河北联合大学电气工程学院讲稿电力拖动自动控制系统一一运动控制系统1、授课对象：高等学校电气工程与自动化，电气工程及其自动化专业和自动化专业的本科生2、本课程的性质、目的和任务：本课程是电气工程及其自动化专业本科生的主要专业课之一，其目的是使学生应用自动控制理论解决电力拖动控制系统的分析和设计问题。本课程不是单纯罗列各种控制系统，而是以控制规律为主线，论述电力拖动控制系统的动、静态特性。同时在经典控制理论基础上，发展实用价值很高的工程设计方法。为学生今后参加实际工作打下良好基础，3、选用教材：陈伯时主编，《电力拖动自动控制系统一运动控制系统》第三版，北京机械工业出版社。主要参考书目：王兆安，黄俊主编，《电力电子技术》第四版，北京机械工业出版社，吴麒编，《自动控制原理》，清华大学出版社，4．学时安排：课堂讲授48实验学时85．教学手段：课堂讲授
河北联合大学电气工程学院讲稿 电力拖动自动控制系统――运动控制系统 1、授课对象： 高等学校电气工程与自动化，电气工程及其自动化专业和自动化专业的本科生 2、本课程的性质、目的和任务： 本课程是电气工程及其自动化专业本科生的主要专业课之一，其目的是使学生应用自动 控制理论解决电力拖动控制系统的分析和设计问题。本课程不是单纯罗列各种控制系统，而 是以控制规律为主线，论述电力拖动控制系统的动、静态特性。同时在经典控制理论基础上， 发展实用价值很高的工程设计方法。为学生今后参加实际工作打下良好基础。 3、选用教材： 陈伯时主编，《电力拖动自动控制系统－运动控制系统》第三版，北京机械工业出版社。 主要参考书目： 王兆安，黄俊主编，《电力电子技术》第四版，北京机械工业出版社， 吴麒编，《自动控制原理》，清华大学出版社， 4．学时安排：课堂讲授 48 实验学时 8 5．教学手段：课堂讲授
河北联合大学电气工程学院讲稿课程名称：《运动控制系统》第1讲第一章闭环控制的直流调速系统【教学目标和要求】1.从介绍直流电机调速用可控直流电源入手，构成不同类型的调速系统；2.以V一M系统和PWM系统为例，介绍直流调压调速系统的静特性；3.研究反馈控制闭环调速系统，本章以稳态分析和设计为主，并总结反馈控制规律和一些实际问题；4.利用经典控制理论解决调速系统的动态分析和设计：5.简述无静差系统及比例积分控制规律。【重点与难点】1.转速单闭环有静差调速系统的稳态分析和设计；2.调速性能指标与系统参数之间关系；3.本章难点是开、闭环机械特性研究。4.单管共射放大器中频段、低频段、高频段的频率响应的分析和波特图的画法。【本章课时安排】14 学时
河北联合大学电气工程学院讲稿 课程名称：《运动控制系统》 第 1 讲 第一章 闭环控制的直流调速系统 【教学目标和要求】 1. 从介绍直流电机调速用可控直流电源入手，构成不同类型的调速系统； 2. 以 V－M 系统和 PWM 系统为例，介绍直流调压调速系统的静特性； 3. 研究反馈控制闭环调速系统，本章以稳态分析和设计为主，并总结反馈控制规 律和一些实际问题； 4. 利用经典控制理论解决调速系统的动态分析和设计； 5. 简述无静差系统及比例积分控制规律。 【重点与难点】 1. 转速单闭环有静差调速系统的稳态分析和设计； 2. 调速性能指标与系统参数之间关系； 3. 本章难点是开、闭环机械特性研究。 4. 单管共射放大器中频段、低频段、高频段的频率响应的分析和波特图的画法。 【本章课时安排】 14 学时
河北联合大学电气工程学院讲稿【第一讲教学内容组织】介绍直流电动机调速方法，以及在不同调速方式下的机械特性。重点：突出V一M系统的主要问题。第1篇直流拖动控制系统引言直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。根据直流电动机转速方程U-IRnsK.d式中一转速（r/min)；一电枢电压（V);一电枢电流（A)；一电枢回路总电阻（Q)；一励磁磁通（Wb）；一由电机结构决定的电动势常数。由式（1-1）可以看出，有三种方法调节电动机的转速：（1）调节电枢供电电压U。（2）减弱励磁磁通Φ。（3）改变电枢回路电阻R。ntnonN（1）调压调速UNni工作条件：U1n2保持励磁=dN；U2保持电阻R=Ran调节过程：-U3福改变电压UN→Ut10ILUl→n,no调速特性：国调压调速特性曲线转速下降，机械特性曲线平行下移
河北联合大学电气工程学院讲稿 【第一讲教学内容组织】 介绍直流电动机调速方法，以及在不同调速方式下的机械特性。 重点: 突出 V－M 系统的主要问题。 第 1 篇 直流拖动控制系统 引言 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和 快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又 是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握 直流拖动控制系统。 根据直流电动机转速方程 式中 — 转速（r/min）； — 电枢电压（V）； — 电枢电流（A）； — 电枢回路总电阻（）； — 励磁磁通（Wb）； — 由电机结构决定的电动势常数。 由式（1-1）可以看出，有三种方法调节电动机的转速： （1）调节电枢供电电压 U。 （2）减弱励磁磁通 。 （3）改变电枢回路电阻 R。 （1）调压调速 ◼ 工作条件： 保持励磁 = N ； 保持电阻 R = Ra ◼ 调节过程： 改变电压 UN → U U →n ， n0 ◼ 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。 KeΦ U IR n − =
