《电力拖自动控制系统》-绪论1.pptVIP

绪论 一。什么是运动控制系统？ 运动控制系统（Motion Control System）也可称作电力拖动控制系统（Control Systems of Electric Drive） 运动控制系统－－通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。工业生产和科学技术的发展对运动控制系统提出了日益复杂的要求，同时也为研制和生产各类新型的控制装置提供了可能。 二.机电运动控制必要性—体现在对机电运动系统的调速和控制上 1. 满足生产过程及生产工艺要求 例1: 车床 粗加工(毛坯):速度低,吃力大 控制驱动电机运行在低速,大转矩状态 精加工(光刀):速度高,吃力浅 控制电机运行在高速,小转矩状态 例2: 电动车辆(电动汽车.轻轨电车,电力机车等) 上坡:低速,大转矩(恒转矩运行) 平路:高速,小转矩(恒功率运行) 下坡:再生(动能回馈)制动(非机械抱闸) 结论:提出了对电机实施电动/发电运行 恒转矩/恒功率运行 例3: 轧钢机 稳态时,速度n稳定 “咬刚”时,动态速降小, 恢复时间短(提高生产效率), 要求转矩动态响应快. 能正/反转,电动/制动运行—四象 限运行 结论:提出了转矩动态控制,四象限 运行要求,高性能机电运动控制. 2. 调速节能—风机/水泵类负载驱动 常规调节流量Q方式:电机恒速n=c 风机—调节挡风板开度 水泵---调节阀门开工 节能调节方式:取消阀门,挡板(全开),调节速度调节流量 结论: (1)风机/水泵类调转速调流量时可节能. (2)节能率达30~20%额定功率 (3)是一种改变运行方式的”调速节能”,比提高电机设计效率更有效. 二。运动控制及其相关学科 现代运动控制已成为电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论、信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科 3．微电子技术－－控制基础 微电子技术的快速发展，各种高性能的大规模或超大规模的集成电路层出不穷，方便和简化了运动控制系统的硬件电路设计及调试工作，提高了运动控制系统的可靠性。高速、大内存容量、多功能的微处理器或单片微机的问世，使各种复杂的控制算法在运动控制系统中的应用成为可能，并大大提高了控制精度。 4．计算机控制技术－－系统控制核心 (1) 计算机控制 (2) 计算机仿真 (3) 计算机辅助设计 计算机具有强大的逻辑判断、数据计算和处理、信息传输等能力，能进行各种复杂的运算，可以实现不同于一般线性调节的控制规律，达到模拟控制系统难以实现的控制功能和效果。计算机控制技术的应用使对象参数辨识、控制系统的参数自整定和自学习、智能控制、故障诊断等成为可能，大大提高了运动控制系统的智能化和系统的可靠性。 在工程实际中，对于一些难以求得其精确解析解的问题，可以通过计算机求得其数值解，这就是计算机数字仿真。计算机数字仿真具有成本低，结构灵活，结果直观，便于贮存和进行数据分析等优点。计算机辅助设计(CAD)是在数字仿真的基础上发展起来的，在系统数学模型基础上进行仿真，按给定指标寻优进行计算机辅助设计，已成为运动控制系统常用的分析和设计工具。 信号检测与处理技术－－控制系统的“眼睛” 运动控制系统的本质是反馈控制，即根据给定和输出的偏差实施控制，最终缩小或消除偏差，运动控制系统需通过传感器实时检测系统的运行状态，构成反馈控制，并进行故障分析和故障保护。 由于实际检测信号往往带有随机的扰动，这些扰动信号对控制系统的正常运行产生不利的影响，严重时甚至会破坏系统的稳定性。为了保证系统安全可靠的运行，必须对实际检测的信号进行滤波等处理，提高系统的抗干扰能力。此外，传感器输出信号的电压、极性和信号类型往往与控制器的需求不相吻合。所以，传感器输出信号一般不能直接用于控制，需要进行信号转换和数据处理。 6．控制理论－－系统分析和设计的依据 控制理论是运动控制系统的理论基础，是指导系统分析和设计的依据。控制系统实际问题的解决常常能推动理论的发展，而新的控制理论的诞生，诸如非线性控制、自适应控制、智能控制等，又为研究和设计各种新型的运动控制系统提供了理论依据。 经典控制理论—PID调节技术 现代控制理论---模型参考自适应控制,滑 模变结构控制. 智能控制理论----模糊控制,专家系统,人 工神经网络控制 三。运动控制系统及其组成 1．电动机－－运动控制系统的控制对象 （1）直流电动机－－结构复杂，制造成本高，电刷和换向器限制了它的转速与容量。 优点：易于控制