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月機電傳動控制系統(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)速負反饋、電壓負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)。按自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，可分為單環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和多環(huán)自動調(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)和隨動系統(tǒng)；按調(diào)節(jié)動作與時間的關(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)的性能指標靜態(tài)技術(shù)指標動態(tài)技術(shù)指標調(diào)速范圍靜差率平滑性最大超調(diào)量過渡過程時間振蕩次數(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在額定負載下，允許的最高轉(zhuǎn)速和在保證生產(chǎn)機械對轉(zhuǎn)速變化率要求的前提下所能達到的最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍。車床龍門刨床鉆床銑床軋鋼機造紙機進給機械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)機械運行時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。當負載變化時，生產(chǎn)機械轉(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）。普通設(shè)備普通車床龍門刨床冷軋機熱軋機造紙機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，通常是用兩個相鄰調(diào)速級的轉(zhuǎn)速差來衡量的。無級調(diào)速有級調(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)定速度運轉(zhuǎn)，由于有電磁慣性和機械慣性，過程不能瞬時完成，需要經(jīng)過一段過渡過程，稱動態(tài)過程。在調(diào)速的動態(tài)過程中，有一些性能指標需要關(guān)注和控制。對一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，常輸入單位階躍信號，觀察它的響應(yīng)過程，來評價其動態(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，達不到生產(chǎn)工藝上的要求；超調(diào)量太小，會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）過渡過程時間T從輸入控制（或擾動）作用于系統(tǒng)開始直到被調(diào)量n進入（2%～5%）n2穩(wěn)定值區(qū)間時為止的一段時間，叫作過渡過程時間（調(diào)節(jié)時間）。第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月11在過渡過程時間內(nèi),被調(diào)量n在其穩(wěn)定值上下擺動的次數(shù)。3）振蕩次數(shù)N系統(tǒng)超調(diào)量過渡過程時間T振蕩次數(shù)性能10長無不好2大長多不好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經(jīng)轉(zhuǎn)換后的電壓之差進行放大。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變?yōu)槊}沖型號去控制整流電路的輸出大小；輸出電壓大小由觸發(fā)電路輸出脈沖信號所決定，整流電路的輸出為直流電動機電樞的外加電壓。

直流電動機：系統(tǒng)的控制對象。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：將測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓信號以便與給定電壓進行比較。測速發(fā)電機：與直流電動機M同軸相連，即兩者的速度相同，測速發(fā)電機用來測量電動機的速度，稱檢測元件。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Ug、Uf不變時，電動機的轉(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，可改變電動機的轉(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、負載變化使Uf變化)當負載發(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)的反饋信號是被控制對象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)系電動機電路：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)速負反饋（即開環(huán)系統(tǒng)）時，則整流器的輸出電壓:由此可得開環(huán)系統(tǒng)的機械特性方程（靜特性）:二、閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)對比而閉環(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。在同樣的負載擾動下，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，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)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)能克服擾動作用（如負載的變化、電動機勵磁的變化等）對電動機轉(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，