電力拖動自動控制系統(tǒng)-運(yùn)動控制系統(tǒng)：第1章 緒論

電力拖動自動控制系統(tǒng)——運(yùn)動控制系統(tǒng)

第一章緒論

中國地質(zhì)大學(xué)自動化學(xué)院自動控制系2目錄生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性運(yùn)動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成課程介紹運(yùn)動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展2024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院課程學(xué)時

48學(xué)時考核方式

閉卷考試平時作業(yè)及考勤 10%

實(shí)驗(yàn)20%

期末考試70%課程介紹32024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院主講教材電力拖動自動控制系統(tǒng)－運(yùn)動控制系統(tǒng)（第4版）——阮毅陳伯時機(jī)械工業(yè)出版社參考教材電力拖動控制系統(tǒng)－運(yùn)動控制系統(tǒng)——李華德主編電子工業(yè)出版社運(yùn)動控制系統(tǒng)——阮毅陳維鈞主編清華大學(xué)出版社電力拖動與運(yùn)動控制系統(tǒng)（第2版）——羅飛郗曉田等編著化學(xué)工業(yè)出版社4課程介紹2024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成5電力拖動實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能之間的能量轉(zhuǎn)換運(yùn)動控制系統(tǒng)——通過控制電動機(jī)電壓、電流、頻率等輸入量，改變工作機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、速度、位移等機(jī)械量2024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、控制理論、信號檢測與處理技術(shù)等多門學(xué)科相互交叉的綜合性學(xué)科以各類電動機(jī)為控制對象以計(jì)算機(jī)和其他電子裝置為控制手段以電力電子裝置為弱電控制強(qiáng)電的紐帶以自動控制理論和信息處理理論為理論基礎(chǔ)以計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）為工具知識領(lǐng)域：控制理論知識領(lǐng)域：電力電子與功率變換技術(shù)知識領(lǐng)域：電機(jī)學(xué)知識領(lǐng)域：信號檢測與數(shù)據(jù)處理技術(shù)運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成62024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院

運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制對象-電動機(jī)1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成按類型分類直流電動機(jī)——結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有電刷和換向器交流感應(yīng)電動機(jī)（交流異步電動機(jī)）——結(jié)構(gòu)簡單同步電機(jī)——轉(zhuǎn)速與電源同頻，機(jī)械特性硬按用途分類拖動電動機(jī)伺服電動機(jī)72024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成直流電動機(jī)——結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有電刷和換向器82024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成交流感應(yīng)電動機(jī)（交流異步電動機(jī)）——結(jié)構(gòu)簡單92024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成同步電機(jī)——轉(zhuǎn)速與電源同頻，機(jī)械特性硬102024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院應(yīng)用于相控整流、有源逆變無源逆變、直流PWM調(diào)壓需要強(qiáng)迫換流電路

電力電子型功率放大與變換裝置的發(fā)展趨勢:半控型向全控型發(fā)展低頻開關(guān)向高頻開關(guān)發(fā)展分立器件向復(fù)合功率模塊發(fā)展1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成112024/1/4

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典型器件晶閘管（SCR）——半控型、門極觸發(fā)開通MOSFET、IGBT、GTO——全控型、高開關(guān)頻率復(fù)合功率模塊——具有驅(qū)動、保護(hù)等功能以運(yùn)放及相應(yīng)電氣元件為基礎(chǔ)的模擬控制器物理概念清晰，控制信號流向直觀控制規(guī)律體在硬件電路線路復(fù)雜、通用性差，控制效果受器件性能、溫度等因素影響并行運(yùn)行，控制器的滯后時間很小1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成122024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院以微處理器為核心的數(shù)字控制器:硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高、沒有器件溫度漂移控制規(guī)律體在軟件上，修改靈活、方便擁有信息存儲、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等功能串行運(yùn)行方式，滯后時間比模擬控制器大得多，在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以考慮1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成132024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院信號檢測（傳感器）電壓、電流、轉(zhuǎn)速和位置等信號，可以是離散或連續(xù)信號信號轉(zhuǎn)換電壓匹配、極性轉(zhuǎn)換、脈沖整形等，以及AC/DC數(shù)據(jù)處理（去偽存真）信號濾波1.1運(yùn)動控制系統(tǒng)及其組成142024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院模擬濾波數(shù)字濾波152024/1/4中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院1.2運(yùn)動控制系統(tǒng)歷史與發(fā)展80%為不可調(diào)速交流電動機(jī)；20%為高性能可調(diào)速直流電機(jī)直流電動機(jī)電力拖動與交流電動機(jī)電力拖動出現(xiàn)電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)促進(jìn)交流調(diào)速系統(tǒng)興起19世紀(jì)中葉20世紀(jì)前期20世紀(jì)后期交流調(diào)速取代直流調(diào)速成為主要趨勢21世紀(jì)直流調(diào)速系統(tǒng)直流電動機(jī)的數(shù)據(jù)模型簡單，轉(zhuǎn)矩易于控制。其換向器與電刷的位置保證了電樞電流與勵磁電流的解耦，使轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比1.2運(yùn)動控制系統(tǒng)歷史與發(fā)展交流調(diào)速系統(tǒng)交流電動機(jī)（成尤其是籠型感應(yīng)電動機(jī)）具有結(jié)構(gòu)簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)

動態(tài)數(shù)學(xué)模型具有非線性、多變量、強(qiáng)耦合的性質(zhì)，比直流電機(jī)復(fù)雜得多162024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院交流調(diào)速系統(tǒng)

早期：基于穩(wěn)態(tài)模型的交流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)性能無法與直流調(diào)速系統(tǒng)相比

現(xiàn)狀：基于動態(tài)模型的高動態(tài)響應(yīng)交流調(diào)速系統(tǒng)：矢量控制系統(tǒng)、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)——控制結(jié)構(gòu)簡單，高動態(tài)響應(yīng)1.2運(yùn)動控制系統(tǒng)歷史與發(fā)展同步電動機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)

同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率嚴(yán)格保持同步，機(jī)械特性硬；電力電子變頻技術(shù)的發(fā)展，可以方便的改變電源的頻率。172024/1/4

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院無速度傳感器控制、智能控制技術(shù)（模糊控制、專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）182024/1/4中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動化學(xué)院運(yùn)動控制系統(tǒng)的基本運(yùn)動方程:忽略阻尼轉(zhuǎn)矩和扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩,1.3運(yùn)動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律——機(jī)械轉(zhuǎn)動慣量（kg.m2）——轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度（rad/s）——轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)角（rad）——電磁轉(zhuǎn)矩（Nm）——負(fù)載轉(zhuǎn)矩（Nm）——阻轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)——扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩系數(shù)采用工程單位制——轉(zhuǎn)動慣量、飛輪力矩（Nm2），——轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)度（r/min），G:轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量D:轉(zhuǎn)動部件直徑轉(zhuǎn)矩控制是運(yùn)動控制的根本問題要控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，唯一的途徑就是控制電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩磁鏈控制同樣重要為了有效地控制電磁轉(zhuǎn)矩，充分利用電機(jī)的鐵芯，在一定電流作用下盡可能產(chǎn)生最大的電磁轉(zhuǎn)矩，必須在控制轉(zhuǎn)矩的同時也控制磁通（或磁鏈）1.3運(yùn)動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律192024/1/4

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原則——基速（額定轉(zhuǎn)速）以下采用恒磁通（磁鏈）控制，基速以上采用弱磁控制調(diào)壓控制恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載——負(fù)