自动控制系统知识点总结

1、拖动系统可以分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统直流电动机有三种调速方式：调节电枢供电电压U、减弱励磁磁通、改变 电枢回路电阻、（变频调速）直流调压调速主要方案有G-M调速系统，V-M调速系统，直流PWM调 速系统令Y = Ud /Us为PWM电压系数，p = Ton/T为占空比，在不可逆的PWM 变换器中Y = p ；在双极式控制的可逆的PWM系统中丫 = 2p-1。V-M调速系统中抑制电流脉动的措施有增加整流电路相数或采用多重化技 术、设置平波电抗器V-M系统在电流连续时的机械特性特征为机械特性比较硬，呈线性；电流断 续时的机械特性特征为机械特性比较软，呈非线性V-M调速系统存在的问题1

2、整流器晶闸管的单向导电性导致的电动机的不 可逆行性。2整流器晶闸管对过电压过电流的敏感性导致的电动机的运行不 可靠性。3整流器晶闸管基于对其门极的移相触发控的可控性导致的低功率 因数性直流PWM调速系统的优越性：1）主电路简单；2）开关频率高；3）低速 性能好，稳速精度高，调速范围宽；4）若与快速响应的电动机配合，则系 统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；5）装置的效率高；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。PWM变换器的作用：用脉冲宽度调制的方法，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序列，从而可以改变平均输出电压的大小， 以调节电动机的转速。调速系

3、统的三个要求：调试、稳速、加减速稳态性能指标：调速范围、静差率特性越硬s越小开闭静特性关系：1闭环系统的静特性比开环系统的机械特性硬的多闭环 系统的静差率比开环系统的小的多如果要求的静差率一定，则闭环系统可 以大大提高调速范围比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动控制作用，在 于它能随负载的变化而相应的改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变 化反馈控制的三个基本规律为：1只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量 仍是有静差的、2反馈控制系统的作用：抵抗扰动，服从给定、3系统的精 度依赖于给定和反馈控制的精度在调速单元给定部分设定积分电路的目的是实现无静差调速。积分控制可以使系统

4、在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。比例调节器的输出只取决于输入偏差的现状，而积分调节器的输出则包含了 输入偏差量的全部历史。比例积分控制规律：比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳 态偏差微机控制的调速系统的特点：信号离散化，信息数字化电流截止负反馈的目的是为解决反馈闭环调速系统起动和堵转时电流过大 问题。电流截止负反馈只有在当电流大到一定程度时才起作用，在没达到事 不起作用。双闭环调速系统启动过程三阶段为：电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段。双闭环调节系统在启动过程的三个特点：饱和非线性控制、转速超调、准时间最优控制双闭环系统中，启动过程中两个PI调节器的输入偏差

5、电压与输出电压将发 生的变化：当调节器饱和时输出达到限幅值，输入量的变化不再影响输出除 非有反向的输入信号使调节器退出饱和。也就是说，饱和的调节器暂时的隔 断了输入和输出的联系，相当于是该调节环开环。当调节器不饱和时，PI 调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。在双闭环调速系统启动的过程中，电流环始终处于不饱和状态，而转速环在 启动过程中的三个阶段中经历了快速进入饱和状态，饱和及退饱和状态三种 情况。抗扰性：抗负载扰动、抗电网电压扰动。转速调节器的作用:1，转速调节器是调速系统的主要调节器，它使转速n很 快地跟随给定电压Un*变化，稳态时可减少转速误差，如果采用PI调节

6、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动机 允许的最大电流。电流调节器的作用：1作为内环的调节器，在转速外环调节过程中，它的作 用是使电流紧紧跟随其给定电压Un*变化。2,对电网电压的波动起及时抗扰 的作用。3在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快 动态过程。4，当电动机过载甚至堵转时，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。动态性能指标：1 :对给定输入信号的跟随性能指标（上升时间，超调量与峰 值，调节时间）2 :对扰动输入信号的抗扰性能指标（动态降落和恢复时间）典型I型系统的跟随性能超调量小，但抗扰

