工业控制技术总结 仅供参考

工业控制技术控制部分1、 开怀控制:若系统中的信号只从控制装置向被控对象传递，及信号传递路径不构成闭合回路，这类控制被称为开环控制，相应的控制系统称为开环控制系统。

系统的输出对输入无影响，一个确定的输入量只对应一个确定的输出量，系统精度将取决于控制器及被控对象参数的稳定性。

2、 闭环控制:通过检测装置检测输出量，并与输出信号进行比较，进而使控制装置按照二者的差值来调节输出量，此类控制被称为闭环控制，又被称为偏差控制或反馈控制。

由给定量至被控量的通道称为前向通道，由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。

作用在反馈环内前向通道上的扰动所引起的被控量的偏差值，经系统调节和控制，都会得到减小或消除。

3、 自动控制系统要求：稳定性、快速性、准确性4、 反馈环节：给定环节、比较环节、校正环节、功放环节、执行机构、检测装置机电传动系统1、 方向判断（P13_2.3）dt d JT T L M ϖ=-（以n 为参考，T M 同为正，T L 异为正） 2、 负载转矩的折算（P14_2.72.8）1） 等功率法多轴旋转拖动系统cL L L ML L L M L L L j T T jT T T T T ηωωωω'='='=='⋯=⋯=321321传动效率)(/速比：ηηηηωωc L M j j j j多轴直线拖动系统Mc L M c L M L n FvT n Fv T T Fv ηπωωηω55.9—》—602====2） 动能守恒法 多轴旋转拖动系统25.1～1.122222=+=+=δδδLL MZ L LMZj GD GD GD j JJ J多轴直线拖动系统）375（36522222212122222211dt dn GD T T n Gv j GD j GD GD GD vm j J j J J J M Z L M ML L MZ ML L M Z =-+⋯++=+⋯++=ω3、 负载特性（P11）1）恒转矩型：1.反抗性转矩：因摩擦、非弹性体压缩、拉伸而产生的负载转矩；方向：恒与运动方向相反（阻碍作用）2.位能转矩：由物体的重力、弹性体压缩、拉伸而产生的负载转矩；方向：与运动方向无关 2）离心式通风机型：特点：转矩与转速平方成正比，如：水泵，离心式鼓风机 3）直线型：特点：转矩与转速成正比ML LL M L T T P P ϖϖη'='=负载轴功MP LP '折算到电机轴上的等效∑=ii i z J J 221221ϖϖgJGD 42=等效转动惯i J zJ 各轴的转动惯量与角速iϖ和4）恒功率型负载特性：特点：转矩与转速成反比4、 系统稳定运行条件（P12~P13 P14_2.11）含义：1.系统能以一定速度匀速运转2.系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负载转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证系统在干扰消除后恢复到原来的运行速度。

必要条件：电动机轴上的拖动转矩T M 与折算到电动机轴上的负载转矩T L 大小相等，方向相反，互相平衡。

意味着，电动机的机械特征曲线n=f(T M )和生产机械的负载特制曲线n=f （T L ）必须有交点。

充分必要条件：1.电动机的机械特征曲线n=f(T M )和生产机械的负载特制曲线n=f （T L ）有交点2.当转速大于平衡点所对应的转速时，T M <T L 。

即若干干扰使转速上升，当干扰消除后应有T M -T L <0；而当转速小于平衡点所对应的转速时，T M >T L ，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有T M -T L >0。

1、 系统稳定运行条件dt d J T T L M ϖ=-dt dn GD T T L M 3752=-传感器（测速传感器）2、 辨向信号（详见PPT ）3、 M法测速（适用高转速场合）编码器每转产生 N 个脉冲，在T 时间段内有 m1 个脉冲产生，则转速（r/min)为:n = 60m1/（NT ）例题：有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r ，在5s 时间内测得65536个脉冲，则转速（r/min)为：n = 60 × 65536 /（1024 × 5）=768 r/min4、 T 法测速（适用低转速场合）编码器每转产生N 个脉冲，用已知频率f c 作为时钟，填充到编码器输出的两个相邻脉冲之间的脉冲数为m 2，则转速(r/min)为：n = 60f c / （Nm 2 ）例题：有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r ，测得两个相邻脉冲之间的脉冲数为3000，时钟频率f c 为1MHz ，则转速（r/min)为：n = 60f c /（Nm 2 ）=60×106/（1024×3000）=19.53 r/min直流电机工作1、 基本结构（P86）定子：产生主磁场和支撑电机；转子：产生机械转矩以实现能量转换；2、 工作原理（电路图见PPT2-2）供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。

