第章电梯控制技术课件.ppt

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1、图4-1开环转速控制系统原理图图4-2开环转速控制系统方框图开环控制系统的精度，主要取决于ur的给定精度以及控制装置参数的稳定程度。由于开环系统没有抵抗外部干扰的能力，故控制精度较低。但由于系统的结构简单、造价较低，故在系统结构参数稳定、没有干扰作用或所受干扰较小的场合下，仍会大量使用。（三）闭环控制系统在图4-1所示系统中，加入一台测速发电机，并对电路稍作改变，就构成了转速闭环控制系统（如图4-3所示）。它克服了开环控制系统精度不高和适应性不强的缺点，由于引入反馈环节，使输出量对控制作用有直接影响。因此，提高了控制质量。相应的系统方框图如图4-4所示。由于采用了反馈回路，致使信号的

2、传送路径形成闭合环路，使输出量反过来直接影响控制作用，以求减小或消除偏差。图4-3闭环转速控制系统原理图图4-4闭环转速控制系统方框图闭环控制系统具有很强的抵抗扰动的能力。假设图4-3所示系统原已处在某个给定电压ur相对应的转速n状态下稳定运行，当受到某些干扰（如负载转矩Mc突然增大）而引起转速下降时，系统就自动地产生如下的调整过程：Mc↑→n↓→Δu=（ur-uf）↑→ua↑→n↑结果，电动机的转速降落得到自动补偿，使被控量n基本保持恒定。由于闭环控制系统采用了反馈装置，导致设备增多，线路复杂，对于一些惯性较大的系统，若参数配合不当，控制过程可能变差，甚至出现发散或等幅振荡等不稳定

3、的情况。（四）基本性能要求由于各种自动控制系统的被控对象和要完成的任务各不相同，故对性能指标的具体要求也不一样。总体目标都是希望实际的控制过程尽量接近于理想的控制过程，并归纳为稳定性、快速性、准确性和抗扰性。1）稳定性稳定性是指系统重新恢复平衡状态的能力。任何一个能够正常运行的控制系统，首先必须是稳定的。图4-5为某随动系统对阶跃输入的跟踪过程，其中图4-5a为衰减振荡过程，表示系统是稳定的；图4-5b是等幅振荡过程，表示系统处于稳定与不稳定的临界状态（一般认为是不稳定）；图4-5c是发散的振荡过程，表明系统是不稳定的。不稳定的系统是无法使用的，图4-5随动系统对阶跃输入的跟踪过程a

4、）衰减振荡过程b）等幅振荡过程c）发散振荡过程2）快速性由于系统的对象和元件通常具有一定的惯性，并受到能源功率的限制，因此，当系统输入（给定输入或扰动输入）信号改变时，在控制作用下，系统必然由原来的平衡状态经历一段时间才过渡到另一个新的平衡状态，这个过程称为过渡过程。过渡过程越短，表明系统的快速性越好，它是衡量现代化交通设施质量高低的重要指标之一。3）准确性对一个稳定的系统而言，当过渡过程结束后，系统输出量的实际值与期望值之差称为稳态误差，它是衡量系统稳态精度的重要指标。稳态误差越小，表示系统的准确性越好。4）抗扰性对任一系统，在其控制过程中，都会出现各种各样的扰动信号，而系统对扰动

5、的抵抗能力强弱会直接影响到输出信号或被调量的质量，扰动导致输出量的变化越小，表示系统的抗扰能力越强。（五）比例积分控制在自控系统中，采用比例调节器的闭环转速负反馈控制系统是有静差的调速系统。要想实现调速系统的无静差，就必须改变单纯的比例控制规律，从根本上找出消除静差的方法。1．积分调节器由线性集成运算放大器构成的积分调节器（简称I调节器）的组成如图4-6所示。从该图可以看出积分调节器具有如下特点：图4-6积分调节器1）积累作用只要输入信号不为零（其极性不变），积分调节器的输出就一直增长，只有当输入信号为零时，输出才停止增长。利用积分调节器的这个特性，就可以完全消除系统中的稳态偏差（静

6、差）。实际应用时调节器设有输出限幅装置。2）记忆作用在积分过程中，当输入信号衰减为零时，输出并不为零，而是始终保持在输入信号为零前的那个输出瞬时值上。这是积分控制明显区别于比例控制的地方。正因如此，积分控制可以使闭环系统在偏差输入（即给定与反馈的差值）为零时，保持恒速运行，从而得到无静差系统。3）延缓作用从以上分析可知，尽管积分调节器的输入信号为阶跃信号，但其输出却不能随之跳变，而是逐渐积分、线性增长。这就是积分调节器的延缓作用，这种延缓将影响系统控制的快速性。2．比例积分调节器由于积分调节器具有延缓作用，因此在控制的快速性上不如比例调节器。如果一个控制系统既要达到无静差又要响应快，

7、可以把比例控制和积分控制两种规律结合起来，构成比例积分调节器如图4-7（简称PI调节器）。图4-7比例积分调节器阶跃输入时PI调节器的输出特性如图4-8。可见当突加输入电压Uin时，输出电压突跳到KpiUin，以保证一定的快速控制作用，即比例部分起作用，随着时间的增长，积分部分逐渐增大，调节器的输出Uex在KpiUin基础上线性增长，直至达到运算放大器的限幅值。图4-8阶跃输入时PI调节器的输出特性从PI调节器控制的物理意义上看，当突加输入信号时，由于电容