7、性能稍差；典型II型系统的超调量 相对较大，抗扰性能却比较好。最常用的直流可逆PWM是桥式（H形）电路；可逆PWM变换器的控制方式 有双极性、单极性、受限单极性等双极性的优点：1电流一定连续。2可使电动机四象限运行。3电动机停止 时有微震电流，能消除静摩擦死区。4低速平稳性好，系统的调速范围大。 5低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保持器件的可靠导通。 不足之处是：在控制过程中，四个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗 大而且在切换的时候可能会发生上下桥臂直通的事故。可逆V-M系统中的环流是指不经过负载直接在两组整流装置之间流通的短 路电流。待逆变:反并联线路中用以=。配合控制移相时

8、，如果一组晶闸管处于整流状 态，另一组除环流外并未流过负载电流也就没有电能回馈电网。确切的说， 它是处于待逆变状态（表示该组晶闸管是在逆变角的控制下等待工作）直流调速系统中的有环流调速和无环流调速的优缺点：有环流调速系统虽然 具有反向快、过渡平滑等优点，但设置几个环流电抗器终究是个累赘。因此， 当工艺过程对系统正反转的平滑过渡特性要求不高的时候，特别是对于大容 量的系统，常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系 统。交流拖动控制应用的三个方面：1 般性能调速和节能调速。2高性能的交 流调速系统和伺服系统。3特大容量、极高转速的交流调速。异步电动机调速分：1转差功率消耗型调速系统

9、（全部的转差功率都装换成 热能消耗在转子的回路中）；2转差功率馈送型调速系统（一部分转差功率被 消耗掉，大部分则通过变流装置回馈给电网或转化成机械能予以利用）；3 转差功率不变型调速系统。调速就是人为的改变机械特性参数，使电动机的稳定工作点偏离固有特性， 工作在认为机械特性上，以达到调速目的。异步电动机的调速方法：改变电 动机参数，改变电源电压，改变电源频率么着重讨论的是后两种。调压调速：保持电源频率fl为额定频率f1N，只改变定子电压Us的调速方 法。基本特征：电动机的同步转速保持额定值不变（转差功率消耗型），属 于弱磁调速。变压频调速：改变异步电动机同步转速的一种调速方法（转差功率不变型，

10、 与转速无关）。基本特征：基频以下调速且磁通恒定时具有（恒转矩调速） 性质，在基频以上调速时则基本具有（恒功率调速）性质异步电动机变频调速系统中，能严格保证气隙主磁通恒定的条件是（按比例 地同时控制电压和频率）；采用恒压频比时，为保证低频时的带载能力，采 取的措施为（补偿定子压降）。恒定子磁通（ms），恒气隙磁通（m），恒转子磁通（mr）的控制方式均需要定子电 压补偿（对于恒气隙磁通控制除此之外，还应补偿定子漏抗压降）。恒压频 比控制最容易，机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的 调速要求，低速时需适当地提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。恒定 子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然

11、改善了低速性能，但机械特性还是非线 性的，仍受到临界转矩的限制。恒转子磁通的控制方式可获得和直流他励电动机一样的线型机械特性，性能最佳。变频器分为交-直-交和交-交。其中交-直-交分为直接变频和间接变频。PWM的基本思想：控制逆变器中电力电子器件的开通或关断，输出电压为 幅值相等、宽度按一定规律变化的脉冲序列，用这样的高频脉冲序列代替期 望的输出电压。SPWM是以（输出电压近似正弦波）为目标来控制逆变器的工作状态。电 流滞环（CHBPWM）控制技术是以（输出电流接近正弦波形）为目标来控 制逆变器的工作状态的。CFPWM的控制方法是：在原来主回路的基础上，采用电流闭环控制，是实 际电流快速跟随给定值，在稳态时，尽可能使实际电流接近正弦波形这就能 得到比电压控制的SPWM获得更好的性能。SPWM采用三相分别调制在调制度为1时输出相电压的基波幅值为Ud/2， 输出线电压的基波幅值为Ud/2，直流电压的利用率仅为0.866,若调制度 大于1，直流电压的利用率可以提高但是会产生失真现象，谐波分量增加。采用电压空间矢量PWM调制（SPWM）或者三次谐波注入法，可有效提高直 流电压的利用率.SVPWM控制模式特点：逆变器共有八个基本输出矢量，有六个有效工作 矢量和两个零矢量，