直流传动控制系统优质PPT.ppt
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（2）闭环控制系统l当系统受到外界的扰动当系统受到外界的扰动（如负如负载的波动载的波动），使被调量与给定，使被调量与给定值发生偏差时，由测量环节值发生偏差时，由测量环节（测速发电机测速发电机）测量的被调量测量的被调量（电动机的转速电动机的转速）和给定值进和给定值进行比较，得出偏差，再经过行比较，得出偏差，再经过放大环节将偏差信号放大去放大环节将偏差信号放大去控制执行环节，达到抵消扰控制执行环节，达到抵消扰动减少偏差的目的。
其特点动减少偏差的目的。
其特点是输入量与输出量之间既有是输入量与输出量之间既有正向的控制作用，又有反向正向的控制作用，又有反向的反馈控制作用，形成一个的反馈控制作用，形成一个闭环，故又称闭环控制系统闭环，故又称闭环控制系统或反馈控制系统。
或反馈控制系统。
2.自动控制系统的分类上述的开环控制系统和闭环控制系统是从组成原理上分上述的开环控制系统和闭环控制系统是从组成原理上分的。
常见的还有下列的分类方法：
的。
（1）按采用不同的反馈方式，可分为转速负反馈、电势负反馈、电压负反馈及电流正反馈控制系统；
l
（2）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；
l（3）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；
l（4）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；
l（5）按调节动作与时间的关系，可分为断续控制系统和连续控制系统；
（6）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。
例:
闭环自动控制系统方框图闭环自动控制系统方框图闭环自动控制系统方框图闭环自动控制系统方框图11.211.2机电传动控制系统调速方案的选择机电传动控制系统调速方案的选择l1.生产机械对自动调速系统技术指标的要求l1）静态技术指标l
（1）调速范围Dl联立解上两式得:
电动机调速特性如下图,静差度S取S2的值.-额定负载时的转速降.l
（2）静差度S式中式中.no-理想空载转速理想空载转速;
l2）动态技术指标l
（1）最大超调量:
为10%-35%.
（2）过渡过程时间T（3）振荡次数2.2.机电传动控制系统方案的确定原则机电传动控制系统方案的确定原则l1）不要求电气调速的:
l
（1）空载,轻载起动的,选鼠笼式异步电动机;
l
（2）重载起动的,选线绕式异步电动机;
l（3）大容量的选同步电动机;
l其中,简单的采用继电器-接触器控制;
复杂的采用PLC控制.l2）要求电气调速的,根据调速指标确定拖动方案:
l
（1）D=2-3.有级调速,选多速电动机;
l
（2）D小于10,无级调速,选滑差电动机;
l（3）D大于10,无级调速,采用SCR-M自动调速系统.l3）电动机的调速特性与生产机械负载特性匹配.例例:
某直流调速系统某直流调速系统,其高速其高速,低速特性如图示低速特性如图示,=1450,=1450r/min,r/min,=145r/min,=10r/min,=145r/min,=10r/min,问系统达到的调速范围有多大问系统达到的调速范围有多大?
系统允许系统允许的静差度是多少的静差度是多少?
l解:
=1440/135=10.67=10/145=6.9%或=1450（0.069）/10（1-0.069）=10.6711.3晶闸管晶闸管-电动机直流传动控制系统电动机直流传动控制系统一一.单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统1.有静差调速系统有静差调速系统l1）.转速负反馈自动调速系统转速负反馈自动调速系统-系统原理方框图系统原理方框图转速负反馈自动调速系统转速负反馈自动调速系统
（1）系统组成系统组成直流电动机直流电动机;
晶闸管触发电路和主电路晶闸管触发电路和主电路;
放大器放大器（比例调节器比例调节器）;
给定环节给定环节给定电压给定电压Ug;
反馈环节反馈环节-反馈电压反馈电压Uf=;
放大器放大器比较环节比较环节
（2）静特性方程式静特性方程式比较环节比较环节闭环系统的开环放大倍数为闭环系统的开环放大倍数为令前向通道放大倍数为令前向通道放大倍数为电动机电枢回路电动机电枢回路整流环节输出电压整流环节输出电压静特性方程式l联立求解上页几式得闭环系统静特性方程式l比较式（11.5）和式（11.6）,得到两个重要的结论:
l由电动机电枢电路方程式可得开环系统静特性方程式例例1:
某直流闭环调速系统的速度调节范围是某直流闭环调速系统的速度调节范围是1500-150r/min,静差度为静差度为0.05,问系统允许的速降是多少问系统允许的速降是多少?
如果开如果开环系统的静态速降是环系统的静态速降是80r/min,求闭环系统的开环放大倍数求闭环系统的开环放大倍数.l解解;
由由得得思考题思考题:
1500r/min是额定转速还是理想空载转速是额定转速还是理想空载转速?
例例2:
2:
某直流闭环调速系统的速度调节范围是某直流闭环调速系统的速度调节范围是D=1:
10,D=1:
10,额定转速为额定转速为10001000r/min,r/min,开环转速速降是开环转速速降是100100r/min,r/min,如果要求系统的静差度由如果要求系统的静差度由1515%降降至至55%,%,则闭环系统的开环放大倍数则闭环系统的开环放大倍数.如何变化如何变化?
