電力拖動自動控制系統(tǒng)(第4版)第二章匯編

1、第一節(jié)1.開環(huán)系統(tǒng)機械特性和比例控制閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系2.反饋控制規(guī)律(gul)3.比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性第二節(jié)1.積分調(diào)節(jié)器和積分控制規(guī)律2.比例積分控制規(guī)律1.階躍給定輸入的穩(wěn)態(tài)誤差2.擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差第三節(jié)1.旋轉(zhuǎn)編碼器2.數(shù)字測速方法的精度指標第二章共五十五頁圖2-20他勵直流電動機(dngj)在額定勵磁下的等效電路共五十五頁圖2-21額定勵磁下直流電動機的動態(tài)結(jié)構(gòu)(jigu)框圖a)電壓電流間的結(jié)構(gòu)框圖b)電流電動勢間的結(jié)構(gòu)框圖c)直流電動機的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖共五十五頁圖2-22直流電動機(dngj)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖的變換共五十五頁圖2-23轉(zhuǎn)速(zhun s)反饋控制直流

2、調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖共五十五頁1.開環(huán)系統(tǒng)機械特性(txng)和比例控制閉環(huán)系統(tǒng)靜特性(txng)的關(guān)系(1)閉環(huán)系統(tǒng)(xtng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)(xtng)機械特性硬得多(2)閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要比開環(huán)系統(tǒng)小得多(3)如果所要求的靜差率一定，則閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍共五十五頁(3)如果所要求的靜差率一定，則閉環(huán)系統(tǒng)(xtng)可以大大提高調(diào)速范圍圖2-24閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)系統(tǒng)機械(jxi)特性的關(guān)系共五十五頁2.反饋控制(kngzh)規(guī)律(1)比例控制的反饋控制系統(tǒng)是被調(diào)量有靜差的控制系統(tǒng)(2)反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動，服從給定(3)系統(tǒng)(xtng)的精度依賴于給定和反饋

3、檢測的精度共五十五頁(2)反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗(dkng)擾動，服從給定圖2-25閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的給定(i dn)作用和擾動作用共五十五頁1.積分(jfn)調(diào)節(jié)器和積分(jfn)控制規(guī)律圖2-26積分調(diào)節(jié)器的輸入(shr)和輸出動態(tài)過程共五十五頁1.積分(jfn)調(diào)節(jié)器和積分(jfn)控制規(guī)律圖2-27積分控制無靜差調(diào)速系統(tǒng)突加負載時的動態(tài)(dngti)過程共五十五頁2.比例(bl)積分控制規(guī)律圖2-28比例(bl)積分(PI)調(diào)節(jié)器線路圖共五十五頁2.比例(bl)積分控制規(guī)律圖2-29PI調(diào)節(jié)器的輸入(shr)-輸出特性共五十五頁2.比例(bl)積分控制規(guī)律圖2-31比例(bl)積分控制

4、的直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖共五十五頁1.階躍給定輸入(shr)的穩(wěn)態(tài)誤差在分析階躍給定輸入(shr)的穩(wěn)態(tài)誤差時，令I(lǐng)dL(s)=0。圖2-31所示共五十五頁2.擾動引起(ynq)的穩(wěn)態(tài)誤差圖2-32微型計算機采樣控制系統(tǒng)(kn zh x tn)框圖共五十五頁1.旋轉(zhuǎn)(xunzhun)編碼器圖2-33增量(zn lin)式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖共五十五頁1.旋轉(zhuǎn)(xunzhun)編碼器圖2-34區(qū)分旋轉(zhuǎn)(xunzhun)方向的A、B兩組脈沖序列共五十五頁2.數(shù)字(shz)測速方法的精度指標(1)分辨率(2)測速誤差率共五十五頁3. M法測速圖2-35M法測速原理(yunl)示意圖共五十五頁4. T

5、法測速圖2-36T法測速原理(yunl)示意圖共五十五頁5. M/T法測速圖2-37M/T法測速原理(yunl)示意圖共五十五頁1.電流(dinli)截止負反饋環(huán)節(jié)圖2-38電流截止負反饋環(huán)節(jié)a)利用獨立(dl)直流電源作比較電壓b)利用穩(wěn)壓管產(chǎn)生比較電壓共五十五頁1.電流截止(jizh)負反饋環(huán)節(jié)圖2-39電流截止負反饋環(huán)節(jié)(hunji)的輸入-輸出特性共五十五頁1.電流(dinli)截止負反饋環(huán)節(jié)圖2-40帶電流截止負反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)(jigu)框圖共五十五頁2.帶電流(dinli)截止負反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性1)電流負反饋的作用相當于在主電路中串

6、入一個大電阻KpKsRs，因而穩(wěn)態(tài)速降極大，使特性急劇(jj)下垂。2)比較電壓Ucom與給定電壓U*的作用一致，好像把理想空載轉(zhuǎn)速提高到共五十五頁2.帶電流截止負反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖(kungt)和靜特性圖2-41帶電流截止負反饋比例控制(kngzh)閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性共五十五頁3.帶電流(dinli)截止的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)1)打開模型編輯窗口：通過單擊SIMULINK工具欄中新模型的圖標或選擇FileNewModel菜單項實現(xiàn)。2)復制相關(guān)模塊：雙擊所需子模塊庫圖標，則可打開它，以鼠標左鍵選中所需的子模塊，拖入模型編輯窗口。3)修改模塊參數(shù)：雙擊模塊圖案，則出

