運動控制復(fù)習(xí)資料

1、運動控制復(fù)習(xí)資料1.直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源a. 旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組b. 靜止式可控整流器c. 直流暫波器或脈寬調(diào)制變換器2. 旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組原理原理：由原動機(jī)拖動直流發(fā)電機(jī) G 實現(xiàn)變流，由 G 給需要調(diào)速的直流電動機(jī) M 供電， 調(diào)節(jié) G 的勵磁電流 if 即可改變其輸出電壓 U ，從而調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 。這樣的調(diào)速 系統(tǒng)簡稱 G-M 系統(tǒng)3. 靜止式可控整流器原理原理：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 Ud ，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。這樣的調(diào)速系統(tǒng)簡稱 V-M 系統(tǒng)4. 直流暫波器或脈寬調(diào)制變換器的原理 原理：用恒定直流電源或不控整流電源供電，

2、利用電力電子開關(guān)器件斬波或進(jìn)行脈寬調(diào) 制，產(chǎn)生可變的平均電壓。5. 抑制電流脈動的措施 設(shè)置平波電抗器； 增加整流電路相數(shù)； 采用多重化技術(shù)6. 轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標(biāo) 要求：調(diào)速，穩(wěn)速，加減速 指標(biāo)：調(diào)速范圍，靜差率7. 開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性和閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多。閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多。 當(dāng)要求的靜差率一定時，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。 要取得上述三項優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器。8. 反饋控制規(guī)律 被調(diào)量有靜差抵抗擾動 , 服從給定（ 一 方面能夠有效地抑制一切被包在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動作 用；另一方面，則緊緊地跟隨著給定作用，對給定

3、信號的任何變化都是唯命是從的。）系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測精度9. 電流截至負(fù)反饋 為什么要引入電流截至負(fù)反饋：起動的沖擊電流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定起動的沖擊電流 堵轉(zhuǎn)電流當(dāng)電流大到一定程度時才接入電流負(fù)反饋以限制電流， 而電流正常時僅有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起作用 控制轉(zhuǎn)速。這種方法叫做電流截止負(fù)反饋，簡稱截流反饋。堵轉(zhuǎn)電流 Idbl =（1.52） IN 額定電流截止（臨界）電流Ider （ 1.11.2） IN額定電流10. 掌握有靜差調(diào)速系統(tǒng)的原理 從靜特性分析中可以看出，閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù) K 值越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好，然而， 只要所設(shè)定的放大器僅僅是一個比例發(fā)大器，即 K= 常數(shù)，穩(wěn)態(tài)速

4、差只能減小，不能消除。因為閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速差為Ce(l K)只有K=二才能使.汕c =0 ,但這是不可能的。輸入偏差是維系系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，必然會產(chǎn)生靜差。11. 掌握PID，PI，PD調(diào)解器的特點及適用范圍PID調(diào)節(jié)器中有比例微分 PD、比例積分PI、比例積分微分 PID三種類型。由PD調(diào)節(jié)器構(gòu) 成的超前校正，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，并獲得足夠的快速性，但穩(wěn)態(tài)精度可能受到影響； 由PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成的滯后校正，可以保證穩(wěn)態(tài)精度，卻是以對快速性的限制來換取系統(tǒng)穩(wěn)定 的，用PID調(diào)節(jié)器實現(xiàn)滯后-超前校正則兼有二者的優(yōu)點，可以全面提高系統(tǒng)的控制性能， 但具體實現(xiàn)和調(diào)試要復(fù)雜些。一般調(diào)速系統(tǒng)的要求以動態(tài)穩(wěn)定

5、性和穩(wěn)態(tài)精度為主，對快速性的要求可以差一些，所以主要采用PI調(diào)節(jié)器：在隨動系統(tǒng)中，快速性是主要要求，須用PD或PID調(diào)節(jié)器。12掌握無靜差調(diào)速系統(tǒng)原理采用比例積分調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)采用積分調(diào)節(jié)器，當(dāng)轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)時達(dá)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。比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀；而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。13掌握比例調(diào)解器和積分調(diào)解器的區(qū)別比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀；而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。14.掌握比例積分控制器的特點比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。由此可見，比例

6、積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點，又克服了各自的缺點，揚長避短，互相補充。15轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性組成：電流環(huán)在里面稱為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)在外面稱為外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。靜特性：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和 16掌握電流環(huán)的引入原因 在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲的控制電流和轉(zhuǎn)矩的動態(tài)過程 在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但他只能在超過臨界電流值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想的控制電流的動態(tài)波形。17掌握PI調(diào)解器的穩(wěn)態(tài)特征 飽和輸出達(dá)到限幅值當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不

