重慶大學(xué)運(yùn)動(dòng)控制復(fù)習(xí)主要知識(shí)點(diǎn)

1、第二章1.直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源（1）相控整流器（AC-DC） 晶閘管整流器 -電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（ V-M 系統(tǒng)） 原理：調(diào)節(jié)控制電壓 ，改變觸發(fā)脈沖相位，改變整流器輸出瞬時(shí)電壓，平均電壓 隨之改變存在問(wèn)題： 1）輕載時(shí)，深度調(diào)速時(shí)可能產(chǎn)生電流斷續(xù)，導(dǎo)致特性嚴(yán)重非線性進(jìn)而影響調(diào)速品質(zhì) 2）晶閘管單向?qū)щ姡?導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行困難 3）基于門極移相觸發(fā)控制， 低速運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)變差， 產(chǎn)生較多諧波， 引起電網(wǎng)電壓畸變解決方法：（ 1.1）增加整流電路相數(shù)，或采用多重化技術(shù)；（ 1.2）設(shè)置電感量足夠大的平波電抗器；整流裝置模型：一階慣性環(huán)節(jié)（ 2） PWM 變換器（ DC-DC）直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)

2、 原理：用脈沖寬度調(diào)制的方法， 把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速帶制動(dòng)不可逆 PWM 變換器調(diào)速： P18圖（ a），分為 4 個(gè)階段：正向電動(dòng)：（條件使）（ 1）， VT1 導(dǎo)通，電流流向 1（ 2）， VT1 關(guān)斷，電流 VD2 續(xù)流，電流流向2正向制動(dòng)：（條件使）（ 3）， VT2 關(guān)斷， VD1 續(xù)流，電流流向 4電源回饋制動(dòng) （ 4）， VT2 導(dǎo)通，電流流向 3能耗制動(dòng) 特：輕載電動(dòng)狀態(tài)（電流小，關(guān)斷后未到周期T 已衰減到 0，提前導(dǎo)通，電流方向發(fā)生變化）（ 1） VD1 續(xù)流，電流 id 沿回路 4 流通

3、；（ 2） VT1 導(dǎo)通，電流 id 沿回路 1 流通；（ 3） VD2 續(xù)流，電流 id 沿回路 2 流通；（ 4） VT2 導(dǎo)通，電流 id 沿回路 3 流通。2.性能指標(biāo)及機(jī)械特性（1）調(diào)速范圍：電動(dòng)機(jī)提供最高轉(zhuǎn)速 和最低轉(zhuǎn)速 之比，調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的調(diào)速范圍（2）靜差率：某轉(zhuǎn)速下運(yùn)行， 負(fù)載由理想空載增加到額定值所對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)差降落 與理論空載轉(zhuǎn)速之比系統(tǒng)靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速度時(shí)所能達(dá)到數(shù)值為準(zhǔn)（3）調(diào)速范圍與靜差率關(guān)系：對(duì)靜差率要求越嚴(yán)格，即越小，系統(tǒng)能允許的調(diào)速范圍也越?。?）開環(huán)調(diào)速電力電子變換器：電動(dòng)機(jī)3.轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)（1）靜特性：表示閉

4、環(huán)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 與負(fù)載電流 （或轉(zhuǎn)矩）間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系靜特性方程：開環(huán)放大系數(shù)： 相當(dāng)于反饋斷開的輸出到輸入各環(huán)節(jié)放大系數(shù)乘積電動(dòng)機(jī)放大系數(shù)：（ 2）開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性方程可以寫成：1）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比開環(huán)系統(tǒng)靜特性硬得多轉(zhuǎn)速降落， 1+k 倍關(guān)系 2）同一個(gè)值的開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)靜差小得多3）靜差率一定，閉環(huán)系統(tǒng)可大大提高調(diào)速范圍以上三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，需要K 足夠大，即設(shè)置放大器及檢測(cè)與反饋裝置（ 3）反饋控制規(guī)律： 1）比例反饋是有靜差的控制系統(tǒng)2）抵抗擾動(dòng)，服從給定3）系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋檢測(cè)的精度（ 4）比例閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性,（ 5）比例，積分控制