分为他励和自励两大类，自励方式又分并励、串励和复励三种方式。

1）他励：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给。

他励直流发电机的电枢电流和负载电流相同，即：a I I =2）并励：发电机的励磁绕组与电枢绕组并联。

且满足a fI =I+I4/22mD m J ==ρmg G =min //}{602}{r s rad n πϖ=3）串励：励磁绕组与电枢绕组串联。

满足a f I =I =I4）复励：并励和串励两种励磁方式的结合。

电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。

3、 基本公式电枢电压平衡方程：E R I U a a +=电势方程：n K E e Φ=电磁转矩方程：a t I K T Φ=4、 机械特性方程n n n ∆-=05、 直流他励电动机特性电枢电压平衡方程：E R I U a a +=电势方程：n K E e Φ= 电磁转矩方程：a t I K T Φ=直流他励电动机特性方程：T K K R K U n t e ae 2Φ-Φ= 动力学平衡方程：dt dnGD TL TM Td 3752=-=6、 人为机械特性1） 串接电阻RadT K K R R K U n Nt e ada N e N 2Φ+-Φ=2） 改变电枢电压UT K K R K U n Nt e a Ne 2Φ-Φ=3） 改变磁通Φ(飞车现象)T K K R K U n t e ae N 2Φ-Φ=7、 固有机械特性在额定电压UN 和额定磁通ΦN 下，电枢电路中不外接电阻时: n = f(T)TK K R K U n t e ae 2Φ-Φ=求出两点:（0, n0）和（TN ，nN ）1） 估算电枢电阻Ra ：额定负载下的铜耗占总耗的50% - 75%N NN N N a I U I U P R )1)(75.0~5.0(-=TT K K R K Un t e a e 2Φ-Φ=Φ=e K U n 0TK K R n t e a2Φ=∆2） 求K e ΦN ：Na N N Ne n R I U K /)(-=Φ3） 求理想空载转速n0：)/(0N e N K U n Φ=4） 求额定转矩TN ：N N N n P T /55.9=5） 得到两点:（0, n0）和（TN ，nN ） 8、 电机启动（P96）1.降压启动2.串接电阻启动（单级）3.串接电阻启动（多级）9、 速度变化与速度调节速度变化：由于电动机负载转矩发生变化而引起的电动机转速发生变化（其特性曲线不发生变化）速度调节：在某一负载条件下（负载转矩保持不变），靠人为改变机械特性而得到的。

10、 速度调节方式a) 改变外串电阻 特点：(a) 机械特性软，电阻愈大，特性愈软，稳定度愈低； (b) 轻载时调速范围不大；调速电阻消耗大量能量；一般适用于调速性能要求不高的中小容量电机。

c) 改变供电电压 特点：(a) 无级调速； (b) 机械特性硬度不变,稳定度高，调速范围较大；(c) 恒转矩调速；(d) 设备简单。

b) 改变主磁通特点：（a ）无级调速(高于额定转速)； (b) 调速特性软，调速范围不大(最高为额定转速为 1.2倍)； (c) 恒功率调速；(d)转矩随磁通的减小而减小。

11、 直流电动机的制动特性1） 电动与制动的区别电动（提升重物）电磁转矩与转速同向制动（下放重物）电磁转矩与转速反向2） 制动状态的相关概念a ）稳定的制动状态（电动机转速不变）；b)过渡的制动状态（降速或停车的过程） 区别：转速是否变化; 共同点：电磁转矩与转速反向；根据电动机处于制动状态时的外部条件和能量传递情况分为： 反馈、反接、能耗制动3） 反馈制动a ）前提：U 、 Φ、Ra 均不变；b ）分析公式中各量的变化，尤其是符号变化；c ）制动时的速度高于n 0；d ）综合应用四个公式；注：除电车下坡外，还有重物下降、电枢电压突然下降时，都会产生反馈制动；12、 相关例题一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势为E1，如负载转矩Tl 不变，外加电压和电枢电阻均不变，问：当减弱励磁使转速上升到新的稳态值时，电枢反电势如何变化？ 思路：由 解得： T 不变，Φ减小，I 增大，U 不变，E 减小解：两个已知条件，一个是负载转矩T L ＝常数；一个是从一个稳态到另一个稳态(而不涉及瞬态过程)，电枢反电动机转速大于理想空载转速（电车下波）a t I K T Φ=nK E e Φ=E R I U a a +=Ld T T T -=a t I K T Φ=n K E eΦ=ER I U aa+=电势是稳态值。

↑↓⇒===a a t L I C I K T T φφ1,E E E I C R U R I U E a a a a <∴↓↑⇒=-=注：从 n K E e φ= 不能判断 E 是如何变化的已知某他励直流电动机的铭牌数据PN=5.5Kw ; UN=110 V; IN=62 A ; nN=1000r/min.(1) 估算电枢电阻R a ）取（2.02575.0~1717.03433.0*)75.0~5.0()1)(75.0~5.0(===-=N N N N N a I U I U P R(2) 求K e ΦN 0976.01000/2.0*62110/)(=-=-=Φ）（n R I U K N a N N N e (3) 求理想空载转速n 0rpm K U n N e N 11270976.0/110)/(0==Φ=(4) 求额定转矩T N Nm n P T N N N 525.521000/1000*5.5*55.9/55.9=== (5) 得到两点:（0, n 0）和（T N ，n N ）步进电机1、 优点： 1）控制特性好 2）误差不长期积累 3）布距值不受各种干扰因素的影响（P114）2、 步进电动机结构与工作原理定子与转子两部分，定子由硅钢片叠成，装上一定相数的控制绕组；转子用硅钢片叠成或用软磁性材料做成凸极结构。