7、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(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。不飽和一一輸出未達(dá)到限幅值PI作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總是零18掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程及其特點（分析題）第I階段電流上升的階段（0 ti）第II階段恒流升速階段（ti t2）第川階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（t2以后）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉(zhuǎn)速和電流波形第I階段：突加給定電壓 U n后，經(jīng)過電流，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的跟隨作用，Uc、Ud0、Id上升，但I(xiàn)d沒有達(dá)到IdL （負(fù)載電流）時電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動，當(dāng)Id> IdL時，電動機(jī)開始起動。由于慣性作用，轉(zhuǎn)速不會很快增長，因

8、而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓厶Un的數(shù)值仍比較大，其輸出電壓保持限幅值 U*m，強(qiáng)迫電樞電流Id迅速上升。直到ld Idm、U嚴(yán)U*im，電流調(diào)節(jié) 器很快壓制了 Id的增長。（ASR很快進(jìn)入并保持飽和，ACR 一般不飽和）第II階段：ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流給定U*m下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。第川 階段：當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值n*=no時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入偏差減少到零，其輸出由于積分作用還維持在限幅值U*m，所以電動機(jī)仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓為負(fù)使他開始退出飽和狀態(tài)，U i和Id迅

9、速下降。但只要Id>IdL轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升，直到ld=|dL，轉(zhuǎn)速達(dá)峰值（t= t3），此后電動機(jī)開始在負(fù)載的阻力下減速，與此對應(yīng)，在 t3 t4時間內(nèi)ld<ldL，直到穩(wěn)定。ASR和ACR都不飽和，ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而 ACR則力圖使Id盡快的跟隨其給定值 U*i，或者說電流內(nèi)環(huán)是一個電流隨動子系統(tǒng)。19掌握轉(zhuǎn)速調(diào)解器的作用轉(zhuǎn)速：主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，使轉(zhuǎn)速 n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如 果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。對負(fù)載變化起抗擾作用。其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。20掌握典型i型和n型系統(tǒng)的特點，階次區(qū)別，不同輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差1.典型I

10、型系統(tǒng)R (s )K s(Ts +1)C(s)KW ( s )s (T s + 1)特點：結(jié)構(gòu)簡單，只要參數(shù)的選擇，能保證足夠的中頻帶寬度，系統(tǒng)就一定是穩(wěn)定的，且 有足夠的穩(wěn)定裕量。超調(diào)量小，抗干擾性能稍差。輸入信號階躍輸入R(t) =R°斜坡輸入R(t) =v°t加速度輸入2a°tR(t) =2穩(wěn)態(tài)誤差0Vo / KoO2.典型n型系統(tǒng)K ”s + 1)C(s)Krs2(Ts + 1)FK (I s + 1) W (s) 廠s (Ts + 1)特點：結(jié)構(gòu)簡單，并能保持穩(wěn)定，必須在分子上添加一個比例微分環(huán)節(jié)，才能保持系統(tǒng)穩(wěn)定。超調(diào)量相對較大，抗擾性能比較好。II型

11、系統(tǒng)在不同輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差輸入信號階躍輸入R(t) = Ro斜坡輸入R(t) =v°t加速度輸入2a°tR(t) 2穩(wěn)態(tài)誤差00a。/ K階次區(qū)別：I型系統(tǒng)是二階系統(tǒng)，n型系統(tǒng)是三階系統(tǒng)21.掌握控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)1.跟隨性能指標(biāo) 2抗擾性能指標(biāo)22. 掌握M法和T法的特點及適用場合M法測速-定義:在一定的時間Tc內(nèi)，測取旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖個數(shù)M1，用以計算這段時間內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速。特點：M法測速在高速段分辨率強(qiáng)，是脈沖直接計數(shù)方法適用：高速段T法測速-在編碼器兩個相鄰輸出脈沖的間隔時間內(nèi)，用計數(shù)器記錄頻率為 f0的高頻時鐘脈沖個數(shù)，并由此來計算轉(zhuǎn)速。特點：T法測

12、速在低速段分辨率強(qiáng)，是脈沖時間計數(shù)方法適用：低速段23. 掌握兩組晶閘管裝置反并聯(lián)線路24. 掌握V-M系統(tǒng)反并聯(lián)可逆線路的工作狀態(tài)（分析題）V-M系統(tǒng)的工作狀態(tài)正向運行正向制動反向運行反向制動電樞端電壓極性+電樞電流極性+-+電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向+二二電機(jī)運行狀態(tài)+電動+回饋發(fā)電電動回饋發(fā)電晶閘管工作的組別和 狀態(tài)正組整流反組逆變反組整流正組逆變機(jī)械特性所在象限-一一-二二-三四分析：圖a表示正組晶閘管裝置 VF給電動機(jī)供電，VF處于整流階段，輸出理想空載整流 電壓UdO f,極性如圖所示，電機(jī)從電網(wǎng)輸入能量做電動運行，V-M系統(tǒng)工作在第一象限。當(dāng)電動機(jī)需要回饋制動時，由于反電動勢的極性未變，要回饋

