節(jié)器的作用：（1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）的變化而變化。（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，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。（4）當電機過載甚至堵轉(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

33、恢復正常。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。65電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇：從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，并能得到理想的堵轉(zhuǎn)特性，電流調(diào)節(jié)器采用P I調(diào)節(jié)器；從動態(tài)要求上看，實際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調(diào)，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要的因素，為此，電流環(huán)應以跟隨性能為主，應選用典型I型系統(tǒng)。若要求具有較好的抗擾性能，則應按典型型系統(tǒng)設(shè)計。66電流環(huán)設(shè)計的一般準則：穩(wěn)態(tài)無靜差、理想快速（跟隨）過程、超調(diào)量越小越好。參考原則：Tl/Ti5 只能校正為典型系統(tǒng)Tl/Ti10 一般按近似的校正為典型系統(tǒng)，其抗擾性能顯著優(yōu)于典型系統(tǒng)5

34、Tl/Ti10 給定響應快、超調(diào)量小，校正為典型系統(tǒng)因此一般把電流環(huán)校正為典型系統(tǒng)從提高抗擾動性能的觀點來看又希望把電流環(huán)校正為典型系統(tǒng)當Tl10 Ti 時一般把電流環(huán)校正為典型系統(tǒng)67電流環(huán)的結(jié)構(gòu)圖的簡化動態(tài)結(jié)構(gòu)圖化簡：等效單位反饋系統(tǒng)固有環(huán)節(jié)近似處理后：；Ti=Toi +Ts，近似條件：電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)：值根據(jù)不同的設(shè)計原則取不同的數(shù)值，校正為典型系統(tǒng)、且按“二階最佳參數(shù)”設(shè)計法，=2。68轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)的化簡：Tn=Ton+2Ti轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選擇：為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負載擾動作用點前面必須有一個積分環(huán)節(jié)，它應該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 中，

35、現(xiàn)在在擾動作用點后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以應該設(shè)計成典型 型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求；由此可見，ASR也應該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：為此：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應有69轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退飽和、啟動超調(diào)的計算啟動過程：線性系統(tǒng)的超調(diào)量是很大的、可以查表估算；但是，現(xiàn)在的系統(tǒng)，突加階躍速度給定電壓后不久，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器進入飽和狀態(tài)，輸出、并保持恒定的電壓，使電動機在，從而轉(zhuǎn)速n以可能的最大加速度線性增長；PI調(diào)節(jié)器一旦飽和，只有出現(xiàn)“超調(diào)”即輸入U有“+”、“-”極性符號的變化后才能退出飽和!ASR剛剛退出飽和，由于，電機

36、繼續(xù)升速，直到時，轉(zhuǎn)速才降低下來，系統(tǒng)才能進行自動調(diào)節(jié)。這種超調(diào)稱做“退飽和超調(diào)”，其量值并不很大，其計算方法如下：t1t2區(qū)間：加速度dn/dt退飽和時刻：“退飽和超調(diào)”的計算：用等效負載擾動方法分析、計算 （Cmax/Cb） 查表獲取退飽和恢復時間：tV=（tV /T）Tn，（tV/T）查表獲取70-13-5；2。14 某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)，要求階躍響應超調(diào)量。求： 系統(tǒng)的開環(huán)增益 計算過度過程時間和上升時間 繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。如果要求上升時間，求。解：- 62 -宿遷學院 機電系 自動化學科 勾厚政 2010年10月4日星期一70-2爾-例2.4 某反饋控制

37、系統(tǒng)已校正成典型型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)，要求階躍響應超調(diào)量。求： 系統(tǒng)的開環(huán)增益 此時的各為多少？解：70-3爾-例2.5 已知典型II型系統(tǒng)的被控對象的時間常數(shù)，已經(jīng)選定，試分別按準則確定。解：按準則確定：按準則確定：70-4參李 二階典型電流控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：已知參數(shù)：系統(tǒng)要求階躍給定的電流超調(diào)量試求直流電壓突降時的最大電流動態(tài)降和恢復時間解：根據(jù)的技術(shù)要求，電流控制系統(tǒng)應該按照典型I型系統(tǒng)設(shè)計，且取最佳參數(shù)；所以：713-6；2。17-2-11 有一個系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為，要求設(shè)計一個無靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下超調(diào)量（按線性系統(tǒng)考慮），對系統(tǒng)進行動態(tài)校正，決定調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，并選擇其參

