电力拖动自动控制系统（运动控制系统）第1章 绪论（雷丹）.pptVIP

电力拖动自动控制系统（运动控制系统） 　　 　　　　 主讲: 雷 丹 运动控制系统—华中科技大学武昌分校 第1章 绪 论 一、《运动控制系统》课程的重要性及其特点 1、课程重要性 《运动控制系统》，又称《电力拖动自动控制系统》或《交直流调速系统》，是高等院校自动化、电气工程等电类专业的专业核心课程或重要方向课，是我校自动化、电气专业学位课程。 传统意义上的控制系统主要分为两大类： 过程控制系统： 温度、流量、液位等，变化相对较慢，控制实时性要求不高。 运动控制系统： 位置、速度、转矩，变化很快，控制实时性要求很高。 运动控制系统是电力电子和自动控制技术的主要应用领域。作为机电能量变换的运动控制系统在国民经济各部门起着重要的作用。广泛应用于数控机床、工业机器人、冶金、化工设备、雷达、军用装置、家电等领域。 运动控制系统：以电机为对象，以电力电子（功率）变换器为弱电控制强电的媒质，以自动控制理论为分析和设计基础，以电子线路或计算机为控制手段，实现物体位置、速度等物理量控制。 3、课程特点 ▼综合性强。需要涉及和具备很多相关课程知识，如自动控制原理、电机学、数字与模拟电子技术、电力电子技术、微机控制原理、计算机仿真技术，等等。 ▼实践性强。实践性很强的一门课程，实验教学环节十分重要。 ▼内容更新快。微电子技术、电力电子技术、控制理论与方法等方面的快速发展，推动着运动控制技术高速向前发展，迫使该课程教学内容必须与时俱进。 2、课程目的 熟悉典型的运动控制系统（控制原理、系统组成、实现方法）； 掌握自动控制系统调节器的工程设计与实现方法； 融会贯通大学所学的其他专业基础课和专业课程。 二、运动控制系统的分类 系统分类 （1）按执行电机分类 (A) 旋转式： 步进电动机、直流电动机、无刷直流电动机、 交流异步电动机、交流永磁同步电动机、开关磁阻电动机，等等。 （B）直线式：永磁同步直线电机、异步直线电动机，等等。 （2）按控制目的分类 调速系统、位置随动系统（位置伺服系统） （3）按控制电路实现方式分类 模拟控制方式、数字模拟混合控制方式、全数字控制方式 三、运动控制系统的发展概况 运动控制系统的主要部分： 控制电路－电力电子变换器－电动机 控制电路方面的发展 数字控制器与模拟控制器相比，具有下列优点： ◆能明显地降低控制器硬件成本。 ◆可显著改善控制的可靠性。 ◆数字电路温度漂移小，不存在参数变化的影响，稳定性好。 ◆硬件电路易标准化。 ◆为复杂控制算法的实现提供了坚实基础。 模拟电路方式－－数字模拟电路方式－－全数字方式 运动控制系统的微机数字控制，大体经历三个阶段∶ 第一个阶段: 系统的控制器主要采用具有单一数据处理功能的 微处理器(Microprocessor)。如Intel 8086 。 第二个阶段: 系统主要采用单片微型计算机(Micro－Controller)和数字信号处理器(DSP)。如MCS-51系列和MCS-96系列单片机 ；数字信号处理器(DSP)，如TMS320系列、MOTOROLA公司的68000系列以及NEC公司的μPD7720系列等等 。　　 第三个阶段: 九十年代后期的具有单片机特点的数字信号处理器 。1997年TI公司推出了面向电机控制领域的DSP芯片－－TMS320C240(F240)芯片。 2．功率变换器方面 电力电子技术是信息流与物质/能量流之间的重要纽带。在大功率电力电子装置中，功率器件对整个装置的性能、体积、重量和价格的影响非常大。一般来说，功率电子学的发展是以功率器件的进步为标志的。 第一代电力电子器件的主要特点是门极不可关断。其代表器件是晶闸管，它是一种相控类型器件。 第二代电力电子器件的主要特点是双极型全控器件。其代表性器件是GTR、GTO和SIT. 第三代器件的主要特点是采用MOS门极控制和集成化。其代表性器件是功率MOSFET、IGBT和IPM 现代的电力电子变换装置中，PWM技术是目前主要采用的变换器控制技术。 IPM（智能功率模块） U V W B P N 泵升电阻 (需外接) VT7 VT1 VT3 VT5 VT4 VT6 VT2 3．电动机方面 与直流电动机相比，交流电动机特别是鼠笼式异步电动机具有一系列突出的优点：制造成本低廉、重量轻、惯性小、可靠性和运行效率高、基本上不用维修、能在恶劣的甚至是含有易爆性气体的环境中安全运行。正是由于交流电动机有这些优势，使它在电力传动系统中的应用范围比直流