1、機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統1第第7章章 直流傳動控制系統直流傳動控制系統7.1 7.1 自動調速系統主要性能指標自動調速系統主要性能指標 機電傳動控制系統選擇調速方案的依據：機電傳動控制系統選擇調速方案的依據：生產機械對調速系統提出的調速技術指標生產機械對調速系統提出的調速技術指標調速系統的調調速系統的調速技術指標速技術指標靜態指標靜態指標動態指標動態指標機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統2一、靜態技術指標一、靜態技術指標 1. 靜差度靜差度S： 靜差度表示出生產機械運行時轉速穩定的程度。靜差度表示出生產機械運行時轉速穩定的程度。 速

2、度穩定性指標速度穩定性指標 000nnnnnSee 靜態速降靜態速降eennn0 當負載變化時，生產機械轉速的變化要能當負載變化時，生產機械轉速的變化要能維持在一定范圍之內，即要求靜差度維持在一定范圍之內，即要求靜差度S小于一小于一定數值。定數值。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統3普通設備普通設備普通車床普通車床龍門刨床龍門刨床S50%S30%S5%冷軋機冷軋機熱軋機熱軋機造紙機造紙機S2%0.2%0.5%S0.1% 電動機的機械特性愈硬，則靜差度愈小，轉電動機的機械特性愈硬，則靜差度愈小，轉速的相對穩定性就愈高速的相對穩定性就愈高 ; ; 在一個調速系統中，如果在

3、最低轉速運行時在一個調速系統中，如果在最低轉速運行時能滿足靜差度的要求，則在其他轉速時必能滿能滿足靜差度的要求，則在其他轉速時必能滿足要求。足要求。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統42. 調速范圍調速范圍D 在在額定負載額定負載下，允許的下，允許的最高轉速最高轉速和在保證和在保證生產機械對轉速變化率要求的前提下所能達到生產機械對轉速變化率要求的前提下所能達到的的最低轉速最低轉速之比稱為調速范圍之比稱為調速范圍 。minemaxennD 車床車床龍門刨床龍門刨床鉆床鉆床201202040212銑床銑床軋鋼機軋鋼機造紙機造紙機進給機械進給機械20303151020530

4、000機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統5 3. 調速的平滑性調速的平滑性 調速的平滑性，通常是用兩個相鄰調速級的調速的平滑性，通常是用兩個相鄰調速級的轉速差來衡量的。轉速差來衡量的。 調速調速無級調速無級調速有級調速有級調速 以改變直流電動機電樞外加電壓調速為例，以改變直流電動機電樞外加電壓調速為例，說明調速范圍說明調速范圍D與靜差度與靜差度S之間的關系之間的關系 ：機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統6)S(nSnnnnnnnnnnDemaxeemaxeemaxeminemaxe11020202 最高速度由系統中所使用最高速度由系統中所使用

5、電動機的額定轉速決定；電動機的額定轉速決定；靜差度靜差度S S和調速范圍和調速范圍D D由生由生產機械的要求決定；產機械的要求決定；當上述三個參數確定后，當上述三個參數確定后，則要求靜態速降是一個定值。則要求靜態速降是一個定值。 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統7二、動態技術指標二、動態技術指標 從一種穩定速度變化到另一種穩定速度運從一種穩定速度變化到另一種穩定速度運轉轉（啟動、制動過程僅是特例而已），由于有（啟動、制動過程僅是特例而已），由于有電磁慣性和機械慣性，過程不能瞬時完成，而電磁慣性和機械慣性，過程不能瞬時完成，而需要一段時間，即要經過一段過渡過程，或稱需

6、要一段時間，即要經過一段過渡過程，或稱動態過程。動態過程。 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統8 1. 1. 最大超調量最大超調量 %nnnMmaxp10022%Mp3510范圍：范圍：超調量太大，達超調量太大，達不到生產工藝上的不到生產工藝上的要求；要求；超調量太小，會超調量太小，會使過渡過程過于緩使過渡過程過于緩慢，不利于生產率慢，不利于生產率的提高等的提高等 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統9 2. 過渡過程時間過渡過程時間T 從輸入控制（或從輸入控制（或擾動）作用于系統開擾動）作用于系統開始直到被調量始直到被調量 n 進入進入（0.

