自动控制系统复习提纲-2017知识点总结

自动控制系统复习提纲
考试范围：绪论、ch1、ch2、ch3、ch6、ch7；
题型：问答题、分析作图题、计算题；
绪论
1自动控制系统的组成及各环节的主要作用；
控制对象
控制器
驱动结构
核心是控制理论
2为何要调速；
（1）为了节电交流不调速-交流调速
（2）为了减少维护为目的直流调速-交流调速
（3）大功率场合：直流调速达不到要求
3直流调速的三种方法及特点；
（1）调节电枢供电电压U
（2）减弱励磁磁通
（3）改变电枢回路电阻R
ch1
1调速性能指标的三个方面；（分为静态指标和动态指标）
（1）调速
（2）稳速
（3）加减速
2静态调速指标：调速范围、静差率、额定速降的概念和计算以及三者之间的关系；
3开环调速系统和单闭环调速系统的速度降落、调速范围及静差率的计算；
4转速单环调速系统原理图中各部件的作用；5开环机械特性和闭环静特性的区别和联系；6速度单环系统的静特性方程；
7反馈控制规律：
P调节器是有静差系统，I和PI均为无静差系统；
8电流截止负反馈的目的及电路接法、下垂特性；目的：
（1）反应主回路电流信号大小的检测部分
（2）比较电压部分
下垂特性：
9积分器的电路和特性，比例积分调节器的电路及物理意义；
积分器三个特性：（1）延缓性
（2）积累性
（3）记忆性
比例积分调节器电路：
比例部分能迅速响应进行控制，积分部分则最终消除稳态偏差。

属于串联校正，使系统稳态无静差，动态时保持稳定性。

10带PI调节器的单环调速系统原理图（图1-34）分析，及负载扰动或电网
电压u2扰动下的调节过程（n\id\ud\IL的变化波形），对带P调节器的单环调速系统也有同样的要求。

带PI调节器的单环调速系统的静特性。

ch2
1双闭环直流调速系统的原理图、电路图和稳态结构图；
2两个调节器限幅的目的；
均采用PI调节器（稳态时，电流转速均无静差）
转速调节器ASR：P46实现转速无静差
电流调节器ACR：P46实现电流无静差
3双闭环调速系统的静特性及稳态工作点和稳态参数计算；
4双闭环调速系统的启动过程的分段分析及启动过程中ASR、ACR的状态（是否饱和）和作用；
第一阶段（0-T1）强迫电流上升阶段
ASR由不饱和迅速饱和（Un增长慢）。

ACR不饱和（Ui增长快）。

第二阶段（T1-T2）恒流升速阶段
第三阶段（T2-T3）转速调节阶段
ACR的作用：
（1）在转速的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电流变化；
（2）起动过程中，限制起动电流，保证在允许最大电流下起动，实现准时间最优控制；
（3）对于电网电压的扰动起到及时抗扰作用；
（4）当电动机过载，甚至堵转时，限制电枢电流，并获得理想的下垂特性，从而起到快速保护作用。

ASR的作用：
（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n 很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，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机允许的最大电流。

5双闭环调速系统的启动过程中的特点；
（1）饱和非线性控制
（2）准时间最优控制
（3）转速超调
6双域控制的概念，如何配合控制；
调压，调磁相互配合的控制系统成为双域控制系统（调速区域）
基速以下（满磁下调压）：调压调速
基速以上（满压下调磁）：弱磁升速
7调节器锁零作用
消除静差，改善系统动态品质
ch3
1可逆的概念；
能够改变电动机转矩方向的系统叫做可逆调速系统 。

2可逆的方式；
改变电枢电流I d 的方向
改变电机励磁磁通Φ的方向 3环流的概念和种类及控制方法；
不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流。

4 α=β工作制的实现方法；
在 工作制下，不会产生直流环流
5电枢可逆有环流调速系统的原理图及其特点；
αβ
=
主回路采用两组VT整流装置、环流电抗器、平波电抗器。

