自動控制系統(tǒng)復(fù)習綱要緒論一?自動控制系統(tǒng)的組成及各個環(huán)節(jié)的主要作用由執(zhí)行元件、測量元件和控制元件三部分組成。執(zhí)行元件用于改變被控量，如電機作為執(zhí)行元件可以改變機械臂的角度；測量元件用于測量被控量，如采用旋轉(zhuǎn)變壓器或者碼盤等角位置測量元件可以檢測機械臂的轉(zhuǎn)角；控制元件用于實現(xiàn)閉環(huán)控制，改善被控系統(tǒng)性能，一般采用模擬電路、DSRPLC或者計算機等部件實現(xiàn)，可以校正被控對象，改變系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，使閉環(huán)系統(tǒng)滿足一定的性能指標要求。二.為何要調(diào)速三?直流調(diào)速的三種方法及特點直流電動機有三種調(diào)速方法1、降低電樞電壓調(diào)速 2、電樞電路串電阻調(diào)速3、弱磁調(diào)速各種調(diào)速成方法特點：1、 降低電樞電壓調(diào)速電樞回路必須有調(diào)壓直流電源電樞回路及勵磁回路電阻盡能小電壓降低轉(zhuǎn)速下降人特性硬度變、運行轉(zhuǎn)速穩(wěn)定無級調(diào)速2、電樞回路串電阻調(diào)速人特性族 過n射線串電阻越大機械特性越軟、轉(zhuǎn)速越穩(wěn)定低速時串電阻大損耗能量也越多效率變低調(diào)速范圍受負載大小影響負載大調(diào)速范圍廣輕載調(diào)速范圍小3、 弱磁調(diào)速般直流電動機避免磁路過飽和只能弱磁能強磁電樞電壓保持額定值電樞回路串接電阻減至小增加勵磁回路電阻 Rf勵磁電流和磁通減小電動機轉(zhuǎn)TOC\o"1-5"\h\z速隨即升高機械特性變軟轉(zhuǎn)速升高時負載轉(zhuǎn)矩仍額定值則電動機功率超過額 定功率電動機過載運行、允許所弱磁調(diào)速時隨著電動機轉(zhuǎn)速升高負載轉(zhuǎn)矩相應(yīng) 減小屬恒功率調(diào)速避免電動機轉(zhuǎn)子繞組受離心力過大而撤開損壞弱磁調(diào)速時應(yīng) 注意電動機轉(zhuǎn)速超過允許限度第一章一■調(diào)速性能指標的三個方面調(diào)速----在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔（有級）地或平滑（無極）地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速穩(wěn)速----以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行，在各種可能的干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。加、減速----頻繁啟、制動的設(shè)備要求盡量快地加、減速以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求啟、制動盡量平穩(wěn)二.靜態(tài)調(diào)速指標D=nmax1■調(diào)速范圍：定義為額定負載下最高和最低的轉(zhuǎn)速比。 口伽nomno2■靜差率：為轉(zhuǎn)差比，反映轉(zhuǎn)速在負載變化時的相對穩(wěn)定度?！鱪nnomnos （理想空載轉(zhuǎn)速

3■額定速降:3■額定速降:?譏葉二理想空載轉(zhuǎn)速-額定負載轉(zhuǎn)速 者之間的關(guān)系： 轉(zhuǎn)差率與調(diào)速范圍的關(guān)系：調(diào)速范圍和靜差率這兩項指標相互制約，必須同時考慮才有意義。調(diào)速范圍指的是滿足轉(zhuǎn)差率要求的調(diào)速范圍。調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系：TOC\o"1-5"\h\zAj?_ 2一\o"CurrentDocument"最大轉(zhuǎn)壟率：3=—比二 迪—"換+街片喚5 S調(diào)速范圍： />=^=—一nocln0op嗎迥皿喚（】7）nocln0op1■轉(zhuǎn)速降落：n二RId nci RId0P Ce Ce(1K)2.調(diào)速范圍：nnomS nnomSDop Dcl=n°p(1-s) =nci(1-■s)■開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的速度降落、調(diào)速范圍及靜差率的計算nci；—nopSopScl四?