电力拖动自动控制系统.

1、电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统 运动控制系统运动控制系统考核方法n采用N+2考核：期末考试（40）笔记（10%）实验（20%）+平时考试（15）课程综述（10）课堂提问（5%）n课后作业应按要求时间交（即布置后一周内），否则总分每次扣去1分n课堂提问时若不在，且无正当理由，该次按0分计，若累积三次禁止参加期末考试n平时考试共3次n期末成绩60+总评60=通过电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统 运动控制系统运动控制系统第第1章章 绪论绪论第一讲第一讲内内 容容 提提 要要n运动控制系统及其组成运动控制系统及其组成n运动控制系统的历史与发展运动控制系统的历史与发展n运动控制系统转矩

2、控制规律运动控制系统转矩控制规律n生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性1.1运动控制系统及其组成运动控制系统及其组成n电力拖动：n电力拖动自动控制系统1.1运动控制系统及其组成运动控制系统及其组成 以电动机为控制对象，采用电力电子功率变换装置构成驱动，综合应用计算机控制、自动控制理论、信号检测与处理等相关理论和技术，构筑相应的控制系统，通过控制电动机的转矩、转速和转角，实现对运动机械进行运动位置、运动速度、运动轨迹和各种运动参数实时的控制和管理1.1运动控制系统及其组运动控制系统及其组成成图图1-1运动控制及其相关学科运动控制及其相关学科1.1 运动控制系统及其组成运动控制系统及其组成

3、 图图1-2 运动控制系统及其组成运动控制系统及其组成运动控制系统的控制对象运动控制系统的控制对象电动机电动机l按工作电源分类按工作电源分类 直流电动机和交流电动机l按结构和工作原理分按结构和工作原理分 直流电动机、交流异步电动机和交流同步电动机l按用途分按用途分 驱动用电动机和控制用电动机l按转子结构分 鼠笼型电动机和绕线式电动机运动控制系统的控制对象运动控制系统的控制对象电动机电动机l电动机比较 直流电动机：结构复杂，制造成本高，电刷和换向器限制了它的转速与容量 交流异步电动机：结构简单，制造容易，无须机械换向器，其允许转速与容量均大于直流电动机 交流同步电动机：转速等于同步转速，机械特性

4、硬，功率因数可调。运动控制系统的功率放大与变换运动控制系统的功率放大与变换装置装置l电机型、电磁型、电机型、电磁型、电力电子型电力电子型等等l电力电子型功率放大与变换装置发展趋势电力电子型功率放大与变换装置发展趋势 半控型半控型全控型全控型具有复合功能的功率模块；具有复合功能的功率模块； 低频开关低频开关高频开关；高频开关； 目前流行型式第二代第一代第三代分立器件 运动控制系统的控制器运动控制系统的控制器l种类种类 三种三种l模拟控制器：模拟控制器：运算放大器运算放大器+其他电气元件其他电气元件物理概念清晰、控制信号流向直观物理概念清晰、控制信号流向直观控制规律体现在硬件电路上控制规律体现在硬

5、件电路上线路复杂、通用性差线路复杂、通用性差控制效果受到器件性能、温度等因素的影响控制效果受到器件性能、温度等因素的影响l数字控制器数字控制器 以微处理器为核心以微处理器为核心 硬件电路标准化程度高硬件电路标准化程度高运动控制系统的控制器运动控制系统的控制器 控制规律体现在软件上，修改灵活方便控制规律体现在软件上，修改灵活方便拥有信息存储、数据通信和故障诊断等功能拥有信息存储、数据通信和故障诊断等功能l比较 模拟控制器：并行运算，滞后时间小 数字控制器：指令顺序执行，滞后时间大l模数混合控制器 运动控制系统的信号检测与处运动控制系统的信号检测与处理理l信号检测信号检测信号转换信号转换信号处理信

6、号处理l信号检测：信号检测：传感器 电压、电流、转速和位置等信号电压、电流、转速和位置等信号l信号转换信号转换 电压匹配、极性转换、脉冲整形等电压匹配、极性转换、脉冲整形等 数字量数字量l数据处理数据处理 信号滤波信号滤波 模拟滤波电路模拟滤波电路 模拟滤波电路模拟滤波电路+数字滤波数字滤波 数字控制系统数字控制系统运动控制技术主要研究内容n运动控制系统结构n控制对象模型建立n基本控制原理n系统设计方法n系统性能分析等运动控制系统举例n轧钢厂的连轧机n造纸厂的纸机n纺织机械n机器人n雷达运动控制系统分类n按生产机械工艺分随动系统（伺服系统）和调速系统n按电动机类型分直流调速系统和交流调速系统n

