1、,比例控制的直流調(diào)速系統(tǒng),主講人：張敬南 副教授,主 要 內(nèi) 容,01,開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和閉環(huán)靜特性 在部分參數(shù)上的關(guān)系,02,放大器的作用,03,反饋控制規(guī)律,+,-,M,+,-,Id,U*,n,UPE,+,Ud,A Uc GT,p s n,d,K K U *,RI,Ce,Ce,U I R,n d0 d Ce n0op nop,（一）開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和閉環(huán)靜特性的關(guān)系, 開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性,（一）開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和閉環(huán)靜特性的關(guān)系, 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性,+,-,A,GT,M,-,+,-,+,-,Utg,U,d,Id,n +,-,-,+,Un,Un,+ U*,n,Uc,UPE,+,-,TTG

2、,p s n,d,K K U *,RI,n ,Ce (1K ),Ce (1 K ),n0cl,ncl,（一）開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和閉環(huán)靜特性的關(guān)系, 開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性,p s n,d,K K U *,RI,n ,Ce (1K ) Ce (1 K ),n0cl,ncl,p s n,d,K K U *,RI,n ,Ce Ce,n0op nop 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性,Ce,K K 閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)：K p s,（一）開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和閉環(huán)靜特性的關(guān)系,（1）轉(zhuǎn)速降（硬度）的比較,e,op,C,RI d,n,e,RI d,cl,C (1K ),n ,n,n op 1 K Idop Id cl,

3、cl, 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬。 有靜差，比例控制的閉環(huán)系統(tǒng)為有差系統(tǒng)。,（一）開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和閉環(huán)靜特性的關(guān)系,（2）靜差率的比較, 相同的理想空載轉(zhuǎn)速條件下，閉環(huán)系 統(tǒng)的靜差率要小得多。,0op,op,n,s,n op,n,s,0cl,cl,ncl,cl,sop 1K n0 op n0 cl,s ,（一）開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和閉環(huán)靜特性的關(guān)系,（3）調(diào)速范圍的比較, 相同的靜差率條件下，閉環(huán)系統(tǒng)提高 了調(diào)速范圍。,op,nN s,nop (1s),D ,nN s,cl,ncl (1s),D ,sop scl,Dcl,(1K )Dop,（一）開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和閉環(huán)靜特性的關(guān)系 結(jié)論： 閉環(huán)調(diào)速

4、系統(tǒng)可以獲得比開(kāi)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(jià)是：須增設(shè) 電壓放大器以及檢測(cè)與反饋裝置。,（二）放大器的作用,Ce,K K K p s,+,-,A,GT,M,-,+,-,+,-,Utg,U,d,Id,n +,-,-,+,Un,+ U*,n,Uc,UPE,+,-,TTG,通過(guò)提高放大器的比例系數(shù)，可 以降低靜差率、提高調(diào)速范圍，提升 穩(wěn)態(tài)性能。,Un Kp,（二）放大器的作用 例題： 某龍門(mén)刨床工作臺(tái)拖動(dòng)采用直流 電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下： 60kW、 220V 、 305A 、 1000r/min ， 采用 V-M 系統(tǒng)，主

5、電路總電阻0.18，電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)勢(shì)系數(shù)0.2Vmin/r。如果要求調(diào)速 范圍 D = 20，靜差率5%。 已經(jīng)驗(yàn)證開(kāi)環(huán)不滿(mǎn)足要求。采用 比例控制閉環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)，如何設(shè)計(jì)能 夠滿(mǎn)足此要求？（已知Ks = 30 ）,（二）放大器的作用 解： 已經(jīng)確定： nop = 275 r/min，為 滿(mǎn)足調(diào)速要求，須有ncl = 2.63 r/min。,2.63,ncl,n 275 K op 1 1 103.6,103.6,46,300.015 / 0.2,K,Kp ,Ks/ Ce,顯然，只要設(shè)計(jì)放大器的放大系數(shù) Kp等于或大于46，閉環(huán)系統(tǒng)就能滿(mǎn)足所 需的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。,（三）反饋控制規(guī)律,（1）被調(diào)量有靜差

6、,放大器的放大系數(shù)不可能做到無(wú)窮 大，所以采用比例控制的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài) 時(shí)存在轉(zhuǎn)速降，即為有靜差的系統(tǒng)。,RI d,cl,Ce (I K ),n ,（三）反饋控制規(guī)律 （2）抵抗擾動(dòng), 服從給定 什么是擾動(dòng)？ 除給定信號(hào)外，作用在控制系統(tǒng)各 環(huán)節(jié)上的一切會(huì)引起輸出量變化的因素 都叫做“擾動(dòng)作用”。,（三）反饋控制規(guī)律,（2）抵抗擾動(dòng), 服從給定 調(diào)速系統(tǒng)的擾動(dòng)有哪些？ Id變化,電源波動(dòng),Kp變化,電阻變化 勵(lì)磁變化,Kp,Ks, 檢測(cè)誤差,1/Ce,U*,Uc,E,n,Un Un,Ud0 - +,n + -,R,（三）反饋控制規(guī)律,（2）抵抗擾動(dòng), 服從給定 調(diào)速系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制功能 Id變化

7、,Kp,Ks,1/Ce,U*,Uc,E,n,Un Un,Ud0 - +,n + -,R,（三）反饋控制規(guī)律,（2）抵抗擾動(dòng), 服從給定 調(diào)速系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制功能 Id,電源波動(dòng),Kp,Ks,1/Ce,U*,Uc,E,n,Un Un,Ud0 - +,n + -,R,結(jié)論：反饋控制系統(tǒng)對(duì)被反饋環(huán)包圍的 前向通道上的擾動(dòng)都有抑制功能。,（三）反饋控制規(guī)律,（2）抵抗擾動(dòng), 服從給定 調(diào)速系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制功能 Id,Kp,Ks,1/Ce,U*,Uc,E,n,Un Un,Ud0 - +,n + -,R, 檢測(cè)誤差 結(jié)論：反饋控制系統(tǒng)對(duì)被反饋環(huán)包圍的 前向通道上的擾動(dòng)都有抑制功能。,（三）反饋控制規(guī)律,（2）抵抗擾動(dòng), 服從給定 給定作用和服從給定 Id變化,Kp,Ks,1/Ce,U*,Uc,E,n,Un Un,Ud0 - +,n + -,R, 結(jié)論：在反饋環(huán)外的給定作用（轉(zhuǎn)速給 定信號(hào)）的些微變化都會(huì)使被調(diào)量隨之 變化，稱(chēng)為服從（跟隨）給定。,（三）反饋控制規(guī)律,（3）系統(tǒng)的精度 根據(jù)對(duì)擾動(dòng)和給定的分析 Id變化,Kp,Ks,1/Ce,U*,Uc,E,n,Un Un,Ud0 - +,n + -,R,結(jié)論：依賴(lài)于給定精度和反饋檢測(cè)精度。,（三）反饋控制規(guī)律 總結(jié)： 采用比例放大器的調(diào)速系統(tǒng)，被調(diào)量 有靜差； 抵抗一切被包在負(fù)反