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调速与随动系统课程学习指导资料
中国传动设备网 时间:2013-01-20 信息来源:电力拖动自动控制系统—运动控制系统

《调速与随动系统》课程学习指导资料
 
本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求,参照现行采用教材教材(陈伯时,《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》,第三版,机械工业出版社,2003年7月),并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规律进行编写,适用于工科类自动化、电力系统自动化、电气工程及相关专业学生。
 
第一部分 课程学习目的及总体要求
 
一、课程的学习目的
 
调速与随动系统是自动化类专业的一门主要专业课程。它要求在各门先行课程的基础上,以控制理论为指导,从系统整体的角度分析若干种电力拖动自动控制系统,并介绍相应的针对此类系统的工程设计方法。因此,本课程是介于自动控制理论与实际系统之间的一门理论与实际紧密结合的课程。
本课程的主要目的是利用自动控制理论,重点针对以各类电机为控制对象所构成的电力拖动系统的动态及静态特性进行分析与设计,培养学生利用相关理论知识解决实际控制问题的系统分析与工程设计能力。
 
二、课程的总体要求
 
本课程内容包含两大部分,即直流调速与交流调速系统。直流调速部分重点掌握从控制的角度对转速单闭环直流调速系统的静态和动态性能分析;对转速、电流双闭环直流调速系统的稳态、动态性能分析及转速调节器和电流调节器的工程设计方法。交流调速部分重点掌握转差功率不变型的变压变频调速系统的SPWM原理,基于稳态模型的变压变频调速原理及方法。
另外,对直流调速部分的PI调节器原理、数字调速中的数字测速方法、位置随动系统与调速系统的区别也应该重点掌握。
 
第二部分 课程学习的基本要求及重点难点内容分析
 
第一章   闭环控制的直流调速系统
 
本章是本课程重点章节之一。直流调速的原理清楚、系统性强,是交流调速的基础。本章主要介绍了调速的基本方法,调速系统的两大指标,转速单闭环直流调速系统的静态、动态分析以及有差、无差调速系统的动态分析。
1、本章学习要求
(1)应熟悉的内容
了解直流调速系统的基本方法;了解直流调速用电源;V-M系统、直流脉宽调速系统的主要问。
(2)应掌握的内容:1)调速系统的两个指标;
2)根据调速系统的两个指标设计参数
3)应用PI调节器及反馈控制规律分析单环调速系统。
2、本章重点难点分析
(1)       重点
        1)调速系统的两个指标;
2)开、闭环调速系统的组成及静特性,稳态参数计算
3)反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件;
4)PI调节器及其控制规律,有差、无差调速系统
(2)       难点
本章的难点就在于准确理解PI调节器及其控制规律、有差调速与无差调速的关系、。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
(1)    D和s是什么关系?请画出关系虚线。
(2)    转速单闭环调速系统有什么特点?
(3)    转速闭环与开环调速系统有那些区别?
(4)    有差和无差调速系统在突减负载情况下转速、电枢电压如何变化?
(5)    PI调节器能实现转速无静差的实质是什么?
 
3、本章典型例题分析
例题1-1 某调速系统的调速范围是 1500~150 r/min(即 D=10),要求静差率 s=2%,那么系统允许的静态速降是多少?如果开环系统的静态速降是 100 r/min,则闭环系统的开环放大倍数应为多大?
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
例题1-2 为什么用积分控制的调速系统是无静差的?积分调节器的输入偏差电压ΔU=0时输出电压是多少?决定于哪些因素?
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
例题1-3有一 V-M 调速系统, 电动机参数为: Pnom=2.5kW , Unom=220V , Inom=15A ,nnom=1500r/min,Ra=2Ω,整流装置内阻 Rrec=1Ω,触发整流环节的放大倍数为Ks=30,要求调速范围 D=20,静差率 s=10%。
1) 计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的静态速降;
2) 采用转速负反馈组成闭环系统,试画出系统的稳态结构图;
3) 调整该系统,使Un*=20V时转速 n=1000r/min,此时转速反馈系数应为多少?(可认为Un≈ Un* )
4) 计算所需的放大器放大倍数;
5) 如果改用电压负反馈,能否达到所提出的调速要求?若放大器的放大系数不变,最大给定电压为 30V,在静差率为s=30%时,采用电压负反馈,最多能够得到多大的调速范围?

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