38、數(shù)。解：723-7；2。18-2-12 閉環(huán)系統(tǒng)，控制對象的傳遞函數(shù)為，要求校正為典型型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量（按線性系統(tǒng)考慮），決定調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。 解：73-13-8；2。20-2-14在一個三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知數(shù)據(jù)如下：電動機： ；主回路總電阻：，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)：；最大給定電壓：V、設(shè)計指標：穩(wěn)態(tài)無靜差，D10， 電流超調(diào)量，空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的超調(diào)量；試求： 確定電流反饋系數(shù)（啟動電流為1。5IN）和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)， 設(shè)計電流調(diào)節(jié)器ACR，計算參數(shù)；畫出電路圖； 設(shè)計電流調(diào)節(jié)器ASR，計算參數(shù) () ；畫出電路圖； 計算

39、電動機帶40%額定負載啟動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量； 計算空載啟動到額定轉(zhuǎn)速的時間解：計算電動機帶40%額定負載啟動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量計算空載啟動到額定轉(zhuǎn)速的時間73-2爾-例2.6 某轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)速環(huán)已經(jīng)按典型II型系統(tǒng)確定參數(shù)，并已知：。求電動機在理想空載下啟動到額定轉(zhuǎn)速時的超調(diào)量。按準則確定按準則確定74. 3-10；在一個三相橋式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知數(shù)據(jù)如下：電動機： ,主回路總電阻：;觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)：;最大給定電壓：V、允許電流過載倍數(shù)設(shè)計指標：穩(wěn)態(tài)無靜差， 電流超調(diào)量，空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的超調(diào)量；電流調(diào)節(jié)器已經(jīng)按典型

40、I型系統(tǒng)設(shè)計，并取KT=0.5； 選擇速度調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，并計算參數(shù)（）, 計算電流環(huán)的截止頻率和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率，并考慮它們是否合理。741.2.22-2-15在一個轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，主回路采用三相橋式晶閘管整流裝置供電，已知數(shù)據(jù)如下：電動機： ,主回路總電阻：;觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)：,最大給定電壓：V、允許電流過載倍數(shù)設(shè)計指標：穩(wěn)態(tài)無靜差， 電流超調(diào)量，空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的超調(diào)量；電流調(diào)節(jié)器已經(jīng)按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，并取KT=0.5； 選擇速度調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，并計算參數(shù)（） 計算電流環(huán)的截止頻率和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率，并考慮它們是否合理。 723-11；2.23-2-16在一個轉(zhuǎn)速、電

41、流雙閉環(huán)VM系統(tǒng)中，ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器；在（1）在此系統(tǒng)中,電動機：現(xiàn)在系統(tǒng)在條件下運行。求：穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速？ ACR的輸出？（2）系統(tǒng)在上述情況運行時，電動機突然失磁，系統(tǒng)會發(fā)生什么現(xiàn)象？若系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來，穩(wěn)定后的（3）該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按照典型II型系統(tǒng)設(shè)計，且按Mrmin準則選擇參數(shù)，切取，求轉(zhuǎn)速環(huán)在跟隨給定作用下的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計算出放大倍數(shù)及各時間常數(shù)。（4）該系統(tǒng)由空載突加額定負載時，電流和轉(zhuǎn)速的動態(tài)過程波形是怎樣的？已知計算最大動態(tài)速降和恢復時間。解：（1）（2）(3) (4) 第二章 直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制第一節(jié) 微型計算機數(shù)字控制的主要特點1微機數(shù)字控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，可

42、靠性高，可以提高控制性能，此外，還擁有信息存儲、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等模擬控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的功能。由于計算機只能處理數(shù)字信號，因此，與模擬控制系統(tǒng)相比，微機數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點是離散化和數(shù)字化。2為了把模擬的連續(xù)信號輸入計算機，必須首先在具有一定周期的采樣時刻對它們進行實時采樣，形成一連串的脈沖信號，即離散的模擬信號，這就是離散化。3采樣后得到的離散信號本質(zhì)上還是模擬信號，還須經(jīng)過數(shù)字量化，即用一組數(shù)碼（如二進制碼）來逼近離散模擬信號的幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這就是數(shù)字化。 4Shannon 采樣定理根據(jù) Shannon 采樣定理，采樣頻率 fsam 應不小于信號最高頻率 fmax 的2倍，

