電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng).

1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)考核方法n采用N+2考核：期末考試（40）筆記（10%）實(shí)驗(yàn)（20%）+平時(shí)考試（15）課程綜述（10）課堂提問（5%）n課后作業(yè)應(yīng)按要求時(shí)間交（即布置后一周內(nèi)），否則總分每次扣去1分n課堂提問時(shí)若不在，且無正當(dāng)理由，該次按0分計(jì)，若累積三次禁止參加期末考試n平時(shí)考試共3次n期末成績60+總評60=通過電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第第1章章 緒論緒論第一講第一講內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要n運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成n運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展n運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩

2、控制規(guī)律運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律n生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性1.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成n電力拖動(dòng)：n電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)1.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成 以電動(dòng)機(jī)為控制對象，采用電力電子功率變換裝置構(gòu)成驅(qū)動(dòng)，綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)控制理論、信號(hào)檢測與處理等相關(guān)理論和技術(shù)，構(gòu)筑相應(yīng)的控制系統(tǒng)，通過控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動(dòng)機(jī)械進(jìn)行運(yùn)動(dòng)位置、運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡和各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)時(shí)的控制和管理1.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成成圖圖1-1運(yùn)動(dòng)控制及其相關(guān)學(xué)科運(yùn)動(dòng)控制及其相關(guān)學(xué)科1.1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成

3、 圖圖1-2 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制對象運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制對象電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)l按工作電源分類按工作電源分類 直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)l按結(jié)構(gòu)和工作原理分按結(jié)構(gòu)和工作原理分 直流電動(dòng)機(jī)、交流異步電動(dòng)機(jī)和交流同步電動(dòng)機(jī)l按用途分按用途分 驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)l按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分 鼠籠型電動(dòng)機(jī)和繞線式電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制對象運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制對象電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)l電動(dòng)機(jī)比較 直流電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，電刷和換向器限制了它的轉(zhuǎn)速與容量 交流異步電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，無須機(jī)械換向器，其允許轉(zhuǎn)速與容量均大于直流電動(dòng)機(jī) 交流同步電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，機(jī)械特性

4、硬，功率因數(shù)可調(diào)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的功率放大與變換運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的功率放大與變換裝置裝置l電機(jī)型、電磁型、電機(jī)型、電磁型、電力電子型電力電子型等等l電力電子型功率放大與變換裝置發(fā)展趨勢電力電子型功率放大與變換裝置發(fā)展趨勢 半控型半控型全控型全控型具有復(fù)合功能的功率模塊；具有復(fù)合功能的功率模塊； 低頻開關(guān)低頻開關(guān)高頻開關(guān)；高頻開關(guān)； 目前流行型式第二代第一代第三代分立器件 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制器運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制器l種類種類 三種三種l模擬控制器：模擬控制器：運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器+其他電氣元件其他電氣元件物理概念清晰、控制信號(hào)流向直觀物理概念清晰、控制信號(hào)流向直觀控制規(guī)律體現(xiàn)在硬件電路上控制規(guī)律體現(xiàn)在硬

5、件電路上線路復(fù)雜、通用性差線路復(fù)雜、通用性差控制效果受到器件性能、溫度等因素的影響控制效果受到器件性能、溫度等因素的影響l數(shù)字控制器數(shù)字控制器 以微處理器為核心以微處理器為核心 硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制器運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制器 控制規(guī)律體現(xiàn)在軟件上，修改靈活方便控制規(guī)律體現(xiàn)在軟件上，修改靈活方便擁有信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等功能擁有信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等功能l比較 模擬控制器：并行運(yùn)算，滯后時(shí)間小 數(shù)字控制器：指令順序執(zhí)行，滯后時(shí)間大l模數(shù)混合控制器 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)檢測與處運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)檢測與處理理l信號(hào)檢測信號(hào)檢測信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)處理信

6、號(hào)處理l信號(hào)檢測：信號(hào)檢測：傳感器 電壓、電流、轉(zhuǎn)速和位置等信號(hào)電壓、電流、轉(zhuǎn)速和位置等信號(hào)l信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換 電壓匹配、極性轉(zhuǎn)換、脈沖整形等電壓匹配、極性轉(zhuǎn)換、脈沖整形等 數(shù)字量數(shù)字量l數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 信號(hào)濾波信號(hào)濾波 模擬濾波電路模擬濾波電路 模擬濾波電路模擬濾波電路+數(shù)字濾波數(shù)字濾波 數(shù)字控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)主要研究內(nèi)容n運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)n控制對象模型建立n基本控制原理n系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法n系統(tǒng)性能分析等運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例n軋鋼廠的連軋機(jī)n造紙廠的紙機(jī)n紡織機(jī)械n機(jī)器人n雷達(dá)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分類n按生產(chǎn)機(jī)械工藝分隨動(dòng)系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）和調(diào)速系統(tǒng)n按電動(dòng)機(jī)類型分直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)n