7、按控制结构分开环和闭环运动控制系统分类n举例 n应用领域广泛： n生活生活 ：居民小区、商业、学校、医院、宾馆等处的冷 /热水泵、电梯、中央空调、锅炉系统系统电力拖动控制系统的种类n发电厂发电厂 ：锅炉送风机 /引风机/排粉风机、给水泵、循环水泵、凝结泵、灰浆泵、冷却水泵、卸/输煤设备、磨煤机、给煤机、给粉机、排粉机n煤矿煤矿 ：矿井抽风机、空压机、绞车、皮带机、水泵、锅炉系统系统n冶金钢铁冶金钢铁 ：高炉鼓风机、冷却泵、除尘风机、引风机、氧枪泵、圆盘给料机、烧结机、连轧 /连铸机、上料卷扬系统系统、冲渣泵、铸铁机、锅炉系统系统n港口港口 ：起重设备、装载设备、输送设备、除尘设备、风机、水泵、

8、锅炉系统系统电力拖动控制系统的种类n水泥、建材水泥、建材 ：回转窑尾风机、立窑底萝茨风机、给料机、旋窑拖动、风机、水泵、皮带输送机n油田油田 ：潜油电泵、抽油机、注水泵、输油泵、加压泵n中央空调中央空调 ：冷水机组、循环水泵、空调主机、冷却水塔、送风机n造纸厂造纸厂 ：纸机分步传动系统系统、切纸机、纸浆泵、水泵、锅炉系统系统n自来水厂自来水厂 ：鼓风机、输送水泵、加压泵站n污水厂污水厂 ：供养鼓风机、排污泵、n纺织、化工、印刷等轻工行业纺织、化工、印刷等轻工行业 ：压底机、炼胶机、注塑机、空压机、空调系统系统、水泵、锅炉系统系统电力拖动控制系统的种类位置随动系统 positional serv

9、o system 导弹发射架控制系统，雷达天线控制系统，数控机床等张力控制系统 tension control systems 在造纸、印刷、纺织、食品等工业中，主要应用于对带材和线材生产线中的卷取机和开卷机的控制1.2 运动控制系统的历史与发展运动控制系统的历史与发展l19世纪世纪30年代出现了直流电动机年代出现了直流电动机l电力电子技术和微电子技术带动了新一电力电子技术和微电子技术带动了新一代交流调速系统的兴起与发展，打破了代交流调速系统的兴起与发展，打破了直流调速系统一统高性能拖动天下的格直流调速系统一统高性能拖动天下的格局。局。l进入进入21世纪后，用世纪后，用交流调速系统取代直交流调

10、速系统取代直流调速系统流调速系统已成为不争的事实。已成为不争的事实。1.3 运动控制系统的转矩控制规律运动控制系统的转矩控制规律 l运动控制系统的基本运动方程式运动控制系统的基本运动方程式mmmmemdtdKDTTdtdJL阻转矩阻尼系数扭转弹性转矩系数转子机械角速度机械转动惯量转子机械转角n忽略阻尼转矩与扭转弹性转矩mmemdtdLTTdtdJ1.3 运动控制系统的转矩控制规律运动控制系统的转矩控制规律 LeTTdtdnGD3752工程单位制n1.3 运动控制系统的转矩控制规律运动控制系统的转矩控制规律 l转矩控制是运动控制的根本转矩控制是运动控制的根本问题问题 要控制转速和转角，唯一的要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。的规律变化。 1.4 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性l恒转矩负载恒转矩负载l恒功率负载恒功率负载l风机风机 泵类负载泵类负载恒转矩负载恒转矩负载 l负载转矩的大小负载转矩的大小恒定，称作恒转恒定，称作恒转矩负载矩负载a）位能性恒位能性恒转矩负载转矩负载 b) 反抗性恒转反抗性恒转矩负载矩负载图1-3 恒转矩