直流调速系统实验_李丹丹试题.ppt

冷轧机是一种钢筋冷轧加工设备。该机可将热轧盘条、热轧盘圆加工成冷轧带肋钢筋。使用冷轧机轧制出的冷轧带肋钢筋在预应力混凝土构件中，是冷拔低碳钢丝的更新换代产品，在现浇混凝土结构中，则可代换Ⅰ级钢筋，以节约钢材，是同类冷加工钢材中较好的一种。如果在冷轧机的轧制过程中不要求调速时，可采用交流电动机；如果在冷轧机的轧制过程中需要调速时，可采用直流电动机。 冷轧机采用电动机拖拽钢筋，利用冷轧机的承重辊、工作辊共同将力施加到钢筋的两个面上。通过改变两个轧辊间隙的大小实现轧制出不同直径冷轧带肋钢筋的目的。 龙门刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作台上装夹多个零件同时加工，是工业的母机。龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动，空行程速度大于工作行程速度。横梁上一般装有两个垂直刀架，刀架滑座可在垂直面内回转一个角度，并可沿横梁作横向进给运动 ； 机床工作台的驱动可用发电机－电动机组或用可控硅直流调速方式,调速范围较大,在低速时也能获得较大的驱动力。有的龙门刨床还附有铣头和磨头，变型为龙门刨铣床和龙门刨铣磨床，工作台既可作快速的主运动，也可作慢速的进给运动，主要用于重型工件在一次安装中进行刨削、铣削和磨削平面等加工。 直流电动机的转速特性公中，n为转速；UD为电枢电压；Ia为电枢电流；Ra为电枢回路总电阻；Ф为励磁磁通；Ke为电动常数。 对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，调节电枢电压调速法最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，(堵转)往往只是配合调压方案。 本实验装置采用改变电枢回路电压进行调速，改变电枢电压调速主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。 调速范围和静差率是系统的稳态特性指标，同时又是一对互相制约的性能指标，如果既要提高调速范围，又要降低静差率，唯一的办法是减少负载所引起的静态速降Δnnom。 在开环系统中， Δnnom由直流电动机的参数决定的无法改变。根据自动控制原理，将系统的被调节量作为反馈量引入系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值对系统进行控制，可以有效地抑制甚至消除扰动造成的影响，而维持被调节量很少变化或不变，这就是反馈控制的基本作用。 从控制手段上减小转速降低，引入转速负反馈后，构成转速负反馈的单闭环调速系统系统。转速闭环可以减小转速降落，降低静差率，扩大调速范围。 图中：直流调速系统各个环节的传递函数、各点参数如下：Ur － 给定电压(控制量)；K1 － 前置放大器增益； Gc(s) － PID校正环节传递函数；K2 － 功率放大器增益；Mfz －负载转矩 (干扰信号)；R － 电枢回路等效电阻； Km － 电动机的转矩常数；K3/(Tms+1) － 直流电动机传递函数；n － 电动机转速（被控制量）；KC － 直流测速机传递系数； UC － 测速机输出电压；α － 分压器分压系数；Uf － 反馈电压；ΔUe － 偏差量； 由直流调速系统方块图可知，直流调速系统的闭环抗干扰的顺序是，在干扰信号Mfz的作用下，使系统直流电动机的转速上升、测速发电机电压UC上升、负反馈电压Uf上升、在给定电压Ur不变的情况下，偏差电压下降。由直流电动机机械特性的公式可知，在其它参数不变的条件下，加在电枢两端的电压UD下降，使直流电动机的转速下降，闭环控制系统靠这样的顺序实现自动调速的。 增大比例系数P将加快系统的响应，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现，过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。 积分能在比例的基础上消除余差，它能对稳定后有累积误差的系统进行误差修整，减小稳态误差。 微分具有超前作用，对于具有容量滞后的控制通道，引入微分参与控制，在微分项设置得当的情况下，对于提高系统的动态性能指标，有着显著效果，它可以使系统超调量减小，稳定性增加，动态误差减小。 对于调速系统转速控制的要求有以下三个方面： 1、调速：在一定的最高转速和最低转速范围内，有级或无级地调速； 2、稳速：以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动； 3、加减速：频繁起动、制动的设备要求加速、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起动、制动尽量平稳。 为了进行定量的分析，针对前两项要求定义了两个调速指标：调速范围和静差率。这两个指标合称调速系统的稳态特性指标。 调速范围公式中，nmax和nmin一般指额定负载时的转速，对于调速系统nmax通常取为电动机的额定转速nnom。 静差率表示调速系统在负载变化下转速的稳定程度，它和机械特性(即转矩一转速关系)的硬度有关。机械特性直线斜率越小(硬度越大)，静差率越小，转速的稳定性就越高