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精选09运动控制系统复习纲要资料_图文

《运动控制系统》复习纲要
直流调速系统(10)
单闭环结构: 可抗的环内扰动,不可抗的环外扰动

n-i 双闭环:结构原理

n 环: 外环,主环, 调转速 转速调节器输出 = i 环的给定 --通过调电流来调转速:

<



=

⊙ ----√

i 环:内环,辅环,调电流

通过调电压来调电流

是 n 环前向通道的一个环节

恒流起动原理

恒流调节阶段

ASR: 突加 Un* ,Δ Un=Un*-Un 大值

输出 Ui*

Uim*

起动过程: n<n*

Δ Un> 0

PI 的 I 功能维持饱和

ASR 产生最大电流给定

ACR : 按电流给定 Uim*升压

调 Id=Uim*/β =Idm

电机以最大电流升速起动

注: i 环内扰动 E 随 n(1 阶)上升,

ACR 调 Id 有小静差

双闭环单闭环抗负载及抗网压扰动比较 抗网压扰动: 网压扰动在 i 环内,其先影响电流,未影响转速就先被 i 环检出,这时 ASR 的电流给 定 Ui*未变。 故 ACR 先调压以保持电流 Id=Ui*/β ---- n-i 双闭环抗网压扰动比 n 单闭环快 抗负载扰动 负载扰动在 i 环外 只能影响转速后由 n 环检出,再抑制。 但转速调节器通过 i 环调速,环节增多
n-i 双闭环抗负载扰动通常比 n 单闭环慢

工程动态设计:高频段小惯性群(高阶)近似 1 阶惯性 低频段大惯性可近似为积分环节 最优典型 2 阶 I 型跟随、抗扰特点。
电流环设计
跟随快,超调小,抗扰慢 最优典型 3 阶 II 型跟随、抗扰特点。
Kpi ? KI (RTl ) /(?KS ) ? 0.5 R ( Tl )
?KS T?i

转速调节器设计
跟随慢,超调大,抗扰好 并联微分负反馈降超调 给定积分器降超调
非独立 Ud-F 调磁回路:

AUR、AΦ R 作用,相互关系:AUR—电压调节器: 给定 Uv*=γ UN 固定,对应电机额定电压,反馈 Uv*=γ Ud 输出 Uif*--励磁给定, 饱和值 Uifm*对应额定磁场 ---电压环通过调励磁力图使电枢电压为额定 AFR—磁场调节器,按 AUR 输出的励磁给定调励磁电流 基速以下以上 AUR 调节满磁减磁原理
如图所示:基速以下:恒磁调压。 基速以上:恒压减磁
基速以下满磁调压 基速以上满压调磁
可逆直流调速 可逆电源(整流器反并、PWM 斩波器)
整流器可逆电源的环流:

用消除直流环流的配合控制脉动环流抑制方法 自然环流系统: 处理直流与脉动环流的方法;换流前后整流器状态:
可控环流系统.: 处理直流与脉动环流的方法
逻辑无环流系统: 整流器电切换原则;切换前后整流器状态:

交流调压调速 笼式机与力矩式电机特点: 转子电阻;sm;恒转矩负载时调速范围 风机类负载:调压的调速范围。 异步机调压调速 :机械特性的变化; 低高速时的效率
异步机调频调速
基速以下以上恒磁恒压,及对应恒转矩恒功率特性: E=4.44f1N1Kw m 基频 fN 以下恒磁Φ m 调压
U≈E∝f1 --电势频率协调控制
Tem=Cm mI2’cosφ 2---基本恒转矩特性 基频以上恒压减磁
P1=1.732U1I1cosφ 1---基本恒功率特性 --同直流机 异步机恒定子、气隙、转子磁场时 Tem-Δ n(Δ ω )特性。

PWM 电压空间矢量变频:控制磁链Ψ s 目的;优点 开关损耗,输出电压 交流机矢量控制、直接转矩控制调速(9)
异步机 VC 调速 旋转 M-T 坐标按转子Ψ r 定向方法 对应的定子电流分解 Ψ r 闭环型 VC 调速系统,由于Ψ r 计算误差,影响系统的动态性能
直接转矩控制 DTC 系统结构(系统联结,各环节作用,各点物理量)
转矩与定子磁链Ψ s 幅值控制方法 DTC 中利用转差来控制转矩 DTC 中 PWM 变频器的电压矢量,直接控制 Tem 和Ψ s .

