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1、第11章直流传动控制系统了解机电传动自动调速系统的组成;掌握生产机械对调速系统提出的调速技术指标要求;掌握自动调速系统中各个基本环节,各种反馈环节的作用与特点;掌握各种常用的自动调速系统的调速原理,特点及适用场所;能在生产实际中处理控制系统的一般问题.11.1机电传动控制系统的组成和分类1.机电传动控制系统的组成机电传动控制系统是由电机、电器、电子部件组合而成，通过一定的控制去实现对生产机械的驱动任务.(1)开环控制系统:只有控制量(输入量)对被控制量(输出量)的单向控制作用，而不存在被控制量对控制量的影响和联系，这样的控制系统称为
2、开环控制系统。(2)闭环控制系统当系统受到外界的扰动(如负载的波动)，使被调量与给定值发生偏差时，由测量环节(测速发电机)测量的被调量(电动机的转速)和给定值进行比较，得出偏差，再经过放大环节将偏差信号放大去控制执行环节，达到抵消扰动减少偏差的目的。其特点是输入量与输出量之间既有正向的控制作用，又有反向的反馈控制作用，形成一个闭环，故又称闭环控制系统或反馈控制系统。2.自动控制系统的分类上述的开环控制系统和闭环控制系统是从组成原理上分的。常见的还有下列的分类方法：(1)按采用不同的反馈方式，可分为转速负反馈、电势负反馈、电压负
3、反馈及电流正反馈控制系统；(2)按自动调节系统的复杂程度，可分为单环自动调节系统和多环自动调节系统；(3)按系统稳态时被调量与给定量有无差别，可分为有静差调节系统和无静差调节系统；(4)按给定量变化的规律，可分为定值调节系统、程序控制系统和随动系统；(5)按调节动作与时间的关系，可分为断续控制系统和连续控制系统；(6)按系统中所包含的元件特性，可分为线性控制系统和非线性控制系统。例:闭环自动控制系统方框图11.2机电传动控制系统调速方案的选择1.生产机械对自动调速系统技术指标的要求1)静态技术指标(1)调速范围D联立解上
4、两式得:电动机调速特性如下图,静差度S取S2的值.-----额定负载时的转速降.(2)静差度S式中.no-理想空载转速;2)动态技术指标(1)最大超调量:为10%-35%.(2)过渡过程时间T(3)振荡次数2.机电传动控制系统方案的确定原则1)不要求电气调速的:(1)空载,轻载起动的,选鼠笼式异步电动机;(2)重载起动的,选线绕式异步电动机;(3)大容量的选同步电动机;其中,简单的采用继电器-接触器控制;复杂的采用PLC控制.2)要求电气调速的,根据调速指标确定拖动方案:(1)D=2-3.有级调速,选多速电动机;(2)D小于10,无
5、级调速,选滑差电动机;(3)D大于10,无级调速,采用SCR-M自动调速系统.3)电动机的调速特性与生产机械负载特性匹配.例:某直流调速系统,其高速,低速特性如图示,=1450r/min,=145r/min,=10r/min,问系统达到的调速范围有多大?系统允许的静差度是多少?解:=1440/135=10.67=10/145=6.9%或=1450(0.069)/10(1-0.069)=10.6711.3晶闸管-电动机直流传动控制系统一.单闭环直流调速系统1.有静差调速系统1).转速负反馈自动调速系统--------系统原理方框图转速
6、负反馈自动调速系统(1)系统组成直流电动机;晶闸管触发电路和主电路;放大器(比例调节器);给定环节—给定电压Ug;反馈环节---反馈电压Uf=;放大器比较环节(2)静特性方程式比较环节闭环系统的开环放大倍数为令前向通道放大倍数为电动机电枢回路整流环节输出电压静特性方程式联立求解上页几式得闭环系统静特性方程式比较式(11.5)和式(11.6),得到两个重要的结论:由电动机电枢电路方程式可得开环系统静特性方程式例1:某直流闭环调速系统的速度调节范围是1500- 150r/min,静差度为0.05,问系统允许的速降是多少?如果开环系统的静
7、态速降是80r/min,求闭环系统的开环放大倍数.解;由得思考题:1500r/min是额定转速还是理想空载转速?例2:某直流闭环调速系统的速度调节范围是D=1:10,额定转速为1000r/min,开环转速速降是100r/min,如果要求系统的静差度由15%降至5%,则闭环系统的开环放大倍数.如何变化?解:开环时额定转速下的静差度为=1000(0.05)/10(1-0.05)=5.26=1000(0.15)/10(1-0.15)=17.65=100/5.26=18=100/17.65=4.67不满足5%的指标要求,要采用闭环系统.2)
8、电压负反馈自动调速系统转速负反馈是抑制转速变化的最直接而有效的方法，它是自动调速系统最基本的反馈形式。但转速负反馈需要有反映转速的测速发电机，它的安装和维修都不太方便，因此，在调速系统中还采用其他的反馈形式。(1)电压负反馈系统：具有
