电力拖动自动控制系统第10课.pptVIP

* No.*/62 单环位置伺服系统 图9-7 单环位置伺服系统 APR—位置调节器 UPE—驱动装置 SM—直流伺服电动机 BQ—位置传感器 * No.*/62 单环位置伺服系统 忽略负载转矩，直流伺服系统控制对象传递函数为 机电时间常数 * No.*/62 单环位置伺服系统 图9-8 直流伺服系统控制对象结构图 采用 PD 调节器，其传递函数为 * No.*/62 单环位置伺服系统 伺服系统开环传递函数 系统开环放大系数 * No.*/62 单环位置伺服系统 图9-9 单位置环控制直流伺服系统结构图 ? * No.*/62 单环位置伺服系统 用系统的开环零点消去惯性时间常数最大的开环极点，以加快系统的响应过程。 系统的开环传递函数 * No.*/62 单环位置伺服系统 伺服系统的闭环传递函数 闭环传递函数的特征方程式 * No.*/62 单环位置伺服系统 图9-10 单位置环伺服系统开环传递函数对数幅频特性 用 Routh 稳定判据，为保证系统稳定，须使: * No.*/62 双环位置伺服系统 在电流闭环控制的基础上，设计位置调节器，构成位置伺服系统，位置调节器的输出限幅是电流的最大值。 以直流伺服系统为例，对于交流伺服系统也适用，只须对伺服电动机和驱动装置应作相应的改动。 * No.*/62 双环位置伺服系统 图9-11 双环位置伺服系统 * No.*/62 双环位置伺服系统 忽略负载转矩时，带有电流闭环控制对象的传递函数为 为了消除负载扰动引起的静差，APR 选用 PI 调节器，其传递函数 * No.*/62 双环位置伺服系统 图9-12 双环位置伺服系统结构图 系统的开环传递函数为 系统的开环放大系数 * No.*/62 双环位置伺服系统 伺服系统的闭环传递函数为 特征方程式 特征方程式未出现 s 的二次项，由 Routh 稳定判据可知，系统不稳定。 * No.*/62 双环位置伺服系统 将 APR 改用 PID 调节器，其传递函数 伺服系统的开环传递函数 * No.*/62 双环位置伺服系统 闭环传递函数 系统特征方程式 * No.*/62 双环位置伺服系统 由 Routh 稳定判据求得系统稳定的条件 图9-13 采用PID控制的双环控制伺服系统 开环传递函数对数幅频特性 * No.*/62 双环位置伺服系统 若 APR 仍采用 PI 调节器，可在位置反馈的基础上，再加上微分负反馈，即转速负反馈。 图9-14 带有微分负反馈的伺服系统 * No.*/62 双环位置伺服系统 图9-15 带有微分负反馈的伺服系统结构图 * No.*/62 三环位置伺服系统 在调速系统的基础上，再设一个位置环，形成三环控制的位置伺服系统。 图9-16 三环位置伺服系统 APR—位置调节器 ASR—转速调节器 ACR—电流调节器 BQ—光电位置传感器 DSP—数字转速信号形成环节 * No.*/62 三环位置伺服系统 直流转速闭环控制系统按典型 II 型系统设计，开环传递函数 矢量控制系统开环传递函数 两者结构相同。 * No.*/62 三环位置伺服系统 图9-17 直流转速环结构图 图9-18 矢量控制系统结构示意图 * No.*/62 三环位置伺服系统 图9-19 位置环的控制对象结构图 图9-20 位置闭环控制结构图 * No.*/62 三环位置伺服系统 位置环控制对象的传递函数 开环传递函数 * No.*/62 三环位置伺服系统 给定输入为阶跃时，APR 选用 P 调节器就可实现稳态无静差，则系统的开环传递函数 开环放大系数 * No.*/62 三环位置伺服系统 伺服系统的闭环传递函数 特征方程式 * No.*/62 三环位置伺服系统 用 Routh 稳定判据，可求得系统的稳定条件 * No.*/62 复合控制的伺服系统 为了提高随动性能，从给定信号直接引出开环的前馈控制，和闭环的反馈控制一起，构成复合控制系统 图9-21 复合控制位置伺服系统的结构原理图 * No.*/62 复合控制的伺服系统 前馈控制器的传递函数选为 得到 * No.*/62 复合控制的伺服系统 理想的复合控制随动系统的输出量能够完全复现给定输入量，其稳态和动态的给定误差都为零。 系统对给定输入实现了“完全不变性” 。 需要引入输入信号的各阶导数作为前馈控制信号，但同时会引入高频干扰信号，严重时将破坏系统的稳定性，这时不得不再加上滤波环节。 * No.*/62 本 章 小 结 本章介绍了伺服系统的基本要求和特征、伺服系统的构成及几种常用的位置传感器。 本章分析了在不同的给定和扰动的作用下伺服系统的跟随能力，为伺