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《电力拖动自动控制系统》
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1.4.5  反馈控制规律

转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统,它具有以下三个基本特征,也就是反馈控制的基本规律。各种不另加其他调节器的基本反馈控制系统都服从这些规律。

反馈控制的基本规律:

 1. 只用比例放大器的反馈控制系统,其被调量仍是有静差

2. 反馈控制系统的作用是:抵抗扰动,服从给定

3.系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度

1.   被调量有静差

 

2. 抵抗扰动,服从给定

2. 反馈控制系统的作用是:抵抗扰动,服从给定

      反馈控制系统具有良好的抗扰性能,它能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用,但完全服从给定作用。

扰动---除给定信号外,作用在控制系统各环节上的一切会引起输出量变化的因素都叫做“扰动作用”

1.跟随给定

 对给定信号的改变,系统调节的最终结果是使输出严格按照给定信号值大小的变化而跟随变化。即系统的跟随作用

2.反馈通道

反馈检测装置的误差,反馈控制系统是无法克服的

给定和反馈通常被认为是在系统闭环之外,可以对输出速度按照需要调节,系统对其没有抑制作用

3.  抵抗干扰

    抗扰性能是反馈闭环控制系统最突出的特征之一

反馈控制系统能够有效的抑制所有被包围在负反馈环内前向通道上的扰动作用

   调速系统的扰动源

1.负载变化的扰动(使Id变化)

2. 交流电源电压波动的扰动(Ks变化)

3.电动机励磁的变化的扰动(造成Ce变化)

4.放大器输出电压飘移的扰动(使Kp变化)

5.温升引起主电路电阻增大的扰动(使R变化)

6. 检测误差的扰动(使a变化)

反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道三的扰动

抗扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一

对给定信号的任何变化是唯命是从的

检测误差的扰动(使a变化)该扰动不能得到反馈控制系统的抑制,反而会增大被调量的误差

抗扰能力

如果在反馈通道上的测速反馈系数受到某种影响而发生变化,它非但不能得到反馈控制系统的抑制,反而会增大被调量的误差。

                   结论

反馈控制系统的规律是:一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用;另一方面,则紧紧地跟随着给定作用,对给定信号的任何变化都是唯命是从的,

 

 

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      1.4.2 开环调速系统及其存在的问题

V-M系统,可逆直流脉宽调速系统若是开环调速系统,调节控制电压就可以改变电动机的转速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高,这样的开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速,可以找到一些用途。

但是,许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求。在这些情况下,开环调速系统往往不能满足要求。

固有机械特性的三角形n不可能很小

开环调速系统只适用于调速精度要求不高的场合,如某些负载的生产工艺对运行时的静差率(转速稳定度)要求不高时。

2.降低速降的途径

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反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计

                      本节提要

1.转速控制的要求和调速指标

2.开环调速系统及其存在的问题

3.闭环调速系统的组成及其静特性

4.开环系统特性和闭环系统特性的关系

5.反馈控制规律

  1. 转速控制要求

a、调速----在一定的最高转速和最低转速范围内,分档地(有级)或平滑地(无级)调节速度;

b、稳速---以一定的精度在所需转速上稳定运行,在各种干扰下不允许有过大的转速波动,以确保产品质量;

c、加减速---频繁起、制动的设备要求     加、减速尽量快,以提高生存率;不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起,制动尽量平稳。

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微机数字控制系统双闭环直流调速系统

硬件结构图

系统组成

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直流调速系统

基本控制规律

模拟控制系统

数字控制系统

主要特点    离散化     数字化

微机数字控制双闭环

系统组成方式

1数模混合控制系统

2数字电路控制系统

3计算机控制系统

 

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转速、电流双闭环直流调速系统

静特性

数学模型

动态性能

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比例积分控制规律

比例P调节

积分  I 调节

比例积分PI调节器     无静差

比较

积分调节器

电路方程

特性

有静差调速系统

无静差调速系统

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动态校正

PI调节器   
类型 

 比列微分 PD      超前校正    快速性

  比例积分PI        滞后校正    稳定性

   比例积分PID      二者兼得   复杂

功能

微分

 

方法   

串联校正 

   无源网络-RC网络      有源网络--PID调节器

并联校正

反馈校正

系统设计工具         

  伯德图

   特征

      性能

   中频段    稳态性       

     截止频     快速性

      高频段     抗干扰

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反馈控制闭环直流调速系统

动态数学模型       常微分方程        传递函数和动态结构图

1电力电子器件的传递函数

2直流电机的传递函数   

电路方程   

微分方程

3控制与检测环节的传递函数

4 闭环调速系统的动态结构图

 5 调速系统的开环传递函数

6 调速系统的闭环传递函数

稳定条件

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直流脉宽调速系统

PWM系统优点

机械特性     平均转速与平均转矩的关系

不可逆电路方程            双极式可逆电路方程

机械特性方程

数学模型

电能回馈和泵升电压限制

 

 

 

   

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晶闸管-电动机

机械特性     机械系特性方程

等效电路分析

瞬时电压平衡方程

 

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