7、05 0.02）n2穩定穩定值區間時為止（并且值區間時為止（并且以后不再越出這個范以后不再越出這個范圍）的一段時間，叫圍）的一段時間，叫作過渡過程時間。作過渡過程時間。 過渡過程時間過渡過程時間機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統10 3. 振蕩次數振蕩次數 N 在過渡過程時間內在過渡過程時間內,被調量被調量n在其穩定值上下擺動的次數。在其穩定值上下擺動的次數。 如圖所示是三種不同調速如圖所示是三種不同調速系統被調量從系統被調量從x1改變為改變為x2時時的變化情況。的變化情況。系系統統超調量超調量過渡過程時間過渡過程時間T振蕩次振蕩次性能性能10長長無無不好不好2大大長

8、長多多不好不好3小小短短中中好好機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統117.2 7.2 電動機直流傳動控制系統電動機直流傳動控制系統按結構的不同：按結構的不同：單閉環直流調速系統單閉環直流調速系統雙閉環直流調速系統雙閉環直流調速系統可逆系統可逆系統按靜態誤差的不同：按靜態誤差的不同：無靜差直流調速系統無靜差直流調速系統有靜差直流調速系統有靜差直流調速系統任務：任務： 調節速度；調節速度； 擴大調速范圍，減小靜態誤差。擴大調速范圍，減小靜態誤差。分類：分類：機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統127.2.1 7.2.1 單閉環直流調速系統單閉環直流

9、調速系統 一、有靜差調速系統一、有靜差調速系統 單純由被調量負反饋組成的按比例控制單純由被調量負反饋組成的按比例控制的單閉環系統屬有靜差的自動調節系統，簡的單閉環系統屬有靜差的自動調節系統，簡稱有靜差調速系統；稱有靜差調速系統； （一）轉速負反饋調速系統（一）轉速負反饋調速系統 1. 1. 基本組成基本組成 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統13 測速發電機測速發電機：與直流電動機：與直流電動機M同軸相連，即兩者的速度相同軸相連，即兩者的速度相同，測速發電機用來測量電動同，測速發電機用來測量電動機的速度，稱檢測元件；機的速度，稱檢測元件； 轉換元件轉換元件：將測速：將

10、測速發電機的轉速轉換成發電機的轉速轉換成電壓信號以便與給定電壓信號以便與給定電壓進行比較。電壓進行比較。 給定電位器給定電位器：調節調節Rg的位置可的位置可改變給定電壓改變給定電壓Ug的大小的大小 。 放大器放大器：將外加電：將外加電壓和反饋信號經轉換后壓和反饋信號經轉換后的電壓之差進行放大。的電壓之差進行放大。 觸發電路：將放大器放大后觸發電路：將放大器放大后的電壓信號變為脈沖型號去控的電壓信號變為脈沖型號去控制整流電路的輸出大小。制整流電路的輸出大小。整流電路整流電路：變交流：變交流電壓為直流電壓，電壓為直流電壓，輸出電壓大小由觸輸出電壓大小由觸發電路輸出脈沖信發電路輸出脈沖信號所決定，整

11、流電號所決定，整流電路的輸出為直流電路的輸出為直流電動機電樞的外加電動機電樞的外加電壓；壓； 直流電動機直流電動機：系：系統的控制對象。統的控制對象。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統14fgUUU 由系統的結構分析可知：由系統的結構分析可知：v 系統的調速方法是改變外加電壓調速；系統的調速方法是改變外加電壓調速；v 系統的反饋信號是被控制對象系統的反饋信號是被控制對象n本身本身; ;v 反饋電壓和給定電壓的極性相反，即反饋電壓和給定電壓的極性相反，即: :該系統又稱該系統又稱轉速負反饋轉速負反饋調速系統。調速系統。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動