43、即 fsam 2 fmax 這時，經(jīng)采樣及保持后，原信號的頻譜可以不發(fā)生明顯的畸變，系統(tǒng)可保持原有的性能。第二節(jié) 轉(zhuǎn)速檢測的數(shù)字化5模擬測速一般采用直流測速發(fā)電機，其輸出電壓不僅表示了轉(zhuǎn)速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，在調(diào)速系統(tǒng)中（尤其在可逆系統(tǒng)中），轉(zhuǎn)速的方向也是不可缺少的。因此必須經(jīng)過適當?shù)淖儞Q，將雙極性的電壓信號轉(zhuǎn)換為單極性電壓信號，經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量送入微機。但偏移碼不能直接參與運算，必須用軟件將偏移碼變換為原碼或補碼，然后進行閉環(huán)控制。6設(shè)被測轉(zhuǎn)速由 n1 變?yōu)?n2 時，引起測量計數(shù)值改變了一個字（計數(shù)值增量“1”），則測速裝置的分辯率定義為：Q = n1 - n2 （轉(zhuǎn)/

44、分）Q 越小，測速裝置的分辯能力越強；Q 越小，系統(tǒng)控制精度越高。7測速精度是指測速裝置對實際轉(zhuǎn)速測量的精確程度，常用測量值與實際值的相對誤差來表示，即：測量誤差 d 越小，測速精度越高，系統(tǒng)控制精度越高。d 的大小取決于測速元件的制造精度和測速方法。8由光電式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生與被測轉(zhuǎn)速成正比的脈沖，測速裝置將輸入脈沖轉(zhuǎn)換為以數(shù)字形式表示的轉(zhuǎn)速值。脈沖數(shù)字（P/D）轉(zhuǎn)換方法：（1）M法脈沖直接計數(shù)方法；（2）T 法脈沖時間計數(shù)方法；（3）M/T法脈沖時間混合計數(shù)方法9M法測速工作原理：由計數(shù)器記錄PLG發(fā)出的脈沖信號；定時器每隔時間Tc向CPU發(fā)出中斷請求INTt；CPU響應中斷后，讀出計數(shù)值

45、M1，并將計數(shù)器清零重新計數(shù)；根據(jù)計數(shù)值 M 計算出對應的轉(zhuǎn)速值 n。10T法測速工作原理：計數(shù)器記錄來自CPU的高頻脈沖 f0；PLG每輸出一個脈沖，中斷電路向CPU發(fā)出一次中斷請求；CPU 響應 INTn中斷，從計數(shù)器中讀出計數(shù)值 M2，并立即清零，重新計數(shù)。11M/T法測速M法測速在高速段分辨率強；T法測速在低速段分辨率強；因此，可以將兩種測速方法相結(jié)合，取長補短。既檢測 Tc 時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)M1，又檢測同一時間間隔的高頻時鐘脈沖個數(shù)M2，用來計算轉(zhuǎn)速，稱作M/T法測速。 第三節(jié) 數(shù)字PI調(diào)節(jié)器12PI調(diào)節(jié)器是電力拖動自動控制系統(tǒng)中最常用的一種控制器，在微機數(shù)字控制系統(tǒng)中

46、，當采樣頻率足夠高時，可以先按模擬系統(tǒng)的設(shè)計方法設(shè)計調(diào)節(jié)器，然后再離散化，就可以得到數(shù)字控制器的算法，這就是模擬調(diào)節(jié)器的數(shù)字化。 13PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)PI調(diào)節(jié)器時域表達式將上式離散化成差分方程，其第 k 拍輸出為其第 k-1 拍輸出為增量式PI調(diào)節(jié)器算法13-1數(shù)字PI調(diào)節(jié)器算法：有位置式和增量式兩種算法：位置式算法特點是：比例部分只與當前的偏差有關(guān)，而積分部分則是系統(tǒng)過去所有偏差的累積。 位置式PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)清晰，P和I兩部分作用分明，參數(shù)調(diào)整簡單明了，但需要存儲的數(shù)據(jù)較多。 3-9將習題3-8設(shè)計的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器進行數(shù)字化，采樣周期ms，調(diào)節(jié)器輸出限幅及積分限幅，寫出位置式和增量式數(shù)字P

