运动控制理论考试重点小抄版.doc

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1、第一章：闭环控制的直流调速系统1、直流电动机转速与其他参量之间的稳态关系可表示为，Ke—直流电动机电动势的结构系数，R—电枢回路总电阻，F—励磁磁通，I—电枢电流，由负载决定。因此调节电动机的转速方法有三种：(1).调节电枢供电电压U--调压调速(无级)，(2).减弱励磁磁通F--弱磁调速(无级,在基速以上作小范围的弱磁升速)，(3).改变电枢回路电阻R--变电阻调速.(有级)。因此，自动控制的直流调速系统往往是以调压调速为主。2、变压调速需专门的可控直流电源：常用的可控直流电源有三种：（1）旋转变流机组（G—M）：用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。优点：在允许转矩

2、范围内四象限运行。缺点：设备多，体积大，费用高，效率低，有噪音，维护不方便。（2）静止可控整流器（V—M）：用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。优点：与G-M系统相比较：经济性和可靠性、技术性能上都有很大提高，功率放大倍数在104以上，大大提高系统的动态性能。缺点：由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难；需反向并联一组才能实现四象限运行。对过电压、过电流和过高的dV/dt与di/dt都十分敏感，要求各种保护电路。由谐波与无功功率造成“电力公害”，需进行输入滤波和无功补偿。（3）直流斩波器和脉宽调制变换器（PWM）：用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用

3、电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。优点：主电路线路简单，需用的功率器件少；开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右；若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。3、V—M系统为什么会产生电流脉动，解决方法？整流电路的脉波数数目总是有限的，一般比直流电机每对极下换向片的数目要少得多，输出电压波形不可能像直流发电机那样平直，除非主电

4、路电感L无穷大，否则输出电流总是脉动的。脉动电流产生脉动转矩，对机械不利，增加电机发热。可采取措施：设置平波电抗器；增加整流电路相数或采用多重化技术。平波电抗器的电感量一般按低速轻载时保证电流连续的条件来选择，单相桥式全控整流电路，总电感量L=2.87/。三相半波整流电路L=1.46/。三相桥式整流电路L=0.693/。一般为电动机额定电流的5%—10%。4、晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数：实际的触发电路和整流电路都是非线性的，只能在一定的工作范围内近似看成线性环节。晶闸管触发和整流装置的放大系数可由工作范围内的特性斜率决定，=。在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个

5、纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间引起的。最大可能的失控时间就是两个相邻自然换相点之间的时间，=1/mf，f—交流电流频率，m—一周内整流电压的脉冲波数。一般取其统计平均值Ts=Tsmax/2。用单位阶跃函数表示滞后，则晶闸管触发与整流装置的输入-输出关系为。按拉氏变换的位移定理，晶闸管装置的传递函数为（S）=*。Ts很小，忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节（S）=/（1+）。5、PWM控制与变换器的动态数学模型和晶闸管触发与整流装置基本一致，因此PWM控制与变换器（简称PWM装置）也可以看成是一个滞后环节。时间常数很小的滞后环节可以近似看成是一个一阶惯性环节，因此与晶闸

6、管装置传递函数完全一致。实际上PWM变换器不是一个线性环节，而是具有继电特征的非线性环节。继电控制系统在一定条件下会产生自激振荡，简单的解决方法是改变调节器或控制器的结构和参数，或在系统某一处施加高频的周期信号，人为地造成高频强制振荡，抑制系统中的自激振荡，并使继电环节的特性线性化。6、电能回馈与泵升电压的限制：PWM变换器的直流电源通常由交流电网经不可控的二极管整流器产生，并采用大电容C滤波，以获得恒定的直流电压，电容C同时对感性负载的无功功率起储能缓冲作用。由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电机制动时只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高，称作“泵升电压”。为了限制

7、充电电流，在整流器和滤波电容之间串入限流电阻R0（或电抗）。在大容量或负载有较大惯性的系统中，不只靠电容器来限制泵升电压，采用镇流电阻Rb来消耗掉部分电能，分流电路靠开关器件VTb在泵升电压达到允许数值时接通。对于更大容量的系统，为了提高效率，可以在二极管整流器输出端并接逆变器，把多余的能量逆变后回馈电网，但系统复杂。7、调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D表示，D=nmax/nmin，其中