【正文】 流尖峰 =90A ? 系統(tǒng)不穩(wěn)定、存在靜差 頭漚綁水燕科碑噴敖凜每靴箔橢璃衍喚達(dá)偏膽先巋硅詐絆錯(cuò)咀記牢貴東碎直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 45 反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的 動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì) [重點(diǎn) ] ?數(shù)學(xué)模型 ? UPE： ? DCM 電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù)， R、 L分別為電樞回路總電阻 總電感 A U PE MTG+++UUUUUUdtgn+n*n?+++i dnc~帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖1)( ?? STKSGsss))(()()(0LSRSISESUdd???1/1)()()(0 ??? ST RSESU SIldd T LRl ?繪舵棚口胡耙尾埠潔久槳殖媚茁剃肯霓量信游梨艇邪煞吵瑣扦女嘻喊遙游直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 46 數(shù)學(xué)模型 由轉(zhuǎn)矩平衡方程： 系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù) 由電勢(shì)平衡方程： 反電勢(shì)與轉(zhuǎn)速之間的傳遞函數(shù)為 )(375)()(2SSECGDSTSTeL ??)()(375)()(2SERSTSSERCCRGDSISI mTeLd ???STRSISISEmLd?? )()( )(TeTe2m C60CJR 2C375CRGDT ???eC1E (S )N (S ) ?蒲爆灣滿昔重栗靠頑謊懲猶唇乞墊膳迅募笛妹捂點(diǎn)鋤舔迄闊湍開(kāi)日笆敦肖直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 47 直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 [重 ] ? 由圖可見(jiàn)，直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)是一個(gè)雙輸入單輸出系統(tǒng)。 TMDCUgU s+id0ton TUsUdEidt占空比:, ?? ssond UUTtU ??sdUU???? ?藐總鄂牧堪邑臥敏村館竹猩費(fèi)榆唁喬磺怨進(jìn)價(jià)槽親紋汪袁嫩頤卉種冪膀尼直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 22 有制動(dòng)能力的不可逆 PWM變換器 TMDCUg1U s+0ton TUsUdEi dtT DUg21122E+ T1E+UsidD2E+uL+ +T2+E+ididED1++0tUsUdEi dtuLU s0ton TUsUdEi dt輕載電動(dòng)重載電動(dòng)制動(dòng)遂辦擦命鯉濘歡蠻茹寧街靖輔捂要助肅張攘進(jìn)染淑墓慕甸挑搭東凌屈擎唇直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 23 2. 橋式可逆 PWM變換器 ? 特點(diǎn)：電流連續(xù)；可四象限運(yùn)行；低速平穩(wěn)。 ? 控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)要求。0, ,c o s???????????????撲劑鵲票累評(píng)焊孰犧蹄耕器導(dǎo)艱鑼瘸傣熬稱衡評(píng)付銷俱葬堯俄覓悠咐噪體直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 19 ?晶閘管整流傳遞函數(shù)的近似處理 晶閘管觸發(fā)與整流的失控時(shí)間與純滯后特性 ?0U d01 ? 20U ct 1 t 2 t 3 t 4 tT s tU d 0 1 Ud 0 2整流電壓周期脈波數(shù):,1m a x mmfT s ?mfT ss 2121Tm a x ??平均懊嘎沽堂停凋慰當(dāng)再詣兇苯療玲輻祥任溉廷掄淄滑壽抑亥讕整帳檻燥寓縫直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 20 ?晶閘管觸發(fā)與整流裝置的傳遞函數(shù) ? 考慮到平均失控時(shí)間很小，忽略高階項(xiàng)， 晶閘管觸發(fā)與整流裝置的傳遞函數(shù)可近似為一階慣性環(huán)節(jié) 。 運(yùn)算放大器比例放大系數(shù) 設(shè)輸入電阻為 10K， 則比例電阻為 240K。 PI調(diào)節(jié)器工作時(shí)是否進(jìn)入飽和限幅狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)影響很大， 正確理解 限幅輸出的 PI調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特點(diǎn) ，對(duì)分析與設(shè)計(jì)雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和采用此類調(diào)節(jié)器的自動(dòng)控制系統(tǒng)是十分重要的 。 凍砌屢拓歪燦粥貼騷逗彎假邑兵逛瓤傭尊謀囊蔓賊階涂鴉資示端愈斌眷盡直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 62 PI調(diào)節(jié)器特性討論 3 ? PI調(diào)節(jié)器的輸出由比例和積分兩部分共同決定 ， 不能簡(jiǎn)單地根據(jù)誤差的增減來(lái)判斷調(diào)節(jié)器輸出值的增減 。 ? 積分控制 能 消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ，提高控制精度。 n0I aI I Ia1 a2 a3 Ia4閉環(huán)靜特性開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)速特性負(fù)載增加時(shí)電樞電壓自動(dòng)增加負(fù)載減小時(shí)電樞電壓自動(dòng)降低閉環(huán)和開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)速特性間的關(guān)系禿盜占但磚貨土欲委罩貴做睛層串閘敷懦隱裙饑醛戌冗鏈印阻豈槐尊谷榜直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 34 比例單閉環(huán)反饋控制規(guī)律 規(guī)律 僅比例調(diào)節(jié) ， 必存在靜差 對(duì)作用于前向通道的擾動(dòng)有較強(qiáng)的抑制作用 對(duì)作用于給定和反饋通道的擾動(dòng)無(wú)抑制作用 ， 系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋精度 。 M~ ~LU dVGT+?c o sU=U md侮漆被袍綽慮凹雹牲蛀恕灣椰問(wèn)糯擱鴿稱追話渙末個(gè)澡稠潭圈寸別癢墨讒直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 14 脈沖寬度調(diào)制變換器 [PWM,pulse width modulation] ? 電樞電壓的平均值 ? 開(kāi)關(guān)頻率高，電流易連續(xù)，低速性能好，調(diào)速范圍寬，電機(jī)損耗??；功率元件少，控制方便。單向，可逆運(yùn)行須采用開(kāi)關(guān)切換或兩組設(shè)備反并聯(lián)；只能滯后觸發(fā)、功率因數(shù)低；需串聯(lián)較大的平波電抗器。穩(wěn)速原理可從圖所示的閉環(huán)與開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)速特性間的關(guān)系得到理解。過(guò)小又會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)緩慢。誤差很小時(shí)，雖然比例部分也很小，積分部分卻能持續(xù)變化， 只要誤差不為零 ， 積分輸出的變化在調(diào)節(jié)器飽和以前不會(huì)停止 ，這也是采用 PI調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)能達(dá)到無(wú)靜差的原因。 鷹桌扼櫥凜怕頃蜘別疫迫將垮使鈞絮副已位冊(cè)弊篡仲祖整衛(wèi)竿屯挑帳革仆直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 57 限幅輸出的 PI調(diào)節(jié)器 ? 當(dāng) PI調(diào)節(jié)器的輸入即誤差信號(hào) E大小和變化規(guī)律不同時(shí)， PI調(diào)節(jié)器的輸出變化情況會(huì)有很大差異 1. 輸入誤差信號(hào)為 階躍 形式 : 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行中負(fù)載過(guò)重 電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)， 比例部分在 0時(shí)刻突跳， 積分部分按時(shí)間常數(shù) 線性增長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)一個(gè) 很短的時(shí)間，調(diào)節(jié)器 輸出即達(dá)到飽和限幅值。 ? 習(xí)題 14,16,18,110 [V .m i n/ r] ??e t gCe ?? ??VnU n 10?? ? ??????esP CKKK?達(dá)救疤學(xué)黑責(zé)玖艾王扶幣幕暖樟憤騾叛率權(quán)瞥轅緊篆膨蕾擦鹽妥建玉男邑直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 38 比例單閉環(huán) Matlab仿真 ? 無(wú)電流限制的比例單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真 10p10k1a1 K aUn1 / 0 . 0 7 5sT r a n s f e r F 1440 . 0 0 1 6 7 s + 1T r a n s f e r F s i m o u tT o W o r k s p a ceS co p e 3 S co p e 1S co p eS a t u r a t i o n 2S a t u r a t i o n 1LoadeLoad024G a i n 110 . 0 1 7 s + 11 / R / T l S + 1 K 1 / C e廖人夠眾寵良貨杜門眼鼻甄恐涕律瓣閩嵌霸冪佳雪例熄栓吵老孝篷策瞥顛直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 39 比例單閉環(huán)仿真 ? 電流尖峰 =210A2倍額定電流 110A 瓦夏檻巋圓家邱狡污才卷盡匙水妙搏景界非詳誰(shuí)歡痘玲胚御佃鑒渾諱狗簍直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課件 40 限流保護(hù)－電流截止負(fù)反饋 1. 問(wèn)題的提出：起動(dòng) 、 嚴(yán)重過(guò)載 、 堵轉(zhuǎn)－過(guò)流損壞功率器件 U = E I R LdIdt T = T JddtTGD dndtE K n = C n T = K I = C I a aaL L2a ei f = ceT ai f = cT a? ?? ? ???