5、特點(diǎn)，有無(wú)靜差的概念有靜差系統(tǒng)：自動(dòng)系統(tǒng)中，輸入偏差是維系系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，必然要產(chǎn)生靜差比例特點(diǎn)：迅速響應(yīng)，但有穩(wěn)態(tài)誤差（只取決于當(dāng)前輸入偏差）積分特點(diǎn)：消除穩(wěn)態(tài)偏差，但響應(yīng)緩慢（包含偏差全部歷史），可以在誤差為0 時(shí)，保持終值，即在無(wú)靜差情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速PI 調(diào)節(jié)器則綜合比例和微分的優(yōu)點(diǎn)（ 6）階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)誤差1） 0 型系統(tǒng)對(duì)于階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)有差有差調(diào)速系統(tǒng)2） 1 型系統(tǒng)對(duì)于階躍給定輸入穩(wěn)態(tài)無(wú)差無(wú)差調(diào)速系統(tǒng)（ 7）電流截止負(fù)反饋（自動(dòng)限制電樞電流的環(huán)節(jié)）這種應(yīng)用只在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)存在， 正常運(yùn)行時(shí)消失， 讓電流隨負(fù)載增減而變化， 這種電流達(dá)到一定程度才出現(xiàn)的電流負(fù)反

6、饋叫電流截止負(fù)反饋第三章1.雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及靜特性（ 1）引入電流閉環(huán)的原因：轉(zhuǎn)速反饋（單閉環(huán)系統(tǒng)），用 PI 調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流截止負(fù)反饋限制電樞電流， 但不能理想控制電流 （實(shí)際希望電流保持恒定最大值啟動(dòng)）（ 2）閉環(huán)結(jié)構(gòu)：外環(huán)轉(zhuǎn)速環(huán)，內(nèi)環(huán)電流環(huán)均采用 PI 調(diào)節(jié)器限幅：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）決定電流給定的最大值電流調(diào)節(jié)器（ACR）決定了電力電子變換器的最大輸出值調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)：飽和：輸入量不在影響輸出（開環(huán)） 電流調(diào)節(jié)器工作在不飽和不飽和： PI 作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)趨于零2.動(dòng)態(tài)過(guò)程（ 1）第一階段（ 0 ），電機(jī)不動(dòng)；，電機(jī)起動(dòng)，轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)較慢，電樞電流迅速上升到,電流調(diào)節(jié)

7、器壓制增長(zhǎng)標(biāo)志此階段結(jié)束ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，ACR一般不飽和（ 2）第二階段（）恒定，轉(zhuǎn)速成線性增長(zhǎng)ASR始終飽和， ACR不飽和無(wú)法到達(dá)的原因： ACR為 PI 調(diào)節(jié)器，可消除階躍靜差，但不能消除斜坡靜差，電流閉環(huán)擾動(dòng)為電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)（斜坡擾動(dòng)量）（ 3）第三階段（以后）到給定轉(zhuǎn)速，偏差為零，由于積分作用，轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，超速后ASR輸入為負(fù)，迅速下降，只要，轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升到，轉(zhuǎn)矩，電機(jī)開始在負(fù)載阻力下減速直道穩(wěn)態(tài)情況：當(dāng)電流小于負(fù)載電流時(shí)，電機(jī)才能降速（ 4）啟動(dòng)過(guò)程3 個(gè)特點(diǎn)： 1）飽和非線性 2）轉(zhuǎn)速超調(diào)3）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制（ 5）抗擾動(dòng)分析：抗負(fù)載擾動(dòng)：靠ASR來(lái)產(chǎn)生作用（ ACR

8、之外）抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)：電流反饋可及時(shí)調(diào)節(jié)3.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器的作用（ 1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器：1）調(diào)速系統(tǒng)主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速n 很快跟蹤變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)減小轉(zhuǎn)速誤差2）對(duì)負(fù)載變化其抗擾動(dòng)作用3）輸出幅限決定電動(dòng)機(jī)允許最大電流（ 2）電流調(diào)節(jié)器1）作用是使電流緊緊跟隨給定電壓的變化2）對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾動(dòng)的作用3）動(dòng)態(tài)過(guò)程中獲得電機(jī)最大允許輸出電流，加快動(dòng)態(tài)過(guò)程4）電機(jī)過(guò)載或堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流最大值，起快速自動(dòng)保護(hù)作用和第四章1.直流 PWM 可逆調(diào)速系統(tǒng)（ 1）橋式可逆 PWM 變換器運(yùn)行正向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)1） 第一階段： VT1 和 VT4 導(dǎo)通， VT2 和 VT3 截止，電流流向1 號(hào)線，