开环时额定转速下的静差度为l=1000（0.05）/10（1-0.05）=5.26=1000（0.15）/10（1-0.15）=17.65=100/5.26=18=100/17.65=4.67l不满足5%的指标要求,要采用闭环系统.2）电压负反馈自动调速系统电压负反馈自动调速系统转速负反馈是抑制转速变化的最直接而有效的方法，它是自动调转速负反馈是抑制转速变化的最直接而有效的方法，它是自动调速系统最基本的反馈形式。
但转速负反馈需要有反映转速的测速速系统最基本的反馈形式。
但转速负反馈需要有反映转速的测速发电机，它的安装和维修都不太方便，因此，在调速系统中还采发电机，它的安装和维修都不太方便，因此，在调速系统中还采用其他的反馈形式。
用其他的反馈形式。
（1）电压负反馈系统：
具有电压负反馈环节的调速系统如下图所示电压负反馈系统：
具有电压负反馈环节的调速系统如下图所示.电动机的转速随电枢端电压的大小而变。
电压负反馈系统就是把电动机的转速随电枢端电压的大小而变。
电压负反馈系统就是把电动机电枢电压作为反馈量，以调整转速。
电压负反馈系统的特电动机电枢电压作为反馈量，以调整转速。
电压负反馈系统的特点是线路简单，可是它稳定速度的效果并不大，因为，负载增加点是线路简单，可是它稳定速度的效果并不大，因为，负载增加时，时，电动机电枢内阻引起的内阻压降得不到补偿电动机电枢内阻引起的内阻压降得不到补偿.一般线路中采用一般线路中采用电压负反馈，主要不是用它来稳速，而是用它来防止过压、改善电压负反馈，主要不是用它来稳速，而是用它来防止过压、改善动态特性、加快过渡过程。
动态特性、加快过渡过程。
（2）
（2）具有电压负反馈环节的调速系统具有电压负反馈环节的调速系统注意反馈电压与给定电压的极性注意反馈电压与给定电压的极性3）电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统
（1）
（1）电流正反馈的作用电流正反馈的作用:
为了补偿电枢电阻压降为了补偿电枢电阻压降,一般在电压负反馈的基础上一般在电压负反馈的基础上再增加一个电流正反馈环节再增加一个电流正反馈环节.它是把反映电动机电枢电流大小的量取出，与电压它是把反映电动机电枢电流大小的量取出，与电压负反馈一起加到放大器输入端。
由于是正反馈，当负负反馈一起加到放大器输入端。
由于是正反馈，当负载电流增加时，放大器输入信号也增加，使晶闸管整载电流增加时，放大器输入信号也增加，使晶闸管整流输出电压增加，以此来补偿电动机电枢电阻所产生流输出电压增加，以此来补偿电动机电枢电阻所产生的压降。
由于这种反馈方式的转速降落比仅有电压负的压降。
由于这种反馈方式的转速降落比仅有电压负反馈时小了许多，因而扩大了调速范围，如果比例选反馈时小了许多，因而扩大了调速范围，如果比例选择恰当，综合反馈将具有择恰当，综合反馈将具有电势内反馈电势内反馈,即相似于转速反即相似于转速反馈的性质。
馈的性质。
电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统方框图电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统方框图4）电流截止负反馈系统电流截止负反馈系统是一种在过渡过程中起作用的反馈是一种在过渡过程中起作用的反馈,称为软反馈称为软反馈.
（1）电流截止负反馈的作用电流截止负反馈的作用在转速负反馈系统中在转速负反馈系统中,电动机电动机起动瞬间起动瞬间,转子没有动转子没有动,没有没有反馈电压反馈电压,只有给定电压起作只有给定电压起作用用.一方面一方面,电动机将快速起电动机将快速起动动;
另一方面另一方面,过大的起动电过大的起动电流对电动机不利流对电动机不利.为了限制电为了限制电动机起动过程时的过大电流动机起动过程时的过大电流,引入电流截止负反馈引入电流截止负反馈.
（2）电流截止负反馈的特性电流截止负反馈的特性近似挖掘机特性近似挖掘机特性.如图示如图示.带带电流截止负反馈环节的自动调速系统方框图电流截止负反馈环节的自动调速系统方框图（3）截止电流的整定截止电流的整定截止电流截止电流Io=（1-1.1）IaN堵转电流堵转电流Iao=（2-2.5）IaN（4）电流截止负反馈的组成电流截止负反馈的组成讯号源讯号源IaR;
反馈源反馈源Ub;
方向整流器方向整流器V.5）有静差调速系统举例有静差调速系统举例X2010A型龙门铣床工作台进给传动型龙门铣床工作台进给传动晶闸管直流调速系统晶闸管直流调速系统
（1）概述概述:
龙门铣床的主运动为铣刀的旋转运动，进给运动为工作台的往复龙门铣床的主运动为铣刀的旋转运动，进给运动为工作台的往复运动，进给运动属于恒转矩负载运动，进给运动属于恒转矩负载.进给运动有工作台的前后移进给运动有工作台的前后移动，左、右主轴箱沿立柱上下移动，垂直主轴箱沿横梁左右移动动，左、右主轴箱沿立柱上下移动，垂直主轴箱沿横梁左右移动（均共用一个电动机，用选择开关控制电磁离合器来进行选择均共用一个电动机，用选择开关控制电磁离合器来进行选择），传动电机为直流电动机，采用晶闸管整流供电，无级调节直流电传动电机为直流电动机，采用晶闸管整流供电，无级调节直流电动机的电枢电压进行调速动机的电枢电压进行调速.工作台和主轴箱的快速移动，仍用进给工作台和主轴箱的快速移动，仍用进给电动机传动电动机传动.
（2）
（2）调速指标调速指标:
调速范围调速范围D=50,静差度静差度S15%.（3）进给运动传动系统方框图进给运动传动系统方框图进给运动传动系统方框图进给运动传动系统方框图（4）SCR-M主回路主回路l由于进给电动机正反向工作不频繁，容量也不大由于进给电动机正反向工作不频繁，容量也不大
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