《电力拖动自动控制系统-运动控制系统第1章绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力拖动自动控制系统-运动控制系统第1章绪论（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电力拖动自动控制系统 运动控制系统,第1章,绪论,内 容 提 要,运动控制系统及其组成 运动控制系统的历史与发展 运动控制系统转矩控制规律 生产机械的负载转矩特性,现代运动控制技术,电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论、信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科 。,图1-1运动控制及其相关学科,1.1 运动控制系统及其组成,图1-2 运动控制系统及其组成,运动控制系统的控制对象 电动机,从类型上分 直流电动机、交流感应电动机（交流异步电动机）和交流同步电动机。 从用途上分 用于调速系统的拖动电动机和用于伺服系统的伺服电动机。,运动控制系统的功率放大与变换装置,电力
2、电子型功率放大与变换装置 半控型向全控型发展 低频开关向高频开关发展 分立的器件向具有复合功能的功率模块发展,运动控制系统的控制器,模拟控制器 物理概念清晰、控制信号流向直观 控制规律体现在硬件电路 线路复杂、通用性差 控制效果受到器件性能、温度等因素的影响,运动控制系统的控制器,以微处理器为核心的数字控制器 硬件电路标准化程度高 控制规律体现在软件上，修改灵活方便 拥有信息存储、数据通信和故障诊断等功能,运动控制系统的信号检测与处理,信号检测 电压、电流、转速和位置等信号 信号转换 电压匹配、极性转换、脉冲整形等 数据处理 信号滤波,1.2 运动控制系统的历史与发展,电力电子技术和微电子技术
3、带动了新一代交流调速系统的兴起与发展，打破了直流调速系统一统高性能拖动天下的格局。 进入21世纪后，用交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。,1.2 运动控制系统的历史与发展,直流调速系统 直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。 换向器与电刷的位置保证了电枢电流与励磁电流的解耦，使转矩与电枢电流成正比。,1.2 运动控制系统的历史与发展,交流调速系统 交流电动机（尤其是笼型感应电动机）结构简单 交流电动机动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质，比直流电动机复杂得多。,交流调速系统,基于稳态模型的交流调速系统 转速开环的变压变频调速 转速闭环的转差频率控制系统 动态性能无法与直流调速
4、系统相比,交流调速系统,基于动态模型的交流调速系统 矢量控制系统 直接转矩控制系统 动态性能良好，取代直流调速系统,1.2 运动控制系统的历史与发展,同步电动机交流调速系统 同步电动机的转速与电源频率严格保持同步，机械特性硬。 电力电子变频技术的发展，成功地解决了阻碍同步电动机调速的失步和启动两大问题。,1.3 运动控制系统的转矩控制规律,运动控制系统的基本运动方程式,忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩，运动控制系统的简化运动方程式,1.3 运动控制系统的转矩控制规律,转矩控制是运动控制的根本问题 要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。,1.3 运动控
5、制系统的转矩控制规律,磁链控制同样重要 为了有效地控制电磁转矩，充分利用电机铁芯，在一定的电流作用下尽可能产生最大的电磁转矩，必须在控制转矩的同时也控制磁通（或磁链）。,1.3 运动控制系统的转矩控制规律,1.4 生产机械的负载转矩特性,生产机械的负载转矩是一个必然存在的不可控扰动输入。 归纳出几种典型的生产机械负载转矩特性，实际负载可能是多个典型负载的组合，应根据实际负载的具体情况加以分析。,恒转矩负载,负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载 a）位能性恒转矩负载 b) 反抗性恒转矩负载,图1-3 恒转矩负载,恒功率负载,负载转矩与转速成反比，而功率为常数，称作恒功率负载,图1-4 恒功率转矩负载,风机、泵类负载,负载转矩与转速的平方成正比，称作风机、泵类负载,图1-5 风机、泵类负载,