9、2） 第二階段： VT1 和 VT4 截止， VD2 和 VD3 續(xù)流，電流流向2 號(hào)線，正向制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)1） 第一階段： VT2 和 VT3 截止， VD1 和 VD4 續(xù)流，電流流向4 號(hào)線，2） 第二階段： VT2 和 VT3 導(dǎo)通， VT1 和 VT4 保持截止， 電流流向3 號(hào)線，（ 2）正向電動(dòng)，正向制動(dòng)，輕載時(shí)輸出電流、電壓波形（ 3）雙極式控制的橋式可逆PWM 變換器優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1）電流一定連續(xù)2 ）可使電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行3）電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū) 4）低速平穩(wěn)性好， 調(diào)速范圍大沖較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通5）低速時(shí)， 每個(gè)脈沖器件驅(qū)動(dòng)脈缺點(diǎn)：工作過(guò)程中，

10、四個(gè)開關(guān)器件都可能出于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且可能發(fā)生上下橋臂直通的事故2.V-M 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)（ 1）對(duì)于相控整流器：1），晶閘管處于整流狀態(tài)2），晶閘管處于逆變狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)工作在第一象限 電動(dòng)機(jī)工作在第四象限（ 2）兩組晶閘管反并聯(lián)的整流和逆變1）正組整流電動(dòng)運(yùn)行：VF處整流狀態(tài)，2）反組晶閘管逆變狀態(tài)：VR 逆變狀態(tài)，（ 3）環(huán)流問(wèn)題1）什么是環(huán)流：兩組裝置（VF 和 VR）同時(shí)工作時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生不流過(guò)負(fù)載而直接在兩組晶閘管流通的短路電流，稱為環(huán)流2）環(huán)流的分類：（1）靜態(tài)環(huán)流：1）直流平均環(huán)流：晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流2）瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流：兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差

11、為零，但因波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流（2）動(dòng)態(tài)環(huán)流：可逆 V-M 處于過(guò)渡過(guò)程中的環(huán)流2）解決環(huán)流問(wèn)題：（1）配合控制：使，可消除直流平均環(huán)流，仍會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流 >設(shè) 4 個(gè)環(huán)流電抗器， ，以及更大（ 2）邏輯控制的無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)：當(dāng)可逆系統(tǒng)中一組晶閘管工作時(shí)（不論是整流工作還是逆變工作） ，用邏輯關(guān)系控制使另一組處于完全封鎖狀態(tài)。即沒(méi)有直流平均環(huán)流，也沒(méi)有瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流第五章1.異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型（ 1）機(jī)械特性：公式不要求，與電壓，極對(duì)數(shù)成正比，電源角頻率成反比圖 5-3，形狀需要記憶，橫軸轉(zhuǎn)矩，縱軸轉(zhuǎn)速（ 2）調(diào)速方法：改變機(jī)械特性參數(shù)1）電動(dòng)機(jī)參數(shù) 2）電壓電源

12、 3）電源頻率（ 3）異步電動(dòng)機(jī)氣隙磁通有效值：氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值電源頻率定子每相繞組串聯(lián)的匝數(shù)每極氣隙磁通量忽略定子繞線繞組和漏感抗壓降后，2.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速了解 （ 1）基本特征：保持電源頻率，只改變定子電壓，同步轉(zhuǎn)速保持為額定值不變（屬于弱磁調(diào)速），臨界轉(zhuǎn)矩隨減小而成二次方地下降圖 5-5 機(jī)械特性 （ 2）實(shí)現(xiàn)：通過(guò)增大轉(zhuǎn)差功率， 減小輸出功率來(lái)降低轉(zhuǎn)速， 轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子電阻上 （轉(zhuǎn)差功率消耗型）3.變壓變頻基本原理特別關(guān)注 （ 1）基本原理：交流調(diào)速希望為恒值（如果磁通太弱，沒(méi)有充分利用電機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)； 如果過(guò)分增大磁通，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過(guò)

