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1、直流调速控制系统第1页，共28页，编辑于2022年，星期一 机电传动控制系统的组成与分类 直流调速系统的主要性能指标 有静差调速系统 无静差调速系统第2页，共28页，编辑于2022年，星期一自动控制系统按组成原理，分为开环控制系统和闭环控制系统。11按采用不同的反馈方式，可分为转速负反馈、电压负反馈及电流正反馈等控制系统。第3页，共28页，编辑于2022年，星期一22按系统稳态时被调量与给定量有无差别，可分为有静差调节系统和无静差调节系统。按自动调节系统的复杂程度，可分为单环自动调节系统和多环自动调节系统；按给定量变化的规律，可分为定值调节系统、程序控制系统和随动系统；按调节动作与时间的关系，
2、可分为断续控制系统和连续控制系统；按系统中所包含的元件特性，可分为线性控制系统和非线性控制系统。第4页，共28页，编辑于2022年，星期一3310.1 直流调速系统的性能指标 静态技术指标动态技术指标调速范围静差率平滑性最大超调量过渡过程时间振荡次数抗干扰性能第5页，共28页，编辑于2022年，星期一441、调速范围D在额定负载下，允许的最高转速和在保证生产机械对转速变化率要求的前提下所能达到的最低转速之比称为调速范围。车床车床龙门刨床龙门刨床钻床钻床铣床铣床轧钢机轧钢机造纸机造纸机进给机械进给机械20120204021220303151020530000第6页，共28页，编辑于2022年，星
3、期一552、静差率S静差率表示出生产机械运行时转速稳定的程度。当负载变化时，生产机械转速的变化要能维持在一定范围之内，即要求静差率S小于一定数值（速度稳定性指标）。普通设备普通设备普通车床普通车床龙门刨床龙门刨床冷轧机冷轧机热轧机热轧机造纸机造纸机S50%S30%S5%S2%0.2%0.5%S0.1%第7页，共28页，编辑于2022年，星期一773、调速的平滑性调速的平滑性，通常是用两个相邻调速级的转速差来衡量的。无级调速有级调速调速第8页，共28页，编辑于2022年，星期一66 注意静差率S与特性硬度的区别与联系以调压调速为例，调速范围D与静差率S之间的关系：第9页，共28页，编辑于2022
4、年，星期一88从一种稳定速度变化到另一种稳定速度运转，由于有电磁惯性和机械惯性，过程不能瞬时完成，需要经过一段过渡过程，称动态过程。在调速的动态过程中，有一些性能指标需要关注和控制。对一个闭环控制系统，常输入单位阶跃信号，观察它的响应过程，来评价其动态性能的好坏。4、跟随性能第10页，共28页，编辑于2022年，星期一991）最大超调量超调量太大，达不到生产工艺上的要求；超调量太小，会使过渡过程过于缓慢，不利于生产率的提高等。第11页，共28页，编辑于2022年，星期一10102）过渡过程时间T从输入控制（或扰动）作用于系统开始直到被调量 n 进入（2%5%）n2稳定值区间时为止的一段时间，叫
5、作过渡过程时间（调节时间）。第12页，共28页，编辑于2022年，星期一1111在过渡过程时间内,被调量n在其稳定值上下摆动的次数。3）振荡次数N系系统统超调超调量量过渡过程过渡过程时间时间T振荡次振荡次数数性能性能10长长无无不好不好2大大长长多多不好不好3小小短短中中好好三种不同调速系统被调量从三种不同调速系统被调量从x x1 1改变为改变为x x2 2时的变化情况时的变化情况第13页，共28页，编辑于2022年，星期一121210.2 有静差调速系统 由被调量负反馈组成的按比例控制的单闭环系统，称有静差调速系统。一、基本组成及其静特性调速系统的基本任务：调节速度；扩大调速范围，减小静态误