12、調速系統15 2. 工作原理工作原理 當當Ug、Uf不變時，電動機的轉速不變，這種不變時，電動機的轉速不變，這種狀態稱為穩態。狀態稱為穩態。 (2) 調速（調速（Uf不變，改變不變，改變Ug的大小）的大小） gUU fgUUkU dU nnUUUUUUdkfgg 改變改變Ug的大小可改變電動機的轉速，這種狀的大小可改變電動機的轉速，這種狀態稱為調速態稱為調速. (1) 穩態（穩態（ Ug、Uf 不變）不變） fgUUU 不不變變 kU 不不變變 不不變變 dU 不不變變 n不不變變機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統16 (3) 穩速（穩速（Ug不變、負載變化使不變、負

13、載變化使Uf變化變化 ) nUUUUUUndkfgf 當負載增加使當負載增加使 nUUUUUUndkfgf 當負載減小使當負載減小使 當負載發生變化使速度發生變化后，系統當負載發生變化使速度發生變化后，系統通過反饋能維持速度基本不變，這種狀態稱為通過反饋能維持速度基本不變，這種狀態稱為穩速。穩速。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統173. 靜特性分析靜特性分析 目的：找到減小靜態速降、擴大調速范圍，提目的：找到減小靜態速降、擴大調速范圍，提高系統性能的途徑。高系統性能的途徑。 靜特性表示出電動機的轉速與負載電流之間的靜特性表示出電動機的轉速與負載電流之間的大小關系。大

14、小關系。 (1) 各環節輸入輸出的關系各環節輸入輸出的關系 電動機電路電動機電路 RInCRInKUaeaed 式中式中: axRRR電樞回路的總電阻；電樞回路的總電阻； xR可控整流電源的等效內阻；可控整流電源的等效內阻； 電動機的電樞電阻。電動機的電樞電阻。 aR機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統18可控硅和觸發電路可控硅和觸發電路 設可控硅和觸發電路的放大倍數為設可控硅和觸發電路的放大倍數為K2 ，則：，則： kdUKU2放大器電路放大器電路 設放大器的放大倍數為設放大器的放大倍數為KP ，則：，則： )(fgpPkUUKUKU 反饋電路反饋電路 速度反饋信號電

15、壓與轉速速度反饋信號電壓與轉速n 成正比，設放成正比，設放大系數為大系數為Kf，則：，則： nKUff機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統19 (2) (2) 靜特性靜特性 nKU)UU(KUUKURInCUfffgpkkdaed2RInCUKaek2RInC)UU(KKaefgp2RInCnKKKUKKaefpgp22efpapCKKKRIUgKKn22則：則：令：令：efppGCKKKK,KKK22fofeaegGnn)K(CRI)K(CUKn 11閉環系統的靜特性閉環系統的靜特性機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統202KKKpG從放大器輸

16、入端到可控整流從放大器輸入端到可控整流電路輸出端的電壓放大倍數；電路輸出端的電壓放大倍數；2KKCKKpef閉環系統的放大倍數。閉環系統的放大倍數。 如果系統沒有轉速負反饋（即開環系統）如果系統沒有轉速負反饋（即開環系統）時，則整流器的輸出電壓時，則整流器的輸出電壓:RInCUKUKKUaegGgpd2 由此可得開環系統的機械特性方程由此可得開環系統的機械特性方程:nnICRCUKnaeegG 0開環系統的靜特性開環系統的靜特性機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統21 (3)分析與結論分析與結論 fofeaegGnn)K(CRI)K(CUKn 11nnICRCUKnae

