第六章电力拖动自动控制系统

第六章电力拖动自动控制系统第1页，课件共12页，创作于2023年2月2.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。车床龙门刨床钻床铣床轧钢机造纸机进给机械20～12020～402～1220～303～1510～205～300003.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。

调速无级调速有级调速

以改变直流电动机电枢外加电压调速为例，说明调速范围D与静差度S之间的关系：第2页，课件共12页，创作于2023年2月最高速度由系统中所使用电动机的额定转速决定；静差度S和调速范围D由生产机械的要求决定；当上述三个参数确定后，则要求静态速降是一个定值。二、动态技术指标

从一种稳定速度变化到另一种稳定速度运转（启动、制动过程仅是特例而已），由于有电磁惯性和机械惯性，过程不能瞬时完成，而需要一段时间，即要经过一段过渡过程，或称动态过程。1.最大超调量

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范围：第3页，课件共12页，创作于2023年2月超调量2.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（0.05～0.02）n2稳定值区间时为止（并且以后不再越出这个范围）的一段时间，叫作过渡过程时间。

过渡过程时间3.振荡次数N在过渡过程时间内,被调量n在其稳定值上下摆动的次数。

如图所示是三种不同调速系统被调量从x1改变为x2时的变化情况。系统超调量过渡过程时间T振荡次数性能10长无不好2大长多不好3小短中好第4页，课件共12页，创作于2023年2月6.2晶闸管－电动机直流传动控制系统按结构的不同：单闭环直流调速系统双闭环直流调速系统可逆系统6.2.1单闭环直流调速系统一、有静差调速系统单纯由被调量负反馈组成的按比例控制的单闭环系统属有静差的自动调节系统，简称有静差调速系统；（一）转速负反馈调速系统

1.基本组成按静态误差的不同：无静差直流调速系统有静差直流调速系统任务：调节速度；扩大调速范围，减小静态误差。分类：第5页，课件共12页，创作于2023年2月测速发电机：与直流电动机M同轴相连，即两者的速度相同，测速发电机用来测量电动机的速度，称检测元件；转换元件：将测速发电机的转速转换成电压信号以便与给定电压进行比较。给定电位器：调节Rg的位置可改变给定电压Ug的大小。放大器：将外加电压和反馈信号经转换后的电压之差进行放大。触发电路：将放大器放大后的电压信号变为脉冲型号去控制整流电路的输出大小。整流电路：变交流电压为直流电压，输出电压大小由触发电路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；

直流电动机：系统的控制对象。第6页，课件共12页，创作于2023年2月由系统的结构分析可知：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。2.工作原理

当Ug、Uf不变时，电动机的转速不变，这种状态称为稳态。

(2)调速（Uf不变，改变Ug的大小）

改变Ug的大小可改变电动机的转速，这种状态称为调速.(1)稳态（Ug、Uf不变）

(3)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7页，课件共12页，创作于2023年2月PID控制的特点PID控制是比例积分微分控制（Proportional-Integral-Differential）历史最久、应用最广，适应性最强的控制方式在工业生产过程中，PID控制算法占85%～90%第8页，课件共12页，创作于2023年2月比例调节的特点u＝Kce

如果采用比例调节，则在负荷扰动下的调节过程结束后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有残差。因为根据比例调节的特点，只有调节器的输入有变化,即被调量和设定值之间有偏差,调节器的输出才会发生变化。第9页，课件共12页，创作于2023年2月2积分调节的特点，无差调节积分调节的特点是无差调节只要偏差不为零，控制输出就不为零，它就要动作到把被调量的静差完全消除为止而一旦被调量偏差e为零，积分调节器的输出就会保持不变。调节器的输出可以停在任何数值上,即:被控对象在负荷扰动下的调节过程结束后，被调量没有余差，而调节阀则可以停在新的负荷所要求的开度上。积分控制的调节规律第10页，课件共12页，创作于2023年2月调节器的输出u与被调量或其偏差e对于时间的导数成正比，即微分控制的调节规律微分调节的特点P和I是根据已经形成的被调参数与给定值之偏差而动作(即偏差的方向和大小进行调节)。微分调节是根据偏差信号的微分,即偏差变化的速度而动作的。微分调节主要用于克服调节对象有较大的传递滞后和容量滞后。微分调节容易出现输出的振荡第11页，课件共12页，创作于2023年2月常规PID控制系统的原理输入：控制偏差e(t)=r(t)-y(t)