金陵科技学院运动控制系统课件第1篇第1章 绪论（2）.ppt

金陵科技学院 智能科学与控制工程学院 自动化专业 运动控制系统的应用 1.2 运动控制系统的历史与发展 直流电动机电力拖动与交流电动机电力拖动在19世纪中叶先后诞生。 20世纪前半叶，交流电机不调速，直流电机调速。 20世纪后半叶，电力电子技术和微电子技术带动了新一代交流调速系统的兴起与发展，打破了直流调速系统一统高性能拖动天下的格局。 进入21世纪后，用交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。 1.2 运动控制系统的历史与发展 直流调速系统 直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。 换向器与电刷的位置保证了电枢电流与励磁电流的解耦，使转矩与电枢电流成正比。 1.2 运动控制系统的历史与发展 交流调速系统 交流电动机（尤其是笼型感应电动机）结构简单 交流电动机动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质，比直流电动机复杂得多。 交流调速系统 基于稳态模型的交流调速系统 转速开环的变压变频调速 转速闭环的转差频率控制系统 动态性能无法与直流调速系统相比 交流调速系统 基于动态模型的交流调速系统 矢量控制系统 直接转矩控制系统 动态性能良好，取代直流调速系统 1.2 运动控制系统的历史与发展 同步电动机交流调速系统 同步电动机的转速与电源频率严格保持同步，机械特性硬。 电力电子变频技术的发展，成功地解决了阻碍同步电动机调速的失步和启动两大问题。 1.2 运动控制系统的历史与发展 运动控制系统的发展趋势： 系统实现的集成化； 驱动的交流化； 驱动系统的超高速化和超小、超大型化； 控制的数字化、智能化和网络化。 前提：控制理论、电力电子技术、微型计算机的发展。 1.3 运动控制系统的转矩控制规律 运动控制系统的基本运动方程式 忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩，运动控制系统的简化运动方程式 1.3 运动控制系统的转矩控制规律 转矩控制是运动控制的根本问题 要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。 1.3 运动控制系统的转矩控制规律 磁链控制同样重要 为了有效地控制电磁转矩，充分利用电机铁芯，在一定的电流作用下尽可能产生最大的电磁转矩，必须在控制转矩的同时也控制磁通（或磁链）。 1.3 运动控制系统的转矩控制规律 1.4 生产机械的负载转矩特性 生产机械的负载转矩是一个必然存在的不可控扰动输入。 归纳出几种典型的生产机械负载转矩特性，实际负载可能是多个典型负载的组合，应根据实际负载的具体情况加以分析。 恒转矩负载 负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载 a）位能性恒转矩负载 b) 反抗性恒转矩负载 图1-3 恒转矩负载 恒功率负载 负载转矩与转速成反比，而功率为常数，称作恒功率负载 图1-4 恒功率转矩负载