重庆大学运动控制复习主要知识点

第二章

1.直流调速系统用的可控直流电源

（1）相控整流器（AC-DC）[晶闸管整流器-电动机系统（V-M系统）]

原理：调节控制电压，改变触发脉冲相位，改变整流器输出瞬时电压，平均电压随之改变

存在问题：1）轻载时，深度调速时可能产生电流断续，导致特性严重非线性进而影响调速品质2）晶闸管单向导电，导致电动机可逆运行困难3）基于

门极移相触发控制，低速运行时功率因数变差，产生较多谐波，引起电

网电压畸变

解决方法：（1.1）增加整流电路相数，或采用多重化技术；

（1.2）设置电感量足够大的平波电抗器；

整流装置模型：一阶惯性环节

（2）PWM变换器（DC-DC）[直流脉宽调速系统]

原理：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速带制动不可逆PWM变换器调速：P18 图（a），分为4个阶段：

正向电动：（条件使）

（1），VT1导通，电流流向1

（2），VT1关断，电流VD2续流，电流流向2

正向制动：（条件使）

（3），VT2关断，VD1续流，电流流向4 [电源回馈制动]

（4），VT2导通，电流流向3 [能耗制动]

特：轻载电动状态（电流小，关断后未到周期T已衰减到0，提前导通，电流方向发生变化）

（1）VD1续流，电流–id 沿回路4流通；

（2）VT1导通，电流id 沿回路1流通；

（3）VD2续流，电流id 沿回路2流通；

（4）VT2导通，电流–id 沿回路3流通。

2.性能指标及机械特性

（1）调速范围：电动机提供最高转速和最低转速之比，

调速系统的调速范围指在最低速时还能满足所需静差率的调速范围

（2）静差率：某转速下运行，负载由理想空载增加到额定值所对应转差降落与理论空载转速之比

系统静差率指标应以最低速度时所能达到数值为准

（3）调速范围与静差率关系：对静差率要求越严格，即越小，系统能允许的调速范围也越小

（4）开环调速电力电子变换器：电动机

3.转速反馈控制的直流调速系统

（1）静特性：表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系

静特性方程：[]

开环放大系数：[相当于反馈断开的输出到输入各环节放大系数乘积]

电动机放大系数：

（2）开环系统机械特性与闭环系统静特性的关系

开环系统机械特性方程可以写成：

1）闭环系统静特性比开环系统静特性硬得多[转速降落，1+k倍关系]

2）同一个值的开环和闭环系统，闭环系统静差小得多[]

3）静差率一定，闭环系统可大大提高调速范围[]

以上三点优势，需要K足够大，即设置放大器及检测与反馈装置

（3）反馈控制规律：1）比例反馈是有静差的控制系统2）抵抗扰动，服从给定3）系统精度依赖于给定和反馈检测的精度

（4）比例闭环调速系统稳定性

[, , ]

（5）比例，积分控制特点，有无静差的概念

有静差系统：自动系统中，输入偏差是维系系统运行的基础，必然要产生静差

比例特点：迅速响应，但有稳态误差（只取决于当前输入偏差）

积分特点：消除稳态偏差，但响应缓慢（包含偏差全部历史），可以在误差为0时，保持终值，即在无静差情况下保持恒速运行，实现无静差调速PI调节器则综合比例和微分的优点

（6）阶跃给定输入稳态误差

1）0型系统对于阶跃给定输入稳态有差——有差调速系统

2）1型系统对于阶跃给定输入稳态无差——无差调速系统

（7）电流截止负反馈（自动限制电枢电流的环节）

这种应用只在起动和堵转时存在，正常运行时消失，让电流随负载增减而变化，这种电流达到一定程度才出现的电流负反馈叫电流截止负反馈

第三章

1.双闭环系统结构及静特性

（1）引入电流闭环的原因：转速反馈（单闭环系统），用PI调节器实现稳态无静差，电流截止负反馈限制电枢电流，但不能理想控制电流（实际希望电流保持恒定最大值启动）（2）闭环结构：外环——转速环，内环——电流环均采用PI调节器

限幅：转速调节器（ASR）决定电流给定的最大值

电流调节器（ACR）决定了电力电子变换器的最大输出值

调节器工作状态：饱和：输入量不在影响输出（开环）[电流调节器工作在不饱和]

不饱和：PI作用使输入偏差电压在稳态时趋于零

2.动态过程

（1）第一阶段（0~）

，电机不动；

，电机起动，转速增长较慢，电枢电流迅速上升到,, 电流调节器压制增长标志此阶段结束

ASR很快进入并保持饱和状态，ACR一般不饱和

（2）第二阶段（）

恒定，转速成线性增长

ASR始终饱和，ACR不饱和

无法到达的原因：ACR为PI调节器，可消除阶跃静差，但不能消除斜坡静差，电流闭环扰动为电机反电动势（斜坡扰动量）

（3）第三阶段（以后）

到给定转速，偏差为零，由于积分作用，转速继续上升，超速后ASR输入为负，和迅速下降，只要，转速继续上升

到，转矩，电机开始在负载阻力下减速直道稳态

情况：当电流小于负载电流时，电机才能降速

（4）启动过程3个特点：1）饱和非线性2）转速超调3）准时间最优控制

（5）抗扰动分析：抗负载扰动：靠ASR来产生作用（ACR之外）

抗电网电压扰动：电流反馈可及时调节

3.转速调节器，电流调节器的作用

（1）转速调节器：

1）调速系统主导调节器，转速n很快跟踪变化，稳态时减小转速误差

2）对负载变化其抗扰动作用

3）输出幅限决定电动机允许最大电流

（2）电流调节器

1）作用是使电流紧紧跟随给定电压的变化

2）对电网电压波动起及时抗扰动的作用

3）动态过程中获得电机最大允许输出电流，加快动态过程

4）电机过载或堵转时，限制电枢电流最大值，起快速自动保护作用

第四章

1.直流PWM可逆调速系统

（1）桥式可逆PWM变换器运行

正向电动运行状态

1）第一阶段：VT1和VT4导通，VT2和VT3截止，电流流向1号线，

2）第二阶段：VT1和VT4截止，VD2和VD3续流，电流流向2号线，

正向制动运行状态

1）第一阶段：VT2和VT3截止，VD1和VD4续流，电流流向4号线，

2）第二阶段：VT2和VT3导通，VT1和VT4保持截止，电流流向3号线，

（2）正向电动，正向制动，轻载时输出电流、电压波形

（3）双极式控制的桥式可逆PWM变换器优缺点

优点：1）电流一定连续2）可使电动机四象限运行3）电动机停止时有微振电流，