7、按控制結(jié)構(gòu)分開環(huán)和閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分類n舉例 n應(yīng)用領(lǐng)域廣泛： n生活生活 ：居民小區(qū)、商業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、賓館等處的冷 /熱水泵、電梯、中央空調(diào)、鍋爐系統(tǒng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的種類n發(fā)電廠發(fā)電廠 ：鍋爐送風(fēng)機(jī) /引風(fēng)機(jī)/排粉風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)泵、灰漿泵、冷卻水泵、卸/輸煤設(shè)備、磨煤機(jī)、給煤機(jī)、給粉機(jī)、排粉機(jī)n煤礦煤礦 ：礦井抽風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、絞車、皮帶機(jī)、水泵、鍋爐系統(tǒng)系統(tǒng)n冶金鋼鐵冶金鋼鐵 ：高爐鼓風(fēng)機(jī)、冷卻泵、除塵風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、氧槍泵、圓盤給料機(jī)、燒結(jié)機(jī)、連軋 /連鑄機(jī)、上料卷揚(yáng)系統(tǒng)系統(tǒng)、沖渣泵、鑄鐵機(jī)、鍋爐系統(tǒng)系統(tǒng)n港口港口 ：起重設(shè)備、裝載設(shè)備、輸送設(shè)備、除塵設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵、

8、鍋爐系統(tǒng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的種類n水泥、建材水泥、建材 ：回轉(zhuǎn)窯尾風(fēng)機(jī)、立窯底蘿茨風(fēng)機(jī)、給料機(jī)、旋窯拖動(dòng)、風(fēng)機(jī)、水泵、皮帶輸送機(jī)n油田油田 ：潛油電泵、抽油機(jī)、注水泵、輸油泵、加壓泵n中央空調(diào)中央空調(diào) ：冷水機(jī)組、循環(huán)水泵、空調(diào)主機(jī)、冷卻水塔、送風(fēng)機(jī)n造紙廠造紙廠 ：紙機(jī)分步傳動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)、切紙機(jī)、紙漿泵、水泵、鍋爐系統(tǒng)系統(tǒng)n自來水廠自來水廠 ：鼓風(fēng)機(jī)、輸送水泵、加壓泵站n污水廠污水廠 ：供養(yǎng)鼓風(fēng)機(jī)、排污泵、n紡織、化工、印刷等輕工行業(yè)紡織、化工、印刷等輕工行業(yè) ：壓底機(jī)、煉膠機(jī)、注塑機(jī)、空壓機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)、水泵、鍋爐系統(tǒng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的種類位置隨動(dòng)系統(tǒng) positional serv

9、o system 導(dǎo)彈發(fā)射架控制系統(tǒng)，雷達(dá)天線控制系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床等張力控制系統(tǒng) tension control systems 在造紙、印刷、紡織、食品等工業(yè)中，主要應(yīng)用于對帶材和線材生產(chǎn)線中的卷取機(jī)和開卷機(jī)的控制1.2 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展l19世紀(jì)世紀(jì)30年代出現(xiàn)了直流電動(dòng)機(jī)年代出現(xiàn)了直流電動(dòng)機(jī)l電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)帶動(dòng)了新一電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)帶動(dòng)了新一代交流調(diào)速系統(tǒng)的興起與發(fā)展，打破了代交流調(diào)速系統(tǒng)的興起與發(fā)展，打破了直流調(diào)速系統(tǒng)一統(tǒng)高性能拖動(dòng)天下的格直流調(diào)速系統(tǒng)一統(tǒng)高性能拖動(dòng)天下的格局。局。l進(jìn)入進(jìn)入21世紀(jì)后，用世紀(jì)后，用交流調(diào)速系統(tǒng)取代直交流調(diào)

10、速系統(tǒng)取代直流調(diào)速系統(tǒng)流調(diào)速系統(tǒng)已成為不爭的事實(shí)。已成為不爭的事實(shí)。1.3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 l運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)方程式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)方程式mmmmemdtdKDTTdtdJL阻轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩系數(shù)轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)角n忽略阻尼轉(zhuǎn)矩與扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩mmemdtdLTTdtdJ1.3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 LeTTdtdnGD3752工程單位制n1.3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 l轉(zhuǎn)矩控制是運(yùn)動(dòng)控制的根本轉(zhuǎn)矩控制是運(yùn)動(dòng)控制的根本問題問題 要控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，唯一的要控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，唯一的途徑就是控制電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)途徑就是控制電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速變化率按人們期望矩，使轉(zhuǎn)速變化率按人們期望的規(guī)律變化。的規(guī)律變化。 1.4 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性l恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載l恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載l風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī) 泵類負(fù)載泵類負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 l負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小恒定，稱作恒轉(zhuǎn)恒定，稱作恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載矩負(fù)載a）位能性恒位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載 b) 反抗性恒轉(zhuǎn)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載矩負(fù)載圖1-3 恒轉(zhuǎn)矩