电力拖动自动控制系统—运动控制系统第1章 绪论

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1、电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统 运动控制系统运动控制系统授课教师：授课教师：田田 伟伟Email：cse_Office：1J1203第第1章章 绪绪 论论n运动控制系统及其组成运动控制系统及其组成n运动控制系统的历史与发展运动控制系统的历史与发展n运动控制系统转矩控制规律运动控制系统转矩控制规律n生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性运动控制系统的任务运动控制系统的任务通过通过控制控制电动机电压、电流、频率等电动机电压、电流、频率等输入量输入量，改变改变工作机械的转矩、速度、位移等工作机械的转矩、速度、位移等机械量机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，使各种工作机械按人们

2、期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。以满足生产工艺及其他应用的需要。电电 源源控制设备控制设备电动机电动机工作机构工作机构电力拖动系统的构成电力拖动系统的构成现代运动控制技术现代运动控制技术以各类电动机为以各类电动机为控制对象控制对象，以计算机和其他电子装置以计算机和其他电子装置为为控制手段控制手段，以电力电子，以电力电子装置为装置为弱电控制强电的纽弱电控制强电的纽带带，以自动控制理论和信，以自动控制理论和信息处理理论为息处理理论为理论基础理论基础，以计算机数字仿真和计算以计算机数字仿真和计算机辅助设计为机辅助设计为研究和开发研究和开发的工具的工具。图图1-1运动控制及其相关学科运

3、动控制及其相关学科1.1 运动控制系统及其组成运动控制系统及其组成 图图1-2 运动控制系统及其组成运动控制系统及其组成1.1.1运动控制系统的控制对象运动控制系统的控制对象电动机电动机l从类型上分从类型上分直流电动机、交流感应电动机（交流异直流电动机、交流感应电动机（交流异步电动机）和交流同步电动机。步电动机）和交流同步电动机。l从用途上分从用途上分用于调速系统的拖动电动机和用于伺服用于调速系统的拖动电动机和用于伺服系统的伺服电动机。系统的伺服电动机。1.1.2 运动控制系统的功率放大运动控制系统的功率放大 与变换装置与变换装置l电力电子型电力电子型功率放大与变换装置功率放大与变换装置 半控

4、型向全控型发展半控型向全控型发展 低频开关向高频开关发展低频开关向高频开关发展 分立的器件向具有复合功能的功率分立的器件向具有复合功能的功率模块发展模块发展1.1.3运动控制系统的控制器运动控制系统的控制器l模拟控制器模拟控制器（运放及相应电气元件）（运放及相应电气元件）物理概念清晰、控制信号流向直观物理概念清晰、控制信号流向直观控制规律体现在硬件电路控制规律体现在硬件电路线路复杂、通用性差线路复杂、通用性差控制效果受到器件性能、温度等因控制效果受到器件性能、温度等因素的影响素的影响运动控制系统的控制器运动控制系统的控制器l以微处理器为核心的以微处理器为核心的数字控制器数字控制器硬件电路标准化

5、程度高硬件电路标准化程度高控制规律体现在软件上，修改灵活控制规律体现在软件上，修改灵活方便方便拥有信息存储、数据通信和故障诊拥有信息存储、数据通信和故障诊断等功能断等功能运动控制系统的控制器运动控制系统的控制器l模拟控制器模拟控制器 并行运行，控制器的滞后时间小。并行运行，控制器的滞后时间小。l微处理器数字控制器微处理器数字控制器 串行运行方式，其滞后时间比模拟串行运行方式，其滞后时间比模拟控制器大得多，在设计系统时应予以控制器大得多，在设计系统时应予以考虑。考虑。1.1.4运动控制系统的信号检测运动控制系统的信号检测 与处理与处理l信号检测信号检测 电压、电流、转速和位置等信号电压、电流、转

6、速和位置等信号l信号转换信号转换 电压匹配、极性转换、脉冲整形等电压匹配、极性转换、脉冲整形等l数据处理数据处理 信号滤波信号滤波1.2 运动控制系统的历史与发展运动控制系统的历史与发展l电力电子技术和微电子技术带动了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，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打破了直流调速系统一统高性能拖动天下的格局。动天下的格局。l进入进入21世纪后，用交流调速系统取世纪后，用交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。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运动控制系统的历史与发展l直流调速系统直流

7、调速系统直流电动机的数学模型简单，转直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。矩易于控制。换向器与电刷的位置保证了电枢换向器与电刷的位置保证了电枢电流与励磁电流的解耦，使转矩与电流与励磁电流的解耦，使转矩与电枢电流成正比。电枢电流成正比。1.2 运动控制系统的历史与发展运动控制系统的历史与发展l交流调速系统交流调速系统交流电动机（尤其是笼型感应电交流电动机（尤其是笼型感应电动机）结构简单动机）结构简单交流电动机交流电动机动态数学模型动态数学模型具有非具有非线性、多变量、强耦合的性质，比直线性、多变量、强耦合的性质，比直流电动机复杂得多。流电动机复杂得多。交流调速系统交流调速系统l基于基于稳态模型