7、現(xiàn)關(guān)于該圖案的對話框，通過修改對話框內(nèi)容來設(shè)定模塊的參數(shù)。4)模塊連接：以鼠標左鍵單擊起點(qdin)模塊輸出端，拖動鼠標至終點模塊輸入端處，則在兩模塊間產(chǎn)生線。共五十五頁3.帶電流(dinli)截止的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)圖2-42無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)(xtng)共五十五頁3.帶電流截止(jizh)的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)圖2-43無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)(xtng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖()共五十五頁3.帶電流截止(jizh)的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)圖2-44帶電流截止的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)(xtng)的靜特性共五十五頁3.帶電流(dinli)截止的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)圖2-45比例(bl)積分控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖

8、共五十五頁3.帶電流(dinli)截止的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)圖2-46SIMULINK模塊(m kui)瀏覽器窗口共五十五頁2)復制(fzh)相關(guān)模塊：雙擊所需子模塊庫圖標，則可打開它，以鼠標左鍵選中所需的子模塊，拖入模型編輯窗口。圖2-47模型(mxng)編輯窗口共五十五頁3)修改模塊參數(shù)：雙擊模塊圖案(t n)，則出現(xiàn)關(guān)于該圖案(t n)的對話框，通過修改對話框內(nèi)容來設(shè)定模塊的參數(shù)。圖2-48加法器模塊(m kui)對話框共五十五頁3)修改模塊參數(shù)：雙擊模塊圖案，則出現(xiàn)關(guān)于(guny)該圖案的對話框，通過修改對話框內(nèi)容來設(shè)定模塊的參數(shù)。圖2-49傳遞函數(shù)模塊(m kui)對話框共五十五頁3)

9、修改模塊參數(shù)：雙擊模塊圖案，則出現(xiàn)關(guān)于該圖案的對話框，通過(tnggu)修改對話框內(nèi)容來設(shè)定模塊的參數(shù)。圖2-51Gain模塊(m kui)對話框共五十五頁4)模塊連接：以鼠標左鍵單擊起點模塊輸出端，拖動鼠標至終點(zhngdin)模塊輸入端處，則在兩模塊間產(chǎn)生線。圖2-53比例積分控制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真(fn zhn)模型共五十五頁2)仿真參數(shù)的設(shè)置：為了清晰(qngx)地觀測仿真結(jié)果，需要對示波器顯示格式作一個修改，對示波器的默認值逐一改動。圖2-54SIMULINK仿真(fn zhn)控制參數(shù)對話框共五十五頁2)仿真參數(shù)(cnsh)的設(shè)置：為了清晰地觀測仿真結(jié)果，需要對示波器顯示

10、格式作一個修改，對示波器的默認值逐一改動。圖2-55修改(xigi)控制參數(shù)后的仿真結(jié)果共五十五頁2)仿真參數(shù)的設(shè)置：為了清晰(qngx)地觀測仿真結(jié)果，需要對示波器顯示格式作一個修改，對示波器的默認值逐一改動。圖2-56無超調(diào)的仿真(fn zhn)結(jié)果共五十五頁(3)額定負載下的轉(zhuǎn)速降落nN為多少，才能滿足(mnz)D=20，s5%的要求。圖2-58習題(xt)2-6圖共五十五頁1.穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性(txng)(1)轉(zhuǎn)速(zhun s)調(diào)節(jié)器不飽和(2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和共五十五頁(2)轉(zhuǎn)速(zhun s)調(diào)節(jié)器飽和圖3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)(xtng)的靜特性共五十五頁2.各變量的穩(wěn)態(tài)工作(

11、gngzu)點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算圖3-5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)(xtng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖共五十五頁1.起動(q dn)過程分析1)飽和非線性控制。2)轉(zhuǎn)速(zhun s)超調(diào)。3)準時間最優(yōu)控制。共五十五頁1.起動過程(guchng)分析圖3-6雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的轉(zhuǎn)速(zhun s)和電流波形共五十五頁2.動態(tài)(dngti)抗擾性能分析(1)抗負載擾動(rodng)(2)抗電網(wǎng)電壓擾動共五十五頁(2)抗電網(wǎng)(dinwng)電壓擾動圖3-7直流調(diào)速系統(tǒng)(xtng)的動態(tài)抗擾作用a)單閉環(huán)系統(tǒng)b)雙閉環(huán)系統(tǒng)電網(wǎng)電壓波動在可控電源電壓上的反映共五十五頁1.轉(zhuǎn)速(zhun s)調(diào)節(jié)器的作用1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

12、器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(zhdo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓U*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。2)對負載變化起抗擾作用。3)其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流。共五十五頁2.電流(dinli)調(diào)節(jié)器的作用1)作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，它的作用(zuyng)是使電流緊緊跟隨其給定電壓U*(即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量)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，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。4)當電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。共五十五頁1.跟隨(n su)性能指標(1)上

13、升時間tr(2)超調(diào)量與峰值(fn zh)時間tp(3)調(diào)節(jié)時間ts共五十五頁1.跟隨(n su)性能指標圖3-8典型的階躍響應(xingyng)過程和跟隨性能指標共五十五頁2.抗擾性能指標在控制系統(tǒng)中，擾動量的作用點通常不同于給定量的作用點，因此系統(tǒng)的抗擾動態(tài)性能也不同于跟隨動態(tài)性能。當調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)定運行中，突加一個使輸出量降低(或上升(shngshng)的擾動量F之后，輸出量由降低(或上升)到恢復到穩(wěn)態(tài)值的過渡過程就是一個抗擾過程。常用的抗擾性能指標為動態(tài)降落和恢復時間，如圖3-9所示。共五十五頁內(nèi)容摘要第一節(jié)。圖2-31比例積分控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)(dngti)結(jié)構(gòu)框圖。1)打開模型編輯窗口：通過單擊SIMULINK工具欄中新模型的圖標或選擇FileNewModel菜單項實現(xiàn)。圖