6、差。1、基本组成第14页，共28页，编辑于2022年，星期一1313 放大器：放大器：将外加电将外加电压和反馈信号经转换后压和反馈信号经转换后的电压之差进行放大。的电压之差进行放大。晶晶闸闸管管触触发发电电路路和和整整流流电电路路：将将放放大大器器放放大大后后的的电电压压信信号号变变为为脉脉冲冲型型号号去去控控制制整整流流电电路路的的输输出出大大小小；输输出出电电压压大大小小由由触触发发电电路路输输出脉冲信号所决定，整流电路的输出为直流电动机电枢的外加电压出脉冲信号所决定，整流电路的输出为直流电动机电枢的外加电压。直直流流电电动动机机：系系统统的控制对象。的控制对象。给定电位器：给定电位器：调
7、节调节Rg的位置可改的位置可改变给定电压变给定电压Ug的大的大小小。转转换换元元件件：将将测测速速发发电电机机的的转转速速转转换换成成电电压压信信号号以便与给定电压进行比较。以便与给定电压进行比较。测测速速发发电电机机：与与直直流流电电动动机机M同同轴轴相相连连，即即两两者者的的速速度度相相同同，测测速速发发电电机机用用来来测测量量电电动动机机的的速速度度，称称检检测测元件。元件。第15页，共28页，编辑于2022年，星期一14142、工作原理:A、稳态（Ug、Uf 不变）当Ug、Uf不变时，电动机的转速不变，这种状态称为稳态。B、调速（Uf不变，改变Ug的大小）改变Ug的大小，可改变电动机的
8、转速，这种状态称为调速。第16页，共28页，编辑于2022年，星期一1515C、稳速（Ug不变、负载变化使Uf变化)当负载发生变化使速度发生变化后，系统通过反馈能维持速度基本不变，这种状态称为稳速。第17页，共28页，编辑于2022年，星期一1616系统的调速方法是改变外加电压调速；系统的反馈信号是被控制对象n本身;反馈电压和给定电压的极性相反，即:该系统又称转速负反馈调速系统。第18页，共28页，编辑于2022年，星期一17173、静特性分析 A、各环节输入与输出的关系 电动机电路：晶闸管整流和触发电路：放大器电路：反馈电路：速度反馈信号电压与转速n 成正比，设放大系数为Kf，则：第19页，
9、共28页，编辑于2022年，星期一1818B、静特性演算 第20页，共28页，编辑于2022年，星期一1919从放大器输入端到可控整流 电路输出端的电压放大倍数；闭环系统的开环放大倍数（开环放大系数）。式中:第21页，共28页，编辑于2022年，星期一2020如果系统没有转速负反馈（即开环系统）时，则整流器的输出电压:由此可得开环系统的机械特性方程（静特性）:二、闭环系统与开环系统对比而闭环系统的静特性:第22页，共28页，编辑于2022年，星期一2121系统闭环与开环时的理想空载转速可以通过调节取得一致，即 。在同样的负载扰动下，闭环系统和开环系统的转速降落的关系：此时，静差率的关系：第23
10、页，共28页，编辑于2022年，星期一2222在最高转速和低速时最大允许静差度不变的情况下，调速范围的关系：结论：在K值较大的情况下，闭环系统的特性硬得多。在保证一定静差率的要求下，闭环系统可以提高调速范围。第24页，共28页，编辑于2022年，星期一2323采用转速负反馈调速系统能克服扰动作用（如负载的变化、电动机励磁的变化等）对电动机转速的影响。提高系统的开环放大倍数是减小静态转速降落、扩大调速范围的有效措施。但放大倍数也不能过分增大，否则系统容易产生不稳定现象。由于放大倍数K不可能为无穷大，即静态速降不可能为0，称为有静差调速系统。三、转速反馈闭环调速系统的特征第25页，共28页，编辑于2022年，星期一242410.3 无静差调速系统简介第26页，共28页，编辑于2022年，星期一2525第27页，共28页，编辑于2022年，星期一2626第28页，共28页，编辑于2022年，星期一