电力拖动运动控制系统第2版 丁学文第1章.ppt

电力拖动运动控制系统 第一章 电力拖动运动控制基础 1.1 电力拖动系统的运动方程 (1-1) 式中Te—电动机的电磁转矩，单位为 N.m； TL—折算到电动机轴上的负载转矩， 单位为N.m； J —拖动对象的转动惯量，单位为 kg.m2； ωm—电机角速度，单位为rad/s。 1.4 电力拖动运动控制系统中的检测技术 1.4.1 模拟检测技术 1 直流测速发电机 这种方法简单可靠，在模拟系统中采用的较多。 需要注意的是中间部分线性较好，但在低速端和高速端它的实际输出偏离理想特性，如图1-12所示。 * 第一章 电力拖动运动控制基础 第二章 直流电动机调速系统 第三章 机电能量转换基础 第四章 异步电动机与调速 第五章 异步电动机恒压频比（V/F）控制 第六章 异步电动机矢量控制与直接转矩控制 第七章 同步电机与变频调速 第八章 电力拖动在运动控制系统中的应用 第九章 电力拖动运动控制系统的计算机控制 有的拖动系统则对电动机完成工序的准确性和快速性提出特别高的要求（快速跟随、准确停止),如机器人、数控机床等伺服控制系统。 当TeTL时，dn/dt0,系统加速；反之，系统减速。不管是哪一种情况，系统都处于变速运动中，称为动态。 当Te=TL时，dn/dt=0,即系统处于静止或匀速运行，称为稳态。 有的拖动系统只是一般地要求调速，对动态特性没有提出特别的要求，如不经常启停、也不经常调速的纺织机械、造纸机械等。 异步电动机的动态转矩控制比较困难，要达到好的动态性能，则需要采取一些比较复杂的控制策略。 从式（1-1）可以看出，提高动态性能的关键有两条：减小转动惯量和控制动态转矩。 直流电动机的动态转矩容易控制，因而用它构成的电力拖动系统动态性能优良； 永磁同步电动机兼有动态转矩容易控制和转动惯量小双重优点，因而在伺服控制系统中获得了广泛应用； 1.2 电力拖动系统的负载特性 负载特性是指生产机械的负载转矩与转速之间的关系，一般可以分为以下三类： 恒转矩负载 风机负载 恒功率负载 1.2.1 恒转矩负载特性 TL n TL n 0 0 +n +TL +TL +n +TL -n -TL -n 图1-1 反抗性恒转矩负载特性 图1-2位能性恒转矩负载特性 它的特点是负载转矩TL恒定不变，与转速无关。恒转矩负载特性又可以分为反抗性（如摩擦力)和位能性（如起重机）两种： （1-2） 式中 K—比例常数。 属于风机类负载的生产设备有通风机、水泵、油泵等。风机类负载也属于反抗性负载。 1.2.2 风机类负载特性 它的特点是负载转矩基本上与转速的平方成正比，如图1-3所示，即 （1-3） 式中 K—比例系数。 负载功率为 1.2.3 恒功率负载特性 它的特点是负载转矩基本上与转速成反比，如图1-4所示，即 某些机床的切削加工就具有这种特性，例如车床、刨床等，在粗加工时，切削量大，因而阻力也大，这时常开低速；在精加工时，切削量小，阻力也小，这时常开高速，就具有高、低速下功率近似不变的特性。 实际生产机械的负载特性可能是几种典型特性的组合。例如在拖动位能负载的机械中，除了位能转矩TLW 以外，传动机构和轴承中还产生摩擦转矩TL0，因此实际负载转矩应为 对应的负载转矩特性如图1-5所示。提升时，负载转矩为二者之和；下放时,负载转矩为二者之差。 又如，实际通风机除了主要是风机类负载外,其轴承还有一定的摩擦转矩TL0，因此，实际通风机负载转矩为 与上式对应的负载特性如图1-6所示。 图1-5 实际位能负载特性 图1-6 实际通风机负载特性 图1-4