自动控制系统考试复习(2)

2021-09-24 12:19

7 P调节器动态响应快但静态有误差,且为保证较小的静差需要较大的放大系数,这就可能使得系统出现动态不稳定。I调节器静态无差但动态响应慢也会使系统不稳定。PI调节器综合了P和I调节器的优点,可使得系统响应较快且无静差。

8 根据直流电动机的电压平衡方程式,转矩平衡方程式,可以得到电机的动态模型。根据整流器的输出与输入关系,可将其视为一个惯性环节。

8 在带电流正反馈的电压负反馈调速系统中,省去了测速装置。但必须采用电流正反馈补偿电枢电阻引起的稳态速降。全补偿可做到无静差,但系统已处于稳定边缘,故不能指望用这类系统实现无静差调速。 双闭环直流调速系统(重点)

1 转速电流双闭环调速系统克服了单闭环调速动态电流无法控制的缺点。可以根据原理图画出稳态结构图,进而得出静特性方程式。对于PI调节器组成的双闭环系统,其稳态参数计算比较简单。转速反馈系数和电流反馈系数可按照最高电压和最大电流及调节器的线性工作电压(或在数字系统中按位长)来选择。带饱和非线性的PI调节器组成的双闭环调速系统是本次课程的重点内容。利用饱和来实现准最优时间控制。要调节起动、制动电流的大小,只能是在正确调节电流反馈系数的基础上,调节ASR的限幅值。也就是调节ASR中的限幅电路中的电位器。注意起动、制动电流需调节不同的电位器。对于正向电压给定,起动时,由于ASR反向,输出负的电压,所以应调节负电压限幅值。而对于制动,调节正电压限幅值。对于双闭环系统的稳态计算,见P55式(3-3)、(3-4)、(3-5)。是重点掌握的。PI调节器的输出与输入无关,是由后面环节的需要决定的。这一原理,在控制系统中经常用到。

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2 根据双闭环系统原理图,可得到动态结构图。双闭环系统的特点是利用饱和非线性实现了“准时间最优”控制,但带来了转速超调。可以用附加微分控制器或采用智能控制器和内模控制器来改善动态性能。双闭环系统的另一特点就是稳中求快。先设计和调试内环,使其稳定并满足动态性能后,再设计和调试外环。这个前提是内环控制量比外环控制量变化慢得多(10倍以上)。

3 系统动态性能或调节器的工程设计基本思想是非典型系统的典型化,具体来讲就是零极点抵消方法再加上工程近似法。注意一般都是抵消大的惯性环节。一般电流环设计为典型I型系统,因为电流环强调跟随性能;而转速环设计为典型II型系统,因为转速环强调抗干扰性能。在微机控制系统中,将闭环控制视为运算,采用定时运算的方法实现实时控制。也就是说闭环控制可视为定时中断服务程序中间的运算,也就是说包括采样实际反馈值并加以滤波、计算给定与反馈的误差,对误差进行PI运算,输出PI运算结果。由于电流比转速变化快得多,电流定时器设置要比速度环定时器短得多。定时器设置的时间就是采样周期。采样周期一般按控制对象的惯性时间常数来设定,最低要满足香农采样定理,以减小采样失真。实际的采样周期远小于香农采样定理计算值,并在实际调试中予以调整。采样周期越短,调节器的设计就可按连续系统设计再离散化。也可采用直接离散化的方法来设计调节器。在计算机系统中,PI调节器必须离散化。而PI调节器的离散化形式有很多种,如积分分离算法,增量式算法等。

4 在需要宽调速范围的直流调速系统中,常采用电枢电压与弱磁的配合控制。即基速以下调压调速,电磁转矩的性质属于恒转矩。而基速以上,由于电机电压的限制,只能弱磁调速,这时,其电磁转矩的性质属于恒功率。这就是说,控制规律要按照控制对象的物理约束来合理进行。 可逆调速系统

1 从电动机转矩公式可得出改变转矩方向的两种基本方法:改变电枢电流或改变励磁磁通的方向。采用接触器切换、晶闸管开关切换、反并联线路都能实现。前两者都只适用于动态性能要求不高的情况。由于励磁绕组电感量大,改变励磁磁通方向的方法只适用于对快速性要求不高、正反转不频繁的可逆系统。

2 即使不需要正、反转,但只要它需要快速回馈制动,就必须采用正反两组晶闸管装置供电。因为回馈制动需使反组晶闸管工作在有源逆变状态才能实现。有源逆变需要一定的条件。而且有源逆变须防止逆变颠覆造成过电流的故障发生。但是,在位能式负载的情况下可以在只有一组晶闸管的情况下实现回馈制动(它可在二象限即I,IV象限运行)。

3 环流是采用正、反两组晶闸管供电后带来的新问题。可分为有环流系统和无环流系统。有环流系统中必须加环流电抗器,而无环流可省出环流电抗器,在控制策略上必须加上无环流逻辑来控制选触开关。

4仔细分析配合控制有环流可逆调速系统的正向制动过程,可以看到,过渡过程包含本组逆变、它组制动两个阶段,而它组制动又可分解为建流,逆变和减流三个子阶段。但最主要的是它组逆变电动机回馈制动阶段。该系统的突出优点是正反转时起动与制动过程完全衔接而适合快速正反转,但需要增设环流电抗器而增加负担,因此只适用于中、小容量系统。而采用逻辑无环流控制实现选触,可节省一套电流调节器与触发装置。

5 除了晶闸管直流电动机外,采用直流PWM调速系统,具有线路简单、功耗低、效率高和功率因数高、动态性能好等一系列优点。闭环PWM调速系统的静、动态分析与晶闸管调速系统基本上一样,所以重点在对主回路、PWM控制电路及其它特殊问题进行讨论。主回路分为不可逆、可逆;可逆又分为双极式,单极式和受限单极式。PWM全控型双极性桥式变流器供电的直流电动机分析见书中P14-15。其中的一个特殊问题是电能回馈与泵升电压的问题。这个问题同样出现在交直交变频器的主回路上。 交流调速的基本类型和交流变压调速系统

1 交流调速系统按对转差功率的处理方式分为三类:转差功率消耗型、回馈型、不变型。

2相比较而言,变压调速适合于风机泵类负载。而对于恒转矩负载,变压调速的电动机,由于转差功率损耗与转差率s成正比,所以不宜长期在低速下工作。

3 对于大容量的异步电动机,不能直接通电起动。必须采用降压起动,而虽然降压导致起动电流下降,但由于起动转矩与电压的平方成正比,又会出现起动转矩不够的问题。因此,降压起动只适用于空载起动。异步电动机在额定工况下运行时效率较高,异步电动机长期轻载时,由于输出功率很小,使得其它功率所占成分较大,使得效率很低。因此,有限地降低定子电压,可以降低气隙磁通,同时降低铁损和励磁电流,达到节能的目的。另外,VVVF变频也可用来作软起动和空载节能,而且比调压方式更理想。由于调压调速能耗大,谐波严重,正在被变频调速所取代。只是在大容量的简单的软起动中发挥一定作用。 第6章 异步电动机调速系统

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