47、I調(diào)節(jié)器的表達式。解：繼前題：速度調(diào)解器第四節(jié) 改進的數(shù)字PI算法 14積分分離算法在微機數(shù)字控制系統(tǒng)中，把 P 和 I 分開。當偏差大時，只讓比例部分起作用，以快速減少偏差；當偏差降低到一定程度后，再將積分作用投入，既可最終消除穩(wěn)態(tài)偏差，又能避免較大的退飽和超調(diào)。152-13；2.24-3-2 旋轉(zhuǎn)編碼器光柵線數(shù)為1024，倍頻系數(shù)為4，高頻時鐘頻率，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)和高頻時鐘脈沖個數(shù)均采用16位計數(shù)器，M法和T法測速時間均為0.01s，求轉(zhuǎn)速為時的測速分辨率和誤差率最大值。解：M法測速時T法測速時163-9；2.21-3-3 將模擬調(diào)節(jié)器進行數(shù)字化，采樣周期（1）（2）第四章 異步

48、電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)第一節(jié) 異步電機的變壓變頻調(diào)速基礎(chǔ)知識1異步電機的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般簡稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)。由于在調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率不隨轉(zhuǎn)速而變化，調(diào)速范圍寬，無論是高速還是低速時效率都較高，在采取一定的技術(shù)措施后能實現(xiàn)高動態(tài)性能，可與直流調(diào)速系統(tǒng)媲美。因此現(xiàn)在應用面很廣!2變壓變頻調(diào)速的基本控制方式 ：在進行電機調(diào)速時，常須考慮的一個重要因素是：希望保持電機中每極磁通量 Fm 為額定值不變，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩可知，這樣才能保證可能的最大出力。如果磁通太弱，沒有充分利用電機的鐵心，是一種浪費；如果過分增大磁通，又會使鐵心飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機。3基頻以下調(diào)速 要保持

49、Fm 不變，當頻率 f1 從額定值 f1N 向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低 Eg ，使 即采用恒值電動勢頻率比的控制方式。4然而，繞組中的感應電動勢是難以直接控制的，當電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認為定子相電壓 Us Eg，則得；這就是恒壓頻比的控制方式。5但是，在低頻時 Us 和 Eg 都較小，定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不再能忽略。這時，需要人為地把電壓 Us 抬高一些，以便近似地補償定子阻抗壓降。6在基頻以上調(diào)速時，頻率應該從f1N 向上升高，但定子電壓Us 卻不可能超過額定電壓UsN ，最多只能保持Us = UsN ，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當于直流電機

50、弱磁升速的情況。7如果電機在不同轉(zhuǎn)速時所帶的負載都能使電流達到額定值，即都能在允許溫升下長期運行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化，按照電力拖動原理，在基頻以下，磁通恒定時額定轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時額定轉(zhuǎn)矩降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”8交-直-交變壓變頻器先將工頻交流電源通過不控整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流；由于這類變壓變頻器在恒頻交流電源和變頻交流輸出之間有一個“中間直流環(huán)節(jié)”，所以又稱間接式的變壓變頻器。當前應用最廣的是由二極管組成不控整流器和由功率開關(guān)器件（P-MOSFET，IGBT等）組成的脈寬調(diào)制（PWM）逆變器，簡稱PWM變

51、壓變頻器9PWM變壓變頻器的應用之所以如此廣泛，是由于它具有如下的一系列優(yōu)點：（1）在主電路整流和逆變兩個單元中，只有逆變單元可控，通過它同時調(diào)節(jié)電壓和頻率，結(jié)構(gòu)簡單。采用全控型的功率開關(guān)器件，只通過驅(qū)動電壓脈沖進行控制，電路也簡單，效率高。 （2）輸出電壓波形雖是一系列的PWM波，但由于采用了恰當?shù)腜WM控制技術(shù)，正弦基波的比重較大，影響電機運行的低次諧波受到很大的抑制，因而轉(zhuǎn)矩脈動小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。（3）逆變器同時實現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動態(tài)響應不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響，系統(tǒng)的動態(tài)性能也得以提高。（4）采用不可控的二極管整流器，電源側(cè)功率因數(shù)較高，且不受逆變輸出電壓大小的

52、影響。 10在交-直-交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，兩種類型的實際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器。11電壓源型逆變器（Voltage Source Inverter-VSI ），直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，因而直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個內(nèi)阻為零的恒電壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，有時簡稱電壓型逆變器。12電流源型逆變器（Current Source Inverter- CSI），直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，相當于一個恒電流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，或簡稱電流型逆變器13采用電壓源型的交-直-交變壓變頻裝置的調(diào)速系統(tǒng)要實現(xiàn)回饋制動和四象限運行卻很困難，因為其中間直流環(huán)節(jié)有大電容鉗制著電壓的極性，不可能迅速反向，而電流受到器件單向?qū)щ娦缘闹萍s也不能反向，所以在原裝置上無法實現(xiàn)回饋制動。14交-直