13、電能必須產(chǎn)生反向電流，而反向電流時不可能通過 VF流通的，這時可以通過控制電路切換到反組晶閘管裝置VR，如圖b所示，并使他工作在逆變狀態(tài)，產(chǎn)生圖中所示的極性的逆變電壓-UdOr，當(dāng)E>|-UdOr|時，反向電流Id便通過VR，電機(jī)輸出電能實現(xiàn)回饋制動，V-M系統(tǒng)工作在第二象限。在可逆調(diào)速系統(tǒng)中，正轉(zhuǎn)運行可利用反組晶閘管實現(xiàn)回饋制動，反轉(zhuǎn)運行同樣可利用正組 晶閘管實現(xiàn)回饋制動。a）正組整流電動運行ra）正組整流電動運行rVF0Ud0 fa）正組整流電動運行ra）正組整流電動運行r圖4-4兩組晶閘管反并聯(lián)可逆?zhèn)S統(tǒng)的正組整流和反組逆變狀態(tài)R+popa）正組整流電動運行ra）正組整流電動運行r-

14、Ib）兩組晶閘官反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)的反組逆變狀態(tài)n i反組逆變正組整流回饋制動電動運行-4fiIdC）機(jī)械特性運行范圍25環(huán)流的概念及分類概念：采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)，如果兩組裝置的整流電壓同時出現(xiàn)，便會產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流分類：靜態(tài)環(huán)流：兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時出現(xiàn)的環(huán)流1直流平均環(huán)流2瞬時脈動環(huán)流動態(tài)環(huán)流26掌握異步電動機(jī)常見的調(diào)速方法屬于調(diào)s降電壓調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)串級調(diào)速和雙饋電動機(jī)調(diào)速屬于調(diào)np：變極對數(shù)調(diào)速屬于調(diào)fl :變壓變頻（WVF）調(diào)速27根據(jù)轉(zhuǎn)差功率的消耗與否的分類轉(zhuǎn)差功率消

15、耗型降電壓調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速轉(zhuǎn)差功率饋送型繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)串級調(diào)速和雙饋電動機(jī)調(diào)速轉(zhuǎn)差功率不變型變極對數(shù)調(diào)速變壓變頻（VVVF）調(diào)速28.同步電動機(jī)的變壓變頻調(diào)速的基本類型1他控變頻調(diào)速2自控變頻調(diào)速29變壓變頻調(diào)速的基本控制方式1基頻以下調(diào)速（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）2基頻以上調(diào)速（恒功率調(diào)速）30.基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時的機(jī)械特性（1）恒壓頻比（Us八1 = Constant ）控制最容易實現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行 下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對定子壓降實行補償。（2）恒Eg / 1控制是通常對恒壓頻比控制實行電壓補償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可

16、以在穩(wěn)態(tài)時達(dá)到 Gm=Con sta nt，從而改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。（3）恒Er / .1控制可以得到和直流他勵電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通尬rm恒定進(jìn)行控制， 即得Er / 1 = Constant而且，在動態(tài)中也盡可能保持尬rm恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，當(dāng)然實現(xiàn)起來是比較復(fù)雜的。圖6-7基頻以上恒壓變頻調(diào)速的機(jī)械特性基頻以上恒壓變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速32.電壓源型逆變器的定義，電流源型逆變器的定義，兩類逆變器的性能的比較電壓源型逆變器，直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是 一個內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出交流電壓

17、是矩形波或階梯波，有時簡稱電壓型逆變器。電流源型逆變器，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(dāng)于一個恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，或簡稱電流型逆變器。性能比較：（1）無功能量的緩沖濾波器除濾波外還起著對無功功率的緩沖作用，使它不致影響到交流電網(wǎng)。 兩者的區(qū)別在于用什么儲能元件（2）能量的回饋用電流源型逆變器給異步電機(jī)供電的電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)有一個顯著 特征，就是容易實現(xiàn)能量的回饋，從而便于四象限運行，適用于需要回饋制 動和經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。（3） 動態(tài)響應(yīng) 電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的直流電壓可以迅速改變，動態(tài)響應(yīng) 比較快，而電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)就慢

18、得多。（4）應(yīng)用場合 電壓源型逆變器屬恒壓源，適于做多臺電機(jī)同步運行時的供電源，或單臺電機(jī)調(diào)速但不要求快速起制動和快速減速的場合。采用電流源型逆變器的系統(tǒng)則相反，可以滿足快速起制動和可逆運行的要求。33.180°導(dǎo)通型和120°導(dǎo)通型逆變器概念同一橋臂上、下兩管之間互相換流的逆變器稱作180°導(dǎo)通型逆變器。120°導(dǎo)通型逆變器的換流是在不同橋臂中同一排左、右兩管之間進(jìn)行的。35.SPWM技術(shù)定義按照波形面積相等的原則，每一個矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這個序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制（簡稱SPWM），這種序列的矩形波稱作 SPWM波。36. 電壓空間矢量 PWM （ SVPWM ）控制技術(shù)定義如果對準(zhǔn)這一目標(biāo)， 把逆