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09运动控制系统复习纲要_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* 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 Uim*

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 ? K I ( RTl ) /(?K S ) ? 0.5 R Tl ( ) ?K S 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 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。 m 基频 fN 以下恒磁Φ m 调压

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

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)

串级调速中:转差功率回馈电网的方法

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

实验结构图
实二:

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:




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