电力拖动运动控制复习资料全

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1、1) 有三种方法调节电动机的转速： （1）调节电枢供电电压 U； （2）减弱励磁磁通 F；（3）改变电枢回路电阻 R。 对于要求在一定围无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主2调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。3、常用的可控直流电源有以下三种旋转变流机组静止式可控整流器直流斩波器或脉宽调制变换器4、V-M系统的问题由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流

2、反向，给系统的可逆运行造成困难。晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt与di/dt 都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间损坏器件。由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成“电力公害”。5、斩波电路三种控制方式根据对输出电压平均值进行调制的方式不同而划分，有三种控制方式：T 不变，变 ton 脉冲宽度调制（PWM）；ton不变，变 T 脉冲频率调制（PFM）；ton和 T 都可调，改变占空比混合型。6、PWM系统的优点（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；（3）低速性能好，稳速精度高，调速围宽，可达1:10

3、000左右；（4）若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。Ud0IdE R = Rrec + Ra + RL7、只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个线性的可控电压源。8、在V-M系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是：设置平波电抗器；增加整流电路相数；采用多重化技术9、V-M系统机械特性的特点当电流连续时，特性还比较

4、硬；断续段特性则很软，而且呈显著的非线性，理想空载转速翘得很高。10、自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM调速系统。11、PWM变换器的作用是：用PWM调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。12、双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列优点：（1）电流一定连续；（2）可使电机在四象限运行；（3）电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；（4）低速平稳性好，系统的调速围可达1:20000左右；（5

5、）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。 13、双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时。14、PWM系统的优越性1) 主电路线路简单，需用的功率器件少；2) 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；3) 低速性能好，稳速精度高，调速围宽；4) 系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；5) 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；6) 直流电源采用不控整流时，

6、电网功率因数比相控整流器高。15、对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面（1）调速在一定的最高转速和最低转速围，分挡地（有级）或 平滑地（无级）调节转速；（2）稳速以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；（3）加、减速频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。16、开环调速系统及其存在的问题若可逆直流脉宽调速系统是开环调速系统，调节控制电压就可以改变电动机的转速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定围的无级调速，可以找到一些用途。 但是，许多需要调速

7、的生产机械常常对静差率有一定的要求。在这些情况下，开环调速系统往往不能满足要求。 17、闭环调速系统的组成及其静特性根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。 调速系统的转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，引入转速闭环将使调速系统应该能够大大减少转速降落。18、下面分析闭环调速系统的稳态特性，以确定它如何能够减少转速降落。为了突出主要矛盾，先作如下的假定：（1）忽略各种非线性因素，假定系统中各环节的输入输出关系都是线性的，或者只取其线性工作段；（2）忽略控制电源和电位器的阻。19、一个调速系统的调速围，是指在最低速

8、时还能满足所需静差率的转速可调围。20、开环系统机械特性和闭环系统静特性比较（1）闭环系统静性可以比开环系统机械特性硬得多（2）如果比较同一的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多。（3）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速围。（4）要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。 21、闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。 22、转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有以下三个基本特征1. 被调量有静差2. 抵抗扰动, 服、从给定3. 扰动23、调速系

9、统的扰动源:负载变化的扰动（使Id变化）；交流电源电压波动的扰动（使Ks变化）；电动机励磁的变化的扰动（造成Ce 变化 ）；放大器输出电压漂移的扰动（使Kp变化）；温升引起主电路电阻增大的扰动（使R变化）；检测误差的扰动（使a变化） 24、反馈控制系统的规律是：一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从的。25、限流保护电流截止负反馈问题的提出:起动的冲击电流；闭环调速系统突加给定起动的冲击电流；堵转电流解决办法：电枢串电阻起动；引入电流截止负反馈；加积分给定环节26、电流负反馈作用机理为了解决反馈闭环调速系统

10、的起动和堵转时电流过大的问题，系统中必须有自动限制电枢电流的环节。 根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基本不变，就应该引入那个物理量的负反馈。那么，引入电流负反馈，应该能够保持电流基本不变，使它不超过允许值。27、建立系统动态数学模型的基本步骤如下：（1）根据系统中各环节的物理规律，列出描述该环节动态过程的微分方程；（2）求出各环节的传递函数；（3）组成系统的动态结构图并求出系统的传递函数。28、动态校正的方法串联校正；并联校正；反馈校正；串联校正方法：29、PID调节器的功能由PD调节器构成的超前校正，可提高系统的稳定裕度，并获得足够的快速性，但稳态精度可能受到影响；由PI调节器构成的滞后

11、校正，可以保证稳态精度，却是以对快速性的限制来换取系统稳定的；用PID调节器实现的滞后超前校正则兼有二者的优点，可以全面提高系统的控制性能，但具体实现与调试要复杂一些。30、系统设计步骤系统建模；系统分析；系统设计31、设计方法凑试法；工程设计法32、比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状；而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。 二1、转速、电流双闭环直流调速系统的组成从闭环结构上看，电流环在里面，称作环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。2、两个调节器的输出都是带限幅作用的。转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压的最大值；电流调节器AC

12、R的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。3、限幅作用饱和输出达到限幅值不饱和输出未达到限幅值4. 两个调节器的作用双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到 Idm 后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。5、在稳态工作点上，转速 n 是由给定电压U*n决定的；ASR的输出量U*i是由负载电流 IdL 决定的； 控制电压 Uc 的大小则同时取决于 n 和 Id，或者说，同时取决于U*n 和 IdL6、双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点：（1） 饱和

13、非线性控制；（2） 转速超调；（3） 准时间最优控制。7、在双闭环系统中，由电网电压波动引起的转速动态变化会比单闭环系统小得多。8、转速调节器和电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用可以分别归纳如下： 1. 转速调节器的作用（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速 n 很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。（2）对负载变化起抗扰作用。（3）其输出限幅值决定电机允许的最大电流。2. 电流调节器的作用（1）作为环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。（2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用

14、。（3）在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的9、设计方法的原则 ：（1）概念清楚、易懂；（2）计算公式简明、好记；（3）不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向；（4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式；（5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。10、自动控制系统的动态性能指标包括：跟随性能指标抗扰性能指标11、I型系统在不同输入信号作用下的稳态误差在阶跃输入下的 I 型系统稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与 K 值成反比；在加速度输入下稳态误差为 。 因此，I型系统不能用于具有加速度输入的随动系统。典型I型系统和典型型系统除了在稳态误差上的区别以外，在动态性能中，典型 I 型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差，典型型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。 这是设计时选择典型系统的重要依据。系统设计的一般原则： “先环后外环” 12、 转速调节器的设计1.电流环的等效闭环传递函数2.转速调节器结构的选择3.转速调节器参数的选择4.转速调节器的实现13、电流的闭环控制改造了控制对象，加快了电流的跟随作用，这是局部闭环（环）控制的一个重要功能。