轉(zhuǎn)速單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖中各部件的作用其中的GT是觸發(fā)裝置。在電動機軸上同軸（或經(jīng)過傳動機構(gòu)連接）安裝一臺測速發(fā)電機 TG,從而引出與被調(diào)量轉(zhuǎn)速n成正比的負反饋電壓Un,其極性應(yīng)與給定電壓Un*極性相反，Un與轉(zhuǎn)速給定電壓Un*相比較后，得到偏差電壓厶Un，經(jīng)過放大器A放大后，輸出控制電壓Uet，以改

變觸發(fā)器的移相角a,達到控制電動機轉(zhuǎn)速的目的五■開環(huán)機械特性，和閉環(huán)靜特性的區(qū)別和聯(lián)系1?閉環(huán)系統(tǒng)速降小，靜特性硬閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率小，穩(wěn)速精度高3?當要求的靜差率一定時，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價是，須增設(shè)電壓放大器以及檢測與反饋裝置。六■速度單環(huán)系統(tǒng)的靜特性方程找不到七■反饋控制規(guī)律：P調(diào)節(jié)器是有靜差系統(tǒng)，I和PI均為無靜差系統(tǒng)電流截止負反饋的目的：防止啟動或堵轉(zhuǎn)時的過電流對電機造成損害本24頁;下垂特性26頁（公式可以看看記記）積分器的三個重要特性：1）延緩性：輸入階躍信號時，輸出按積分線性長2）積累性：只要輸入信號存在，積分的積累作用就持續(xù)下去。電流截止負反饋的目的：防止啟動或堵轉(zhuǎn)時的過電流對電機造成損害本24頁;下垂特性26頁（公式可以看看記記）積分器的三個重要特性：1）延緩性：輸入階躍信號時，輸出按積分線性長2）積累性：只要輸入信號存在，積分的積累作用就持續(xù)下去。3）記憶性：如果輸入信號變?yōu)檩敵鲭妷耗鼙３衷谳斎胄盘柛淖兦暗乃矔r值電路接法見課比例積分調(diào)節(jié)器的物理意義：突加輸入信號時,于電容C1兩端電壓不能突變，相當于兩端瞬路，在運算放大器反饋回路中只剩下電阻R1，電路等效于一個放大系數(shù)為Kp=R1/R0零,+°~~[由間短4--0的比例調(diào)節(jié)器。在輸出端立即呈現(xiàn)電壓KpUin,實現(xiàn)快速控制，發(fā)揮了比例控制的長處。此后，隨著電容C1被充電，輸出電壓Uex按積分規(guī)律逐漸上升，又具有積分調(diào)節(jié)器的性質(zhì)；穩(wěn)態(tài)時，C1兩端電壓等于Uexm,調(diào)節(jié)器飽和，電容不再充電，相當于開路，調(diào)節(jié)器具有很高的放大倍數(shù)，滿足穩(wěn)態(tài)精度的要求，這樣不僅使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)做到無靜差，而且又提高了系統(tǒng)動態(tài)的穩(wěn)定性。1） 突增負載，穩(wěn)態(tài)被打破，經(jīng)PI調(diào)節(jié)后，重回穩(wěn)態(tài)。2）PI調(diào)節(jié)，穩(wěn)態(tài)無靜差。只要偏差不為零，Uct就會一直積分增長或限幅為最大值直到轉(zhuǎn)速恢復(fù)到擾動前的數(shù)值為止，實現(xiàn)無靜差。3） 初期，P為主；后期，I為主。帶PI調(diào)節(jié)的單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性37頁5PI調(diào)節(jié)器但閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程1、 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖、電路圖和穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖ASR---轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR----電流調(diào)節(jié)器 TG------■測速發(fā)電機 TA----電流互感器UPE-----電力電子變換器2、 兩個調(diào)節(jié)器限幅的目的。 兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U*im決定了電流給定電壓的最大值，同時也確定了最大工作電流Idm；電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓Uctm限制了電力電子變換器的最大控制電壓（限制amin）和最大輸出電壓Udm。3、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性及穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算結(jié)合課本看一下各段含義4、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程的分段分析及啟動過程中 ASRACR的狀態(tài)（是否飽和）和作用。P49阿西吧 不是我不打字是沒法打字。。。…?！?。（水貨）5、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程中的特點。（1） 飽和非線性控制（2） 準時間最優(yōu)控制（3） 轉(zhuǎn)速超調(diào)6、雙域控制的概念，如何配合控制。 概念：調(diào)壓、調(diào)磁相互配合的控制系統(tǒng)稱為雙域控制系統(tǒng)它的調(diào)速區(qū)域分成兩段，基速（指95%額定轉(zhuǎn)速）以下轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，是在額定勵磁磁通條件下，將電樞電壓從零變到接近額定值，稱為滿磁下調(diào)壓；高于基速調(diào)節(jié)，是在接近額定電樞電壓或額定電勢條件下，改變勵磁電流來實現(xiàn)，稱為滿壓下調(diào)磁。這種聯(lián)合調(diào)速方法擴大了調(diào)速范圍。

第三章可逆的概念：能夠改變電動機轉(zhuǎn)矩方向的系統(tǒng)叫做可逆調(diào)速系統(tǒng)?？赡娴姆绞剑焊淖冸姌须娏鱅d的方向【Id一電樞可逆系統(tǒng)一改變Ud的方向?qū)崿F(xiàn)】改變電機勵磁磁通①的方向【①—磁場可逆系統(tǒng)—改變If的方向?qū)崿F(xiàn)】環(huán)流的概念：不流過負載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流。 環(huán)流的種類及控制方法：1）靜態(tài)環(huán)流：系統(tǒng)在某一控制角下穩(wěn)定工作時出現(xiàn)的環(huán)流，又可分為兩類：直流平均環(huán)流一一環(huán)流回路電壓有正向直流分量的環(huán)流。也稱為直流環(huán)流。在a》B工作制下，不會產(chǎn)生直流環(huán)流瞬時脈動環(huán)流一一環(huán)流回路電壓沒有正向直流分量的環(huán)流。也稱為脈動環(huán)流、交流環(huán)流。可在環(huán)流回路中串入電抗器，叫做環(huán)流電抗器，或稱均衡電抗器2）動態(tài)環(huán)流：VT觸發(fā)相位改變，系統(tǒng)由一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)時產(chǎn)生的環(huán)流。增設(shè)環(huán)流電抗器、采用a＞工作制有環(huán)流回路中環(huán)流的種類、成因及抑制方法直流平均環(huán)流環(huán)路上直流平均電壓差＞0［靜態(tài)環(huán)流- 抑制二來用a邙工作制瞬時脈動環(huán)流環(huán)路上有瞬時電壓差F流" 抑制’增設(shè)環(huán)流電抗器動態(tài)環(huán)流環(huán)路上的瞬時電壓差出現(xiàn)正半液多于負半波抑制；增設(shè)環(huán)流電抗藩、采用＜^卩工作制電樞可逆有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖：圖p73，特點：1■主回路采用兩組VT整流裝置、環(huán)流電抗器、平波電抗器。2■控制回路采用n、i雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)：①ASRACR設(shè)置雙向輸出限幅②GTR前加反向器滿足要求。3■給定Un*有正負極性，滿足可逆運行需要。4■轉(zhuǎn)速量和電流量的檢測，既能反映大小，也能反映方向。5■轉(zhuǎn)速量的檢測：測速發(fā)電機；6.電流量的檢測：具有霍爾元件的霍爾電流變換器。 制動過程的主要階段:本組逆變階段、它組制動階段蟲梵輸入正限嘔T江；鼻QT顯濾出兀（壬隕竭）r4＜加瞬人十口