17、egG 0 理想空載轉速理想空載轉速 在給定電壓一定時，有在給定電壓一定時，有:Kn)K(CUKnegGf1100 如果將系統閉環與開環的理想空載轉速調如果將系統閉環與開環的理想空載轉速調得一樣，即：得一樣，即：00nnf閉環系統的靜特性閉環系統的靜特性開環系統的靜特性開環系統的靜特性機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統22 轉速降轉速降 KnI)K(CRnaef11 調速范圍與靜差度調速范圍與靜差度 在最大運行轉速和低速時最大允許靜差度在最大運行轉速和低速時最大允許靜差度不變的情況下，不變的情況下， 開環：開環： )S(nSnDNmaxe221 閉環閉環 ： D)K(

18、)S(KnSn)S(nSnDNmaxeNfmaxf11112222 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統23結論：結論：提高系統的開環放大倍數提高系統的開環放大倍數K K是減小靜態轉速是減小靜態轉速降落、擴大調速范圍的有效措施。系統的放降落、擴大調速范圍的有效措施。系統的放大倍數越大，準確度就越高，靜差度就越小，大倍數越大，準確度就越高，靜差度就越小，調速范圍就越大。但是放大倍數也不能過分調速范圍就越大。但是放大倍數也不能過分增大，否則系統容易產生不穩定現象。增大，否則系統容易產生不穩定現象。 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統24由于放大倍數

19、不可能為無窮大，即靜態速降不由于放大倍數不可能為無窮大，即靜態速降不可能為可能為0 0，因此，上述系統只能維持速度基本不，因此，上述系統只能維持速度基本不變。這種維持被調量（轉速）近于恒值不變，變。這種維持被調量（轉速）近于恒值不變，但又具有偏差的反饋控制系統通常稱為有差調但又具有偏差的反饋控制系統通常稱為有差調節系統（即有差調速系統）。節系統（即有差調速系統）。采用轉速負反饋調速系統能克服擾動作用（如采用轉速負反饋調速系統能克服擾動作用（如負載的變化、電動機勵磁的變化、晶閘管交流負載的變化、電動機勵磁的變化、晶閘管交流電源電壓的變化等）對電動機轉速的影響。電源電壓的變化等）對電動機轉速的影響

20、。 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統25（二）其他反饋在自動調速系統中的應用（二）其他反饋在自動調速系統中的應用 1. 電壓負反饋系統電壓負反饋系統 由公式由公式 aeaedIKRKUn 可知：可知： 電動機的轉速隨電樞端電壓的大小而變。電動機的轉速隨電樞端電壓的大小而變。電樞電壓的大小，可以近似地反映電動機轉速電樞電壓的大小，可以近似地反映電動機轉速的高低。電壓負反饋系統就是把電動機電樞電的高低。電壓負反饋系統就是把電動機電樞電壓作為反饋量，以調整轉速。壓作為反饋量，以調整轉速。 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統26 (1) 電壓負反饋

21、與轉速負反饋調速系統的區電壓負反饋與轉速負反饋調速系統的區別別 反饋信號不同，前者為被控制量的間接量電反饋信號不同，前者為被控制量的間接量電壓，后者為被控制量本身；壓，后者為被控制量本身； 檢測元件不同，前者為電位器，后者為測檢測元件不同，前者為電位器，后者為測速發電機。速發電機。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統27 (2) 工作原理工作原理 穩速和調速的工作過程與轉速負反饋相同。穩速和調速的工作過程與轉速負反饋相同。 在給定電壓在給定電壓Ug一定時，其調整過程如下：一定時，其調整過程如下：負負載載naIfUU kU dUUIa為為時，晶閘管的輸出電壓時，晶閘管的輸

22、出電壓設設0則則 Ud=U-UAK機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統28電壓負反饋系統的特點電壓負反饋系統的特點: 線路簡單線路簡單 穩定速度的效果并不大穩定速度的效果并不大 電動機端電壓即使由電動機端電壓即使由于負反饋的作用而維持不于負反饋的作用而維持不變，但是負載增加時，電變，但是負載增加時，電動機電樞內阻所引起的內阻壓降仍然要增大，電動機電樞內阻所引起的內阻壓降仍然要增大，電動機速度還是要降低。或者說電壓負反饋，頂多動機速度還是要降低。或者說電壓負反饋，頂多只能補償可控整流電的等效內阻所引起的速度降只能補償可控整流電的等效內阻所引起的速度降落。落。機電傳動及控制