13、大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)），由，控制好和，便可達(dá)到控制氣隙磁通的目的。簡(jiǎn)答題：為什么要做變壓變頻？（ 2）基頻以下調(diào)速： 恒壓頻比調(diào)速常值（電動(dòng)勢(shì)較高時(shí)， 忽略定子繞組的漏磁阻抗，認(rèn)為定子相電壓；低頻時(shí) ，定子繞組和漏磁阻抗的值不能再忽略，人為提升定子電壓，補(bǔ)償定子阻抗壓降）（ 3）基頻以上調(diào)速：弱磁調(diào)速（頻率升高，定子電壓受限不能提高）控制特性圖 5-10（ 4）轉(zhuǎn)差功率不變型：1）基頻以下：不變，輸出轉(zhuǎn)矩基本不變，轉(zhuǎn)差功率與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，故稱轉(zhuǎn)差功率不變型2）基頻以上：，常數(shù)，轉(zhuǎn)差功率基本不變分析：為什么變壓變頻是轉(zhuǎn)差功率不變型的調(diào)方式？（ 5）三種磁通控制1）恒定子磁通：補(bǔ)

14、償定子電阻壓降，保持為常值臨界轉(zhuǎn)矩， 臨界轉(zhuǎn)差率大于恒（轉(zhuǎn)差率減?。?）恒氣隙磁通：補(bǔ)償定子電壓和定子漏抗，保持為常值臨界 轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)矩更大，機(jī)械特性更硬（轉(zhuǎn)差率減?。?）恒轉(zhuǎn)子磁通：補(bǔ)償定子電壓、定子漏抗和轉(zhuǎn)子漏抗壓降，維持為常值完全是一條直線（圖 5-13）分別補(bǔ)償什么，補(bǔ)償使哪種磁通恒定，定性知道4.電力電子變壓變頻器（交-交變頻器和交 -直 -交變頻器）（ 1）交 -直-交 PWM 變頻器（ 2）正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM）技術(shù) 重點(diǎn) 調(diào)制波：與期望輸出電壓波形相同的正弦波載波：以頻率比期望高得多的等腰三角波 作為載波它們的交點(diǎn)確定逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)間， 從而獲得幅值相等、 寬

15、度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列（ 3）消除指定次諧波的 PWM （SHEPWM）控制技術(shù) 不要求 （ 4）電流跟蹤 PWM（CFPWM）控制技術(shù)跟蹤精度與滯環(huán)寬度有關(guān)，受開關(guān)頻率限制寬度 2h 較大時(shí)，開關(guān)頻率低，電流波形失真多，諧波分量高寬度小，開關(guān)頻率高，實(shí)際使用中在開關(guān)頻率允許下，盡量選擇較小的環(huán)寬（ 5）電壓空間矢量（ SVPWM）控制技術(shù)（磁鏈跟蹤控制技術(shù)） 考一些常識(shí)， SPWM 載波調(diào)制波分別什么波形， CFPWM 精度與什么有關(guān)？ 5.轉(zhuǎn)差頻率控制（ 1）轉(zhuǎn)差頻率的概念： 在保持氣隙磁通不變的前提下， 可以通過(guò)控制 轉(zhuǎn)差角頻率 來(lái)控制 轉(zhuǎn)矩，（保持氣隙磁通不變，在 s 值較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率成正比） 目的是控制轉(zhuǎn)矩，一定條件下，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率成正比，控制好轉(zhuǎn)差頻率即控制好轉(zhuǎn)矩，需要滿足的基本條件是什么？（ 2）為什么使用轉(zhuǎn)差頻率控制： 1）轉(zhuǎn)速開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足平滑調(diào)速的要求，但靜、動(dòng)態(tài)性能不夠理想 2）采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制可提高靜、 動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差第六章1.三相異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型（ 1）定性：是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)（ 2）組成：磁鏈方程（代數(shù)） 、電壓方程（微