运动控制知识点总结

自动F1207班复习资料整理人：申思远温梦珂由于时间仓促，整理的不全，看看就行了，有什么不对的地方大家提出来，共同参考一下，此份资料不具有权威性，若全部遵照此重点复习，不过可是不负责任的哦祝大家考个好成绩！1.运动控制的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转角，速度，位移等机械量，是各种工作机械按照人们预期的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。2.电力拖动系统有调速系统，张力控制系统，伺服系统，多电机同步控制系统，各种控制系统往往都是通过控制转速来实现的。3.直流电机三种调速方法：①调节电枢供电电压U②减弱励磁磁通ᵠ③改变电枢回路电阻R改变电阻为有级调速，减弱磁通能够平滑调速，但可调范围不大，所以常用的还是调节供电电压。4.为了避免或减轻电流脉动的影响，需采用抑制电流脉动的措施：①增加电流电路相数，或采用多重化技术②设置电感量足够大的平波电抗器5.晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间Ts引起的。在实际计算时一般采用平均失控时间Ts=0.5*Tmax。Tmax=1/mf。M一周期内整流电压的脉动数，f交流电能频率单相半波m=1，单项桥式（全波）m=2三相半波（零式）m=3，三相桥式m=66.晶闸管的可控性是基于对其门极的移相触发控制，在较低速运行时，晶闸管的导通角很小，使得系统的功率因数变差，并在交流侧产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变，称为“电力公害”，解决此问题需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。7.当电动机工作在回馈制动状态时，将动能编变成电能回馈给直流电源，但是由于二极管的单向导电性，电能不能通过整流装置送回电网，只能向滤波电容充电，对滤波电容充电的结果是造成直流侧电压升高，称作“泵升电压”。8.稳态调速性能的两个指标：静差率和调速范围自动F1207班复习资料整理人：申思远温梦珂调速范围是电机运行时的最高转速与最低转速之比，最高转速一般取额定转速静差率是当系统在某一转速下运行时，负载有理想空载增加到额定值所对应的转速降落与理想空载转速之比。9.静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高。10.调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准，即一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。11.开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系:①闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多②闭环系统的静差率比开环系统小得多③如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围总结来说：比例控制的直流调速系统可以获得比开环控制调速系统硬的多的稳态特性，从而保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此，需设置电压放大器和转速检测装置。12.比例控制的变换直流调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有以下三个基本规律：①比例控制的反馈控制是被调量有静差的控制系统②反馈控制的作用是：抵抗扰动，服从给定③系统精度依赖于给定和反馈检测的精度反馈控制系统具有良好的抗扰性能，它能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用，但对于给定作用惟命是从。13.积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速14.比例调节器的输出只取决于输入偏差的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差的全部历史15.比例积分控制器：比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终能消除稳态误差16.旋转编码器分绝对式和增量式，绝对式常用于检测转角，增量式常用于检测转速自动F1207班复习资料整理人：申思远温梦珂17M法测高速，T法测低速，M/T通吃18.数字PI调节器有位置式和增量式两种，增量式PI调节器算法只需要输出限幅，位置式PI调节器则需要输出限幅和积分限幅。19.电流截止负反馈的挖土机特性（P48）20.P62的公式电流环是内环，转速环是外环。21.双闭环直流调速系统的启动过程：第一阶段：电流上升阶段第二阶段：恒流升速阶段第三阶段：转速调节阶段22.双闭环直流调速系统的启动过程有以下三个特点：①饱和非线性控制②转速超调③准时间最优控制23.转速调节器的作用①转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。②对负载变化起抗扰作用③其输出限幅值决定电动机允许的最大电流24.电流调节器的作用①作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化②对电网电压的波动起及时抗扰的作用。③在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程④当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的25.典型系统（Ⅰ型、Ⅱ型）标准形式的传递函数、参数的求法、会查表自动F1207班复习资料整理人：申思远温梦珂26.典型Ⅰ型系统跟随性好，典型Ⅱ型抗扰性好27.双闭环直流调速系统的调节器设计方法：先内环后外环先从电流环（内环）开始，对其进行必要的变换和近似处理，然后根据电流环的控制要求把它校正成哪一类典型系统，再按照控制对象确定电流调节器的类型，最后按动态性能指标要求确定电流调节器的参数。电流环设计完成后，把电流环等效成速度环的一个环节，按照同样的方法设计速度环。在设计时需增加必要的电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。28.控制对象的工程近似处理方法：①高频小惯性环节的近似处理②高阶系统的降阶近似处理③低频段大惯性环节的近似处理上述三种方法了解其过程和近似条件29.交流拖动控制系统主要应用于下述三个方面：①一般性能调速和节能调速②高新能的交流调速系统和伺服系统③特大容量、极高转速的交流调速30.从能量转换的角度看，转差功率是否增大，能量是被消耗还是得到利用，是评价调速系统效率高低的标志。