自动控制系统的分析调试与故障的排除

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1、第8章自动控制系统的分析、调试与故障的排除8.1自动控制系统的分析步骤在工程技术上，经常会遇到陌生的控制系统。这时，首先是搞清自动控制系统的工作原理(定性分析)，建立系统的数学模型，然后对系统进行定量的估算和分析。关于分析系统的方法，在前面各章中都已作了说明，现再作一些补充的说明与分析。系统分析一般包括如下几个方面的内容：1、了解工作对象对系统的要求2、搞清系统各单元的工作原理3、搞清整个系统的工作原理8.1.1了解工作对象对系统的要求这些要求通常是：1．系统或工作对象所处的工况条件①电源

2、电压及波动范围［例如三相交流380(1±10%)V］；②供电频率及波动范围［例如(50±1)Hz］；③环境温度(例如-20～+40°C)；④相对湿度(例如≤85%)；⑤海拔高度(例如≤1000m)等。2．系统或工作对象的输出及负载能力①额定功率(例如60kW)及过载能力(例如120%)；②额定转矩(例如80N.m)及最大转矩(例如150%额定转矩)；③速度对调速系统为额定转速(例如1000r/min)、最高转速(例如120%额定转速)及最低转速(例如1%额定转速)；对随动系统则为最大跟

3、踪速度(线速度νmax及角速度ωmax)(例如1m/s及100rad/s)、最低平稳跟踪速度(线速度νmax及角速度ωmax)(例如1cm/s及0.01rad/s)；④最大位移(线位移及角位移)等。3．系统或工作对象的技术性能指标①　稳态指标　对调速系统，主要是静差率(例如s≤0.1%)和调速范围(例如100∶1)；对随动系统，则主要是阶跃信号和等速信号输入时的稳态误差(例如0.1mm或1密位等)。②　动态指标　对调速系统主要是因负载转矩扰动而产生的最大动态速降(例如10r/min)和恢复

4、时间(是指从扰动量作用开始，到被调量进入并保持在离稳态值某一误差带内所需的时间。4．系统或设备可能具有的保护环节过电流保护，过电压保护，过载保护，短路保护，停电(或欠电压)保护，超速保护，限位保护，欠电流失磁保护，失步保护，超温保护和联锁保护等。5．系统或设备可能具备的控制功能点动，自动循环，半自动循环，各分部自动循环，爬行微调，联锁，集中控制与分散控制，平稳起动、迅速制动停车，紧急停车和联动控制等。6．系统或设备可能具有的显示和报警功能电源通、断指示，开、停机指示，过载断路指示，缺相指示，风

5、机运行指示，熔丝熔断指示和各种故障的报警指示及警铃等。7．工作对象的工作过程或工艺过程　在了解上述指标和数据的同时，还应了解这些数据对系统工作质量产生的具体的影响。例如造纸机超调会造成纸张断裂；轧钢机的过大的动态速降会造成明显的堆钢和拉钢现象；仿形加工机床驱动系统的灵敏度直接影响到加工精度的等级；再如传动试验台的调速范围就关系到它能适应的工作范围等。在提出这些指标要求时，一般应该是工作对象对系统的最低要求，或必需的要求；因为过高的要求，会使系统变得复杂，成本显著增加。而系统的经济性，始终是

6、一个必须充分考虑的因素。而在调试系统时，则应留有适当的裕量；因为系统在实际运行时，往往会有许多无法预计的因素。同时还要估计到各种可能出现的意外故障，并采取相应的措施，以保证系统能安全可靠地运行。同样，系统的可靠性，也是一个始终必须充分考虑的因素8.1.2搞清系统各单元的工作原理对一个实际系统进行分析，应该先作定性分析，后作定量分析。即首先把基本的工作原理搞清楚，这可以把电路分成若干个单元，对每一个单元又可分成若干个环节。这样先化整为零，弄清每个环节中每个元件的作用；然后再化零为整，抓住每个环节

7、的输入和输出两头，搞清各单元和各环节之间的联系，统观全局，搞清系统的工作原理。现以表8-1-1所示的晶闸管直流调速系统的单元为例作一些说明。1．主电路主要是对电动机电枢和励磁绕组进行正常供电，对它们的要求主要是安全可靠。因此在部件容量的选择上，在经济和体积上相差不是太多的情况下，尽可能选大一些。在保护环节上，对各种故障出现的可能性，都要有足够的估计，并采取相应的保护措施，配备必要的警报、显示、自动跳闸线路，以确保主电路安全可靠的要求。若主电路采用晶闸管整流，则还应考虑晶闸管整流时的谐波成分对电

8、网的有害的影响；因此，通常要在交流进线处串接交流电抗器或通过整流变压器供电。自动控制系统电动机（控制对象）主电路整流变压器（或交流电抗器）整流电路（单相或三相，半控桥或全控桥，可逆或不可逆等）（在可逆电路中又分为有环流或无环流等）电流互感器保护环节快速熔丝（短路保护）过电流继电器（过载保护）阻容吸收（交、直流两侧及元件两端）（吸收浪涌电压）过电压保护（硒堆、压敏电阻、电抗器等）检测电路检测装置（电流互感器、测速发电机、光电测速计、电磁感应测速计、光电码盘等）检测信号的分压或放大检测信号的变换（