L石E＜j廣t/松（加整流，VF待逆變）t|-打卩（+疋）tni（反接制動）—|一功＜|一&|TACR仍飽和TACR輸出-2.轉(zhuǎn)差功率：即轉(zhuǎn)子銅耗。電機同步轉(zhuǎn)速不變，輸出轉(zhuǎn)速變小時，轉(zhuǎn)子電流增加，轉(zhuǎn)子銅耗增加。即轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差功率越大。 3.交流調(diào)速系統(tǒng)的分類：轉(zhuǎn)差功率消耗型、轉(zhuǎn)差功率回饋型，轉(zhuǎn)差功率不變型（書P167）調(diào)速系統(tǒng)的基本要求：（1）希望保持電機中每極磁通量「m為額定值不變。（2）對于直流電機，勵磁系統(tǒng)是獨立的，只要對電樞反應(yīng)有恰當?shù)难a償， 「m保持不變是很容易做到的。（3）在交流異步電機中，氣隙磁通：＞m由定子和轉(zhuǎn)子磁勢合成產(chǎn)生，要保持磁通恒定就需要費一些周折。（書 p168第一段）；基頻以下，保持電壓，頻率比基本恒定、基頻以上，定子外加電壓只能保持為額定電壓。異步電機的等效電路：（書p169）電;變頻器的任務(wù)：把頻率和電壓恒定的電網(wǎng)電壓變成頻率和電壓調(diào)壓的交流分類：直接變頻和間接變頻。電;恒壓比（V1/w1）,恒氣隙磁通（Eg/w1）,恒轉(zhuǎn)子磁通（Er/w1）控制的機械特性及特點：（特性在書p192右下圖），特點：V1/w1:s很小時，轉(zhuǎn)矩近似與s成正比，s接近于1時，轉(zhuǎn)矩近似與s成反比；Eg/w1:具有更大的過載能力和更寬的運行段范圍，穩(wěn)態(tài)性能也更優(yōu)；Er/w1:控制的穩(wěn)態(tài)性能最好，機械特性更硬?；l以上變頻調(diào)速機械特性：（書p194右上），特點：隨著頻率的增加，最大轉(zhuǎn)矩迅速減少，帶負載能力迅速降低。 9.轉(zhuǎn)差頻率控制的概念：控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩。兩個前提條件：保持 氣隙磁通"m不變，當電動機穩(wěn)定運行時，s很小Ws也很小。10.通用變頻器中主要環(huán)節(jié)的作用：電壓控制環(huán)節(jié)控制UR的輸出電壓，頻率控制環(huán)節(jié)控制VSI的輸出頻率。第七章交流異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的機械特性及特點： P209特點：當轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時，電磁轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比。帶恒轉(zhuǎn)矩負載TI時，普通的籠形異步電動機變電壓的穩(wěn)定工作點為 A、B、C,轉(zhuǎn)差率的變化范圍不會超過（O-Sm）,調(diào)速范圍很小。帶風機類負載運行，則工作點為DE、F,調(diào)速范圍可以大一些。 電氣串級調(diào)速系統(tǒng)的思想：在異步電動機轉(zhuǎn)子中引入可控的交流附加電動勢，固然可以改變異步電動機的轉(zhuǎn)速，但由于異步電動機轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率隨轉(zhuǎn)差率而變化，所以附加電動勢的頻率亦必須隨異步電動機的轉(zhuǎn)速而變化。這種調(diào)速方法就相當于在轉(zhuǎn)子側(cè)加入一個可變頻、調(diào)壓的調(diào)速方法，這將使控制線路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。 由于直流電量不存在頻率與相位的問題，直流電壓又易獲得，所以可以考慮將異步電動機轉(zhuǎn)子電動勢先整流成直流電動勢，然后串入一直流附加電動勢，而控制此