23、機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統29 2. 電流正反饋與電壓負反饋的綜合反饋系統電流正反饋與電壓負反饋的綜合反饋系統 (1) 系統特點系統特點 RP為電壓反饋檢測元件，并接在電動機電為電壓反饋檢測元件，并接在電動機電樞兩端，其上的電壓大小直接反映電動機電樞樞兩端，其上的電壓大小直接反映電動機電樞兩端電壓的大小，故稱電壓反饋；兩端電壓的大小，故稱電壓反饋； 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統30 R為電流正反饋檢測元件，串接在電動機電為電流正反饋檢測元件，串接在電動機電樞回路中，其上的電壓大小直接反映電動機樞回路中，其上的電壓大小直接反映電動機電樞電流的大

24、小，故稱電流反饋。電樞電流的大小，故稱電流反饋。 系統的總反饋電壓系統的總反饋電壓 IVfUUUIVgfgUUUUUU 因為反饋電壓因為反饋電壓UV的極性與給定電壓的極性的極性與給定電壓的極性相反，故稱電壓負反饋，反饋電壓相反，故稱電壓負反饋，反饋電壓UI的極性與給的極性與給定電壓的極性相同，故稱電流正反饋。定電壓的極性相同，故稱電流正反饋。要使系統穩定運行，系統總的反饋特性必須要使系統穩定運行，系統總的反饋特性必須呈現出負反饋的性質。呈現出負反饋的性質。 0IVfUUU機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統31 (2)工作原理工作原理 穩速和調速的工作過程與轉速負反饋相

25、同。穩速和調速的工作過程與轉速負反饋相同。 在給定電壓在給定電壓Ug一定時，其調整過程如下：一定時，其調整過程如下：UUdUUUUUUUnnIKIVgIVa 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統32(3) 靜特性靜特性 aoVUUobIUUboaoobaoabfUUUUUU212RRR 令令UUao 3RIUabo2123RRURRIUUUUaboaoab 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統33從電動機電樞回路電勢平衡關系知從電動機電樞回路電勢平衡關系知)RR(IEUaa3)RR/()EU(Iaa3aaaabRRERRRURRRURRRREUR

26、RURU333321233212機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統34033212aRRURRRURERRRURRRRRRRRRRaabaa3331233212nCRRRUeaab33時，時，當滿足條件當滿足條件aRRRR312系統具有轉速反饋的特性。系統具有轉速反饋的特性。 上式如果滿足下列條件上式如果滿足下列條件機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統35 3. 電流截止負反饋系統電流截止負反饋系統 (1) 電流截止負反饋的作用電流截止負反饋的作用 過載保護。過載保護。 電流正反饋可以改善電動機運行特性，而電流負電流正反饋可以改善電動機運行特性

27、，而電流負反饋會使反饋會使U隨著負載電流的增加而減少，使電動機的隨著負載電流的增加而減少，使電動機的速度迅速降低。速度迅速降低。 如果電動機的速度在負載過分增大時也不會降下如果電動機的速度在負載過分增大時也不會降下來，這就會使電樞過流而燒壞。本來采用過流保護繼來，這就會使電樞過流而燒壞。本來采用過流保護繼電器也可以保護這種嚴重過載，但是過流保護繼電器，電器也可以保護這種嚴重過載，但是過流保護繼電器，要觸頭斷開，電動機斷電方能保護，而采用電流負反要觸頭斷開，電動機斷電方能保護，而采用電流負反饋作用為保護手段，則不必切斷電動機的電路，只是饋作用為保護手段，則不必切斷電動機的電路，只是使它的速度暫降

