电力拖动自动控制系统：运动控制系统：第一章

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电机学电力电子学计算机控制技术自动控制理论信号检测与处理技术微电子技术运动控制系统是多门学科相互交叉的综合性学科控制器＋功率放大与变换装置电动机及负载传感器信号处理－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:伺服电动机拖动电动机按用途分类交流同步电动机交流异步电动机交流感应电动机直流电动机按类型分类)(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、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:mmLemKDTTdtdJmmdtdJ忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩:LemTTdtdJ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。ω(n)mOTLω(n)mOTL位能性恒转矩负载反抗性恒转矩负载恒转矩负载: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。mmLLPT常数ω(n)mOTL恒功率负载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:22nTmLω(n)mOTL风机、泵类负载1.4生产机械的负载转矩特性