从这点出发，可以把异步电机调速系统分为三类：①转差功率消耗型调速系统定子降电压调速和绕线转子电动机转子串电阻调速属于这一类②转差功率馈送型调速系统绕线转子异步电动机串级调速属于这一类③转差功率不变型调速系统变压变频调速、变极对数调速属于这一类31.异步电动机变压变频调速①基频以下调速当异步电动机运行在基频（额定频率）以下时，如果磁通太弱，没有充分利用铁心，是一种浪费；如果磁通太大，又会是铁心饱和，从而导致过大的自动F1207班复习资料整理人：申思远温梦珂励磁电流，严重时会损坏电机，所以最好保持每相得磁通不变，即在调频的同时调节电压，即在基频以下调速时应采用恒压频比的控制方式。当频率较高时，可直接用Us≈Eg，即直接控制Us/f即可，但在低频时，上式近似不成立，应在保持Us/f为定值时把定子电压Us稍微抬高一些，以便近似的补偿定子阻抗的压降，称作低频补偿。②基频以上调速在基频以上调速时，频率从基频向上升高，受电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压Us不能随之升高，最多只能保持额定值不变，这将导致磁通与频率成反比的降低，使得异步电机工作在弱磁状态。32.在基频以下，由于磁通恒定，允许输出的转矩也恒定，属于恒转矩调速；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出的转矩也随之降低，输出的功率基本不变，属于近似的恒功率调速。33.基频以下的电压补偿控制：①恒定子磁通控制②恒气隙磁通控制③恒转子系统控制恒压频比（Us/w1=恒值）控制最容易实现，它的机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需要适当的提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。恒定子磁通，恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式均需要定子电压补偿，控制要做的复杂一些。恒定子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。恒转子磁通控制方式可以获得和直流他励电机一样的线性机械特性，性能最佳。34.按变流方式可分为交-直-交变频器和交-交变频器两种35.脉冲宽度调制：控制逆变器中电力电子器件的开通和关断，输出电压为幅值相等、宽度按一定规律变化的脉冲序列，用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压。36.SPWM：以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等，宽度按正弦规律变化的脉冲序列，这种方法称为SPWM。37.确定开关器件通断时刻的方法：①自然采样法②规则采样法③消除指定次数谐波的PWM（SHEPWM）控制技术38.对于交流电动机来说，应该保证为正弦波的是电流，稳态时在绕组中通入三相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值，不产生脉动，因此以正弦波电流为控制目标更为合适，即采用电流跟踪PWM（CFPWM）控制技术。自动F1207班复习资料整理人：申思远温梦珂39.CFPWM的控制方法是：在原来主回路的基础上，采用电流闭环控制，使实际电流快速跟随给定值，在稳态时，尽可能使实际电流接近正弦波，这就能比电压控制的SPWM获得更好的性能。40.交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形的旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩，即采用电压空间矢量PWM(SVPWM)。41.P140①零矢量集中的实现方法②零矢量分散的实现42.SVPW控制模式的特点：①逆变器共有八个基本输出矢量，有六个有效工作矢量和两个零矢量，在一个旋转周期内，每个有效的工作矢量只作用一次的方式只能生成正六边形的旋转磁链，谐波分量大，将导致转矩脉动。②用相邻的两个有效工作矢量，可合成任意的期望输出电压矢量，使磁链轨迹接近于圆，开元周期T0越小，越接近于圆，但开关频率越高③利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算方便。④与一般的SPWM波相比较，SVPWM控制方式的输出电压最高可多提高15%43.风机、泵类的等负载对调速要求不高，可以根据电动机的稳态模型，采用转速开环电压频率协调控制的方案，这就是一般的通用变频器控制系统。所谓“通用”，包含两方面的意义：一是可以和通用的笼型异步电动机配套使用；二是具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的负载。44.转差频率控制的变压变频调速系统：若能够保持气隙磁通不变，且在s较小的稳态范围内运行，异步电动机的转矩就近似与转差角频率ws成正比。也就是说，在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过控制转差角频率来控制转矩，这就是转差频率控制的基本思想。45.转差频率控制的规律可总结为：（书上P150页）46.异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统47.异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成看磁链方程电感矩阵的组成48.坐标变换的原则，在不同坐标下绕组所产生的合成磁动势相等坐标变换的基本思路49.3/2变换2s/2r变换的变换阵（最好自己会推倒）50.3/2变换减少了状态变量的维数，简化了定子和转子的自感矩阵51.状态变量选取的两种形式：自动F1207班复习资料整理人：申思远温梦珂①以rsi为状态变量②以ssi为状态变量52.按转子磁链定向矢量控制的基本思想是：通过坐标变换，按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型，仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系中的对应量，以实施控制。53.通过按转子磁链定向，将定子电流分解为励磁分量smi和转矩分量sti，转子磁链r仅由定子电流励磁分量smi产生，而电磁转矩Te正比于转子磁链和定子电流转矩分量的成绩sti*r，实现了定子电流两个分量的解耦。54.在转子磁链的计算模型中，由于主要实测信号不同，分为电流模型和电压模型电流模型适用于低速电压模型适用于中高速55.矢量控制系统的特点：①按转子磁链定向，实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦，需要电流闭环控制②转子磁链系统的控制对象时稳定的惯性环节，可以采用磁链闭环控制，也可以采用开环控制③