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1、直流拖动控制系统,电力拖动自动控制系统,第 1 篇,主讲教师：张刚,授课对象：自动化10级,课程学时 40学时 考核方式 闭卷考试 平时作业及考勤 20% 期末考试 80%,电力拖动自动控制系统,主要内容,转速反馈控制的直流调速系统 转速、电流反馈控制的直流调速系统 可逆控制和弱磁控制的直流调速系统,电力拖动自动控制系统,主要内容,转速反馈控制的直流调速系统 转速、电流反馈控制的直流调速系统 可逆控制和弱磁控制的直流调速系统,主讲教材,电力拖动自动控制系统运动控制系统（第4版） 阮毅 陈伯时 机械工业出版社,参考教材,1.电力拖动控制系统运动控制系统 李华德主编 电子工业出版社,2.电力拖动控
2、制系统 马志源编著 科学出版社,3.电力拖动与运动控制系统（第2版） 罗飞 郗晓田等编著 化学工业出版社,电力拖动自动控制系统,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,1.1 运动控制系统及其组成,运动控制系统是多门学科相互交叉的综合性学科,知识领域： 控制理论,知识领域： 电力电子与功率变换技术,知识领域： 电机学,知识领域： 信号检测与数据处理技术,运动控制系统及其组成,1.1 运动控制系统及其组成,运动控制系统的控制对象-电动机:,1.1 运动控制系统及其组成,电力电子型功率放大与变换装置的发展趋势:,半控
3、型向全控型发展 低频开关向高频开关发展 分立器件向复合功率模块发展,1.1 运动控制系统及其组成,模拟控制器:,物理概念清晰，控制信号流向直观； 控制规律体在硬件电路； 线路复杂、通用性差，控制效果受器件性能、温度等因素影响； 并行运行，控制器的滞后时间很小。,1.1 运动控制系统及其组成,以微处理器为核心的数字控制器:,硬件电路标准化程度高； 控制规律体在软件上，修改起业灵活、方便； 拥有信息存储、数据通信和故障诊断等功能； 串行运行方式，滞后时间比模拟控制器大得多，在设计中应予以考虑。,1.1 运动控制系统及其组成,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、
4、脉冲整形等,数据处理:,信号滤波,1.1 运动控制系统及其组成,1.2 运动控制系统历史与发展,直流调速系统:,直流电动机的数据模型简单，转矩易于控制。其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,交流调速系统:,交流电动机（成尤其是笼型感应电动机）具有结构简单等诸多优点。但其动态数学模型具有非线性、多变量、强耦合的性质，比直流电机复杂得多； 基于稳成模型的交流调速系统动态性能无法与直流调速系统相比； 基于动态模型的高动态响应交流调速系统：矢量控制系统、直接转矩控制系统。,1.2 运动控制系统历史与发展,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
5、同步，机械特性硬； 电力电子变频技术的发展，可以方便的改变电源的频率。,1.2 运动控制系统历史与发展,运动控制系统的基本运动方程:,忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩:,1.3 运动控制系统转矩控制规律,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。,磁链控制同样重要:,为了有效地控制电磁转矩，充分利用电机的铁芯，在一定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 运动控制系统转矩控制规律,1.4 生产机械的负载转矩特性,恒转矩负载:,负载转矩的大小恒定。,恒转矩负载:,负载转矩的大小恒定。,恒功率负载:,负载转矩与转速成反比，而功率为常数。,1.4 生产机械的负载转矩特性,负载转矩与转速的平方成正比。,风机、泵类负载:,1.4 生产机械的负载转矩特性,