28、下來，一旦過負載去掉后，它的速度使它的速度暫降下來，一旦過負載去掉后，它的速度又會自動升起來，這樣有利于生產。又會自動升起來，這樣有利于生產。 (2) 基本思想方法基本思想方法機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統36IO=1.35IaNIao=(23)Ian 當負載正常，電當負載正常，電樞電流在一定范圍內樞電流在一定范圍內（如小于（如小于1.35倍的額倍的額定電流），電流截止定電流），電流截止負反饋不起作用；負反饋不起作用； 當負載增加使電樞電流超過一定數當負載增加使電樞電流超過一定數值（如額定電流的值（如額定電流的1.35倍）時，電流負倍）時，電流負反饋開始起作用，減

29、小電動機電樞外加反饋開始起作用，減小電動機電樞外加電壓，使轉速下降；電壓，使轉速下降； 當負載繼續增加使電樞電流超過一定值（大于額定電流的當負載繼續增加使電樞電流超過一定值（大于額定電流的23倍）時，電流負反饋足夠強，它足以將給定信號的絕大部分倍）時，電流負反饋足夠強，它足以將給定信號的絕大部分抵消掉，使電動機速度降到零，電動機停止運轉，從而起到保抵消掉，使電動機速度降到零，電動機停止運轉，從而起到保護作用。護作用。 因為只有當電流因為只有當電流大到一定程度反饋大到一定程度反饋才起作用，故稱電才起作用，故稱電流截止負反饋。這流截止負反饋。這種特性因它常被用種特性因它常被用于挖土機上，故又于挖土

30、機上，故又稱稱“挖土機特性挖土機特性”。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統37（3 3）工作原理）工作原理機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統38 當電流小于轉折點的電流時，反饋電壓當電流小于轉折點的電流時，反饋電壓UIUb ,二二極管極管V導通，電流反饋導通，電流反饋UI與與Ub 比較后反饋比較后反饋 到輸入端到輸入端一起控制電動機，使其轉速下降；一起控制電動機，使其轉速下降； 當電流等于堵轉點的電流時，電流反饋當電流等于堵轉點的電流時，電流反饋UI與與Ub 比比較后反饋較后反饋 到輸入端的電壓能夠抵消，給定電壓的大到輸入端的電壓能夠抵消，給

31、定電壓的大小，時電動機的轉速為零，電流不再增加；小，時電動機的轉速為零，電流不再增加； 如果電流下降到小于堵轉點的電流，轉速則上升；如果電流下降到小于堵轉點的電流，轉速則上升； 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統39 二、無靜差轉速負反饋調速系統 1. 比例積分（比例積分（PI）調節器）調節器比例器調節器比例器調節器其輸入輸出之間的關系如下：其輸入輸出之間的關系如下： i01oURRU機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統40tUCRtiCUd1d1io1o積分調節器積分調節器其輸入輸出之間的關系如下：其輸入輸出之間的關系如下：機電傳動及控制機電

32、傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統41tICRIUd1111100i01/ RUIItUCRURRUd1 i10i010比例積分調節器比例積分調節器 PI調節器的輸出由兩部分組成，第一部分是比調節器的輸出由兩部分組成，第一部分是比例部分，第二部分是積分部分。在零初始狀態和例部分，第二部分是積分部分。在零初始狀態和階躍輸入下，輸出電壓的時間特性如圖所示。階躍輸入下，輸出電壓的時間特性如圖所示。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統42 當突加輸入信號當突加輸入信號Ui時，開始瞬間電容時，開始瞬間電容C1相相當于短路，反饋回路中只有電阻當于短路，反饋回路中只有電阻R1

33、，此時相當，此時相當于比例調節器，它可以毫無延遲地起調節作用，于比例調節器，它可以毫無延遲地起調節作用，故調節速度快；故調節速度快； 隨著電容隨著電容C1被充電而開始積分，被充電而開始積分，U0線性增線性增長，直到穩態。長，直到穩態。 在穩態時，在穩態時， C1相當于開路，放大器呈現出相當于開路，放大器呈現出極大的開環放大倍數。極大的開環放大倍數。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統432. 采用采用PI調節器的無靜差調速系統調節器的無靜差調速系統 放大器采用具有比例積分調節器的調速系放大器采用具有比例積分調節器的調速系 統為無靜差調速系統。統為無靜差調速系統。機電傳動