河北联合大学电气工程学院讲稿（2）调阻调速nt■工作条件：保持励磁Φ=DN；nonN-R.保持电压U=UN；1n2一调节过程：R1113增加电阻Ra→R个R2R个→n, no不变;R3调速特性：图转速下降，机械特性曲线变软。01IL调阻调速特性曲线（3）调磁调速-工作条件：nt保持电压U=UN；113保持电阻R=Ra；nno■调节过程：nNPN减小励磁N→Pi@l→n个, no 个02■调速特性：Φ3转速上升，机械特性曲线变软。+0TeTL三种调速方法的性能与比较调压调速特性曲线对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主
河北联合大学电气工程学院讲稿 （2）调阻调速 ◼ 工作条件： 保持励磁 = N ； 保持电压 U =UN ； ◼ 调节过程： 增加电阻 Ra → R R →n ，n0 不变； ◼ 调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。 （3）调磁调速 ◼ 工作条件： 保持电压 U =UN ； 保持电阻 R = R a ； ◼ 调节过程： 减小励磁 N → → n ， n0 ◼ 调速特性： 转速上升，机械特性曲线变软。 三种调速方法的性能与比较 对于要求在一定范围内无级平滑调速的 系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最 好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配 合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主
河北联合大学电气工程学院讲稿第一章闭环控制的直流调速系统本章着重讨论基本的闭环控制系统及其分析与设计方法。本章提要1.1直流调速系统用的可控直流电源1.2晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题1.3直流脉宽调速系统的主要问题1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计1.6比例积分控制规律和无静差调速系统1.1直流调速系统用的可控直流电源根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。本节介绍几种主要的可控直流电源。常用的可控直流电源有以下三种-旋转变流机组一一用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直流电压。国静止式可控整流器一用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。国直流斩波器或脉宽调制变换器一一用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。1.1.1旋转变流机组电源F二机程放大装置图1-1旋转变流机组和由它供电的直流调速系统（G-M系统）原理图G-M系统工作原理由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流f即可改变其输出电压U，从而
河北联合大学电气工程学院讲稿 第一章 闭环控制的直流调速系统 本章着重讨论基本的闭环控制系统及其分析与设计方法。 本章提要 1.1 直流调速系统用的可控直流电源 1.2 晶闸管-电动机系统（V-M 系统）的主要问题 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统 1.1 直流调速系统用的可控直流电源 根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电 动机供电的可控直流电源。 本节介绍几种主要的可控直流电源。 常用的可控直流电源有以下三种 ◼ 旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直流电压。 ◼ 静止式可控整流器——用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。 ◼ 直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电 力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。 1.1.1 旋转变流机组 图 1-1 旋转变流机组和由它供电的直流调速系统（G-M 系统）原理图 G-M 系统工作原理 由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）拖动直流发电机 G 实现变流，由 G 给 需要调速的直流电动机 M 供电，调节 G 的励磁电流 if 即可改变其输出电压 U，从而