控制回路采用n、i双闭环调速系统:
②ASR、ACR设置双向输出限幅;
②GTR前加反向器满足α=β要求
给定U n*有正负极性，满足可逆运行需要。

转速量和电流量的检测，既能反映大小，也能反映方向。

转速量的检测：测速发电机；
电流量的检测：具有霍尔元件的霍尔电流变换器
6该系统的制动过程的主要阶段，以及各阶段中两个调节器的作用和两个变流电路的状态；
主要阶段：
I 本组逆变阶段
II 它组制动阶段
I：本组逆变：L d释能，I d快速降为0；
n来不及变化。

ASR、ACR均饱和。

II：它组建流：它组整流，反向建流
到最大，反接制动，n下降。

ACR退饱
III：它组逆变：主阶段，回馈制动，
恒流最大转矩制动，n快速下降。

IV：反向减流：
ASR退饱，
L d释能。

7逻辑控制无环流可逆调速系统的原理图和特点，DLC的结构及作用。

特点：
1主回路-两组晶闸管装置反并联线路，不设置环流电抗器（因为没有环流）保留平波电抗器
2控制线路-转速，电流双闭环系统
3设置了无环流逻辑控制器DLC
DLC作用
按照系统工作状态，指挥系统进行自动切换，或者允许正组发出触发脉冲而封锁反组或者允许两组发出触发脉冲而封锁正组（说白了就是：不让两组晶闸管同时开放，确保主电路没有产生环流的可能）
ch6
1交流调速的基本类型；
2转差功率的概念；
从定子传入转子的电磁功率P m可分成两部分：一部分是拖动负载的有效功率，称作机械功率；另一部分是传输并消耗在转子电路中的转差功率P s
（说白了：转差功率Ps=sPm ）
3交流调速系统的分类；
转差功率消耗型调速系统
回馈型
不变型
4变频调速的基本要求：
在频率变化时候仍能保持磁通恒定（实现恒励磁通变频调速）
控制好E g 和f 1 ，便可达到控制磁通Φm 的目的
5基频以下和基频以上；
6异步电机的等效电路；
S g g m s N 114.44E E ΦN k k f f =
=
7变频器的任务及不同分类方法；
任务：
是把频率和电压恒定的电网电压变成频率和电压可调的交流电，简写为VVVF 分类：
间接变频
直接变频
8恒压频比控制的机械特性及特点；
在恒压频比的条件下从基频向下改变频率 1时，机械特性基本上是平行下移，仍为船头形
9恒气隙磁通控制（恒Eg/w1）的机械特性及特点；
10恒转子磁通控制（恒Er/w1）的机械特性及特点；
11基频以上变频调速时的机械特性；
当角频率提高时，同步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性上移，而形状基本不变，机械特性变软
12转差频率控制的概念和两个前提条件；
控制转差频率就代表控制转矩，这就是转差频率控制基本概念
前提：
13通用变频器的工作原理及图中主要环节的作用。

ch7
1交流异步电动机调压调速系统的机械特性及特点，针对恒转矩负载和风机类负载分析其稳态工作点和调速范围；
转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比。

空载转速点；
三类工作点：稳定、临界和不稳定。

负载特性：T=Cn a
调速范围:D=n max/n min
负载特性：T=Cn a
α= -1：恒功率负载
α= 0：恒力矩负载
α= 2：风机水泵负载
结论
1 ）改变定子电压U1可以在额定转速n e之下平滑调速；
2 ）恒力矩负载下的调压调速采用力矩电机较合理；
3 ）调压调速比较适合用于风机水泵类负载；
4 ）要提高调速系统的调速性能，必须使用闭环调节技术；
2电气串级调速系统的思想；
3异步电动机电气串级调速系统的原理图及调速原理分析；
4电气串级调速系统高效率低功率因数的特点及应用场合。

☐一般串级调速系统在高速运行时的功率因数为0.6~0.65，比正常接线时电动机的功率因数减少0.1左右；
☐在低速时可降到0.4~0.5（对调速范围为2的系统）。

这是串级调速系统的主要缺点。

串级调速常用于调速范围不大(1.5~2)的场合。