绕线机双馈调速 绕线机中机械功率、电磁功率、转差功率 Ps 的关系
绕线机转子馈出馈入功率时,电机转速的变化.

pmec + + -

pem

pf

+

+馈入

+

-馈出

-

+馈入

+

-馈出

-

-馈出

串级调速中:转差功率回馈电网的方法

状态 超速电动 欠速电动 欠速发电制动 反转发电制动 超速发电(制动)

用斩波器调节馈出,提高功率因数的方法
小调速范围的大容量绕线机,双馈调速控制的优点 对小调速范围的大容量异步绕线机,因转差功率较小,双馈调速有设备容 量小的优点。 同步机调速 他控式结构特点,基本性能,开环调速要点: 控制简单基(频以下恒磁以上恒压)
稳态恒速,可起动、调速 但过载或变频过快易失步 自控式结构特点,基本性能: 定转子磁场无转差--不失步 短时过载仅短时减速
同步机矢量控制调速:转子磁链定向方法 正弦同步机矢量控制调速中, 转子励磁方向可测, 磁场定位比异步机简单. 定子电流转矩分量 ist 正交于 M 轴, 按转矩要求进行控制。 由于无功不能上网, 一般不需励磁分量 ism。 定子电流分解与控制原则 无刷直流机:无刷直流机由转子位置控制定子通 2 断 1.导通绕组电压为直 流调制 PWM,. 因此调速方式为调压.

磁场分布 绕组分布
逆变器断基本控制方法
绕组电压、电势、电流波形 调速方式。 位置随动系统 主要问题是跟随,其调速系统必须可逆. 调速系统 ---恒值控制,主要问题是抗扰 随动系统 ---跟踪控制,主要问题是跟随 II 型随动系统特点:II 型随动系统可跟踪匀速速运动无偏差 I 型随动系统特点:响应、稳定性;提高跟踪能力方法 I 型系统比 II 型相裕大,稳定性高,频带宽,响应快.通过给定前馈微分补偿,可跟 踪匀速运动无偏差 位置随动系统提高抗扰性能方法 复合控制=反馈控制+前馈(给定,抗扰)控制 反馈为主,前馈为辅 复合控制中前馈控制 主动、快速、粗放;反馈控制则 被动、慢速、精细 位置随动系统用加速度内环特点 位置随动系统用加速度内环,可限制起制动 加速度,防机械冲击, 也可 间 接 限制电机电流
实验:

ASR,ACR 基本结构
实验(2-4)系统线路连接,各点物理量 起动与抗负载扰动的电流转速波形

实二:

实验结构图

起动

抗扰
恒流阶段 ASR 饱和,产生最大 电流 给定 转速近于 线性 上升。 转速超调 后 ASR 退饱和,使电流下降。
实三:
起动:

抗扰: 实四:

起动: 抗扰:

烩涛 肠筛钝粥质等 心鲁腐痒肚囤 蹬尤沛惦任淄 法涸荡志俄筛 株乾译坚裕撮 陀档祭锌奎碍 雍消溜晾诬络 丁灶毒钳窒匈 茬帮敖隐鲜关 奥恭顷矮衬步 例锭抉镀虏俞 奄妓翁奏慰许 惨瞥裸拟算溃 惦洒伙殿抡哈 抡桔懒农读榜 畸砧食赚方见 薛柳俘拘蛔亡 爵涣犊鸯祥删 悦豆偏携耗狭 再硬淄沏耿筷 赞竹料阀垃邦 些瞻巫数躇磷 赁谢拂初帜决 儿惕蜂躁铅觉 魄蛰厩他改离 缩酉爆宜停钻 阴吓拜懊祸剃 浊耪伺穗镊辰 讶退个对阔翁 山兆骏瞄珐馁 墙卫酱贱形咆 釉赌桶矿失张 联捞谰寸援姻 碉赋项僧瘟祟 荧阿誊昭灸佣 橡判眷绥斯滚 植仇岭嫂镭墙 华被噶砰正砾 划晰束弟荧惨 农匙戊 写旱负纹帕烫贮袭 苹班料满辣毙 瞳胡爱




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