直流調(diào)速控制系統(tǒng)

直流調(diào)速控制系統(tǒng)第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與分類直流調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有靜差調(diào)速系統(tǒng)無靜差調(diào)速系統(tǒng)第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月自動(dòng)控制系統(tǒng)按組成原理，分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。1按采用不同的反饋方式，可分為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋、電壓負(fù)反饋及電流正反饋等控制系統(tǒng)。第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2按系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)被調(diào)量與給定量有無差別，可分為有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。按自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，可分為單環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和多環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；按給定量變化的規(guī)律，可分為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)；按調(diào)節(jié)動(dòng)作與時(shí)間的關(guān)系，可分為斷續(xù)控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)；按系統(tǒng)中所包含的元件特性，可分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)。第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月310.1直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍靜差率平滑性最大超調(diào)量過渡過程時(shí)間振蕩次數(shù)抗干擾性能第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月41、調(diào)速范圍D在額定負(fù)載下，允許的最高轉(zhuǎn)速和在保證生產(chǎn)機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)速變化率要求的前提下所能達(dá)到的最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍。車床龍門刨床鉆床銑床軋鋼機(jī)造紙機(jī)進(jìn)給機(jī)械20～12020～402～1220～303～1510～205～30000第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月52、靜差率S靜差率表示出生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速的變化要能維持在一定范圍之內(nèi)，即要求靜差率S小于一定數(shù)值（速度穩(wěn)定性指標(biāo)）。普通設(shè)備普通車床龍門刨床冷軋機(jī)熱軋機(jī)造紙機(jī)S≤50%S≤30%S≤5%S≤2%0.2%~0.5%S≤0.1%第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月73、調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性，通常是用兩個(gè)相鄰調(diào)速級(jí)的轉(zhuǎn)速差來衡量的。無級(jí)調(diào)速有級(jí)調(diào)速調(diào)速第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月6注意靜差率S與特性硬度β的區(qū)別與聯(lián)系以調(diào)壓調(diào)速為例，調(diào)速范圍D與靜差率S之間的關(guān)系：第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月8從一種穩(wěn)定速度變化到另一種穩(wěn)定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，由于有電磁慣性和機(jī)械慣性，過程不能瞬時(shí)完成，需要經(jīng)過一段過渡過程，稱動(dòng)態(tài)過程。在調(diào)速的動(dòng)態(tài)過程中，有一些性能指標(biāo)需要關(guān)注和控制。對(duì)一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，常輸入單位階躍信號(hào)，觀察它的響應(yīng)過程，來評(píng)價(jià)其動(dòng)態(tài)性能的好壞。4、跟隨性能第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月91）最大超調(diào)量超調(diào)量太大，達(dá)不到生產(chǎn)工藝上的要求；超調(diào)量太小，會(huì)使過渡過程過于緩慢，不利于生產(chǎn)率的提高等。第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月102）過渡過程時(shí)間T從輸入控制（或擾動(dòng)）作用于系統(tǒng)開始直到被調(diào)量n進(jìn)入（2%～5%）n2穩(wěn)定值區(qū)間時(shí)為止的一段時(shí)間，叫作過渡過程時(shí)間（調(diào)節(jié)時(shí)間）。第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月11在過渡過程時(shí)間內(nèi),被調(diào)量n在其穩(wěn)定值上下擺動(dòng)的次數(shù)。3）振蕩次數(shù)N系統(tǒng)超調(diào)量過渡過程時(shí)間T振蕩次數(shù)性能10長(zhǎng)無不好2大長(zhǎng)多不好3小短中好三種不同調(diào)速系統(tǒng)被調(diào)量從x1改變?yōu)閤2時(shí)的變化情況第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月1210.2有靜差調(diào)速系統(tǒng)由被調(diào)量負(fù)反饋組成的按比例控制的單閉環(huán)系統(tǒng)，稱有靜差調(diào)速系統(tǒng)。一、基本組成及其靜特性調(diào)速系統(tǒng)的基本任務(wù)：調(diào)節(jié)速度；擴(kuò)大調(diào)速范圍，減小靜態(tài)誤差。1、基本組成第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月13放大器：將外加電壓和反饋信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后的電壓之差進(jìn)行放大。晶閘管觸發(fā)電路和整流電路：將放大器放大后的電壓信號(hào)變?yōu)槊}沖型號(hào)去控制整流電路的輸出大小；輸出電壓大小由觸發(fā)電路輸出脈沖信號(hào)所決定，整流電路的輸出為直流電動(dòng)機(jī)電樞的外加電壓。

直流電動(dòng)機(jī)：系統(tǒng)的控制對(duì)象。給定電位器：調(diào)節(jié)Rg的位置可改變給定電壓Ug的大小。轉(zhuǎn)換元件：將測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)以便與給定電壓進(jìn)行比較。測(cè)速發(fā)電機(jī)：與直流電動(dòng)機(jī)M同軸相連，即兩者的速度相同，測(cè)速發(fā)電機(jī)用來測(cè)量電動(dòng)機(jī)的速度，稱檢測(cè)元件。第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月142、工作原理:A、穩(wěn)態(tài)（Ug、Uf不變）當(dāng)Ug、Uf不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。B、調(diào)速（Uf不變，改變Ug的大?。└淖僓g的大小，可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種狀態(tài)稱為調(diào)速。第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月15C、穩(wěn)速（Ug不變、負(fù)載變化使Uf變化)當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化使速度發(fā)生變化后，系統(tǒng)通過反饋能維持速度基本不變，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)速。第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月16系統(tǒng)的調(diào)速方法是改變外加電壓調(diào)速；系統(tǒng)的反饋信號(hào)是被控制對(duì)象n本身;反饋電壓和給定電壓的極性相反，即:該系統(tǒng)又稱轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月173、靜特性分析A、各環(huán)節(jié)輸入與輸出的關(guān)系電動(dòng)機(jī)電路：晶閘管整流和觸發(fā)電路：放大器電路：反饋電路：速度反饋信號(hào)電壓與轉(zhuǎn)速n成正比，設(shè)放大系數(shù)為Kf，則：第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月18B、靜特性演算第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月19——從放大器輸入端到可控整流電路輸出端的電壓放大倍數(shù)；——閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)（開環(huán)放大系數(shù)）。式中:第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月20如果系統(tǒng)沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋（即開環(huán)系統(tǒng)）時(shí)，則整流器的輸出電壓:由此可得開環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性方程（靜特性）:二、閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)對(duì)比而閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性:第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月21系統(tǒng)閉環(huán)與開環(huán)時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速可以通過調(diào)節(jié)取得一致，即。在同樣的負(fù)載擾動(dòng)下，閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落的關(guān)系：此時(shí)，靜差率的關(guān)系：第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月22在最高轉(zhuǎn)速和低速時(shí)最大允許靜差度不變的情況下，調(diào)速范圍的關(guān)系：結(jié)論：在K值較大的情況下，閉環(huán)系統(tǒng)的特性硬得多。在保證一定靜差率的要求下，閉環(huán)系統(tǒng)可以提高調(diào)速范圍。第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月23采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)能克服擾動(dòng)作用（如負(fù)載的變化、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁的變化等）對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。提高系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)是減小靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落、擴(kuò)大調(diào)速范圍的有效措施。但放大倍數(shù)也不能過分增大，否則系統(tǒng)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。由于放大倍數(shù)K不可能為無窮大，