34、及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統44 靜態時靜態時U=UgUf，調節作用停止，由于，調節作用停止，由于積分作用，調節器的輸出電壓積分作用，調節器的輸出電壓Uk保持在某保持在某一數值上，即一數值上，即Ud固定，以維持電動機在給固定，以維持電動機在給定轉速下運轉。由于靜態時呈現出無窮大的定轉速下運轉。由于靜態時呈現出無窮大的放大倍數，系統可以消除靜態誤差，故稱無放大倍數，系統可以消除靜態誤差，故稱無靜差調速系統。靜差調速系統。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統457.2.2 7.2.2 雙閉環直流調速系統雙閉環直流調速系統一、轉速負反饋調速系統的特點一

35、、轉速負反饋調速系統的特點 采用采用PI調節器組成速度調節器調節器組成速度調節器ST的單閉環調的單閉環調速系統，既能得到轉速的無靜差調節，又能獲速系統，既能得到轉速的無靜差調節，又能獲得較快的動態響應。得較快的動態響應。 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統46啟動過程中，隨著轉速的升高，轉速負反饋啟動過程中，隨著轉速的升高，轉速負反饋的作用越來越大，使啟動轉矩越來越小，啟動的作用越來越大，使啟動轉矩越來越小，啟動過程變慢，因此轉速負反饋調速系統不能滿足過程變慢，因此轉速負反饋調速系統不能滿足快速啟動、停止和反向的要求。快速啟動、停止和反向的要求。 用加大過渡過程中的電

36、流即加大動態轉矩來用加大過渡過程中的電流即加大動態轉矩來實現快速啟動、停止和反向的要求，但電流不能實現快速啟動、停止和反向的要求，但電流不能超過晶閘管和電動機的允許值。為此，應采取一超過晶閘管和電動機的允許值。為此，應采取一種方法，使電動機在啟動過程中，動態轉矩保持種方法，使電動機在啟動過程中，動態轉矩保持不變，即電動機電樞電流不變，且為電動機電樞不變，即電動機電樞電流不變，且為電動機電樞允許的最大電流，當啟動結束后，使電流回到額允許的最大電流，當啟動結束后，使電流回到額定值。定值。 機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統47二、雙閉環調速系統二、雙閉環調速系統 1）系統

37、采用兩個調節器（一般采用）系統采用兩個調節器（一般采用PI調節器）調節器）分別對速度和電流兩個參量進行調節。分別對速度和電流兩個參量進行調節。 對速度進行調節的調節器稱為速度調節器對速度進行調節的調節器稱為速度調節器ST； 對電流進行調節的調節器稱為電流調節器對電流進行調節的調節器稱為電流調節器LT。機電傳動及控制機電傳動及控制直流自動調速系統直流自動調速系統48 2）來自速度給定電位器的信號）來自速度給定電位器的信號Ugn與速度反饋與速度反饋信號信號Ufn比較的偏差送到速度調節器比較的偏差送到速度調節器ST的輸入端。的輸入端。速度調節器的輸出作為電流調節器速度調節器的輸出作為電流調節器LT的給定信號，的給定信號，與電流反饋信號比較的偏差送到電流調節器與電流反饋信號比較的偏差送到電流調節器LT的的輸入端，電流調節器的輸出送到觸發器以控制可輸入端，電流調節器的輸出送到觸發器以控制可控整流器，整流器為電動機提供直流電壓控整流器，整流器為電動機提供直流電壓 3）從閉環反饋的結構上看，電流調節環在里面，）從閉環反饋的結構上看，電流調節環在里面，是內環；轉速調節環在外