1、.1運動控制系統(tǒng)的任務(wù)是經(jīng)過對電動機電壓、電流、頻次等輸入電量的控制，來改變工作機械的轉(zhuǎn)矩、速度、位移等機械量，使各樣工作機械按人們希望的要求運行，以知足生產(chǎn)工藝及其余應(yīng)用的需要。（運動控制系統(tǒng)框圖）2.運動控制系統(tǒng)的控制對象為電動機，運動控制的目的是控制電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，要控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，唯一的路子就是控制電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速變化率按人們希望的規(guī)律變化。因此，轉(zhuǎn)矩控制是運動控制的根本問題。第1章可控直流電源-電動機系統(tǒng)內(nèi)容綱要相控整流器-電動機調(diào)速系統(tǒng)直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)性能指標1相控整流器-電動機調(diào)速系統(tǒng)原理2.晶閘管可控整流器的特點（1）晶閘管可控整流器的功率放大倍

2、數(shù)在104以上，其門極電流能夠直接用電子控制。（2）晶閘管的控制作用是毫秒級的，系統(tǒng)的動向性能獲得了很大的改良。晶閘管可控整流器的不足之處晶閘管是單導(dǎo)游電的，給電機的可逆運行帶來困難。晶閘管對過電壓、過電流和過高的du/dt與di/dt都十分敏感，高出贊同值時會破壞晶閘管。在溝通側(cè)會產(chǎn)生較大的諧波電流，惹起電網(wǎng)電壓的畸變。需要在電網(wǎng)中增設(shè)無功補償裝置友好波濾波裝置。3.V-M系統(tǒng)機械特4.最大失控時間是兩個相鄰自然換相點之間的時間，它與溝通電源頻次和晶閘管整流器的種類相關(guān)。5.（1）直流脈寬變換器依照PWM變換器主電路的形式可分為可逆和不能逆兩大類2）簡單的不能逆PWM變換器-直流電動機系統(tǒng)3

3、）有制動電流通路的不能逆PWM-直流電動機系統(tǒng)4）橋式可逆PWM變換器5）雙極式控制的橋式可逆PWM變換器的優(yōu)點雙極式控制方式的不足之處6）直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)的能量回饋問題”。（7）直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的機械特點6.生產(chǎn)機械要求電動機在額定負載情況下所需的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍，用字母D來表示（D的表達式）當系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負載由理想空載增加到額定值時電動機轉(zhuǎn)速的變化率，稱為靜差率s。D與s的相互拘束關(guān)系s越小，則可達到的D必然越小。對系統(tǒng)的調(diào)速精度要求越高，即要求當要求的D越大時，則所能達到的調(diào)速精度就越低，即s越大，因此這是一對矛盾的指標。第二章閉環(huán)控制的直流調(diào)

4、速系統(tǒng)內(nèi)容綱要轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)治器的設(shè)計方法1.異步電動機從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率可分紅兩部分：一部分是機械軸上輸出的機械功率；另一部分是與轉(zhuǎn)差率成正比的轉(zhuǎn)差功率。.異步電動機按調(diào)速性能分類第一類鑒于穩(wěn)態(tài)模型，動.態(tài)性能要求不高，好似轉(zhuǎn)速開環(huán)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻次控制系統(tǒng)。而另一類則鑒于動向模型，動向性能要求高，好似矢量控制系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。同步電動機的調(diào)速：同步電動機的轉(zhuǎn)差率恒為零，從定子傳入的電磁功率全部變成機械軸上輸出的機械功率，只能是轉(zhuǎn)差功率不變型的調(diào)速系統(tǒng)。同步電動機的調(diào)速只能經(jīng)過改變同步轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，由于同步電動機極對數(shù)是固定

5、的，只能采用變壓變頻調(diào)速。2.反應(yīng)控制的基本思想3.開環(huán)與閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的差異：1差率拘束下，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍為開環(huán)系統(tǒng)的（1+K）倍4.反應(yīng)控制規(guī)律5.電流截止負反應(yīng)。6.積分控制規(guī)律和比率控制規(guī)律的差異在于：7.在階躍輸入作用之下，比率調(diào)治器的輸出能夠立刻響應(yīng)，而積分調(diào)治器的輸出只能漸漸地變化，調(diào)速系一致般應(yīng)擁有快與準的性能，即系統(tǒng)既是靜態(tài)無差又擁有迅速響應(yīng)的性能。實現(xiàn)的方法是把比率和積分兩種控制聯(lián)合起來，組成比率積分調(diào)治器（PI）。8.關(guān)于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運行的調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)盡量縮短起、制動過程的時間，達成時間最優(yōu)控制。即在過渡過程中向來保持轉(zhuǎn)矩為贊同的最大值，使直流電動機以最大的加快度加、減

6、速。抵達給定轉(zhuǎn)速時，立刻讓電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩相平衡，進而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行。9.（1）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的轉(zhuǎn)速和電流波2）雙閉環(huán)系統(tǒng)在起、制動過程中，電流閉環(huán)起作用，保持電流恒定，減小系統(tǒng)的過渡過程時間。一旦抵達給定轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)自動進入轉(zhuǎn)速控制方式，轉(zhuǎn)速閉環(huán)起主導(dǎo)作用，而電流內(nèi)環(huán)則起跟從作用，使實質(zhì)電流迅速跟從給定值（轉(zhuǎn)速調(diào)治器的輸出），以保持轉(zhuǎn)速恒定。3）系統(tǒng)的靜特點當轉(zhuǎn)速調(diào)治器不飽和時表現(xiàn)出來的靜特點是轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特點，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差；轉(zhuǎn)速調(diào)治器飽和時表現(xiàn)出來的靜特點是電流單閉環(huán)系統(tǒng)的靜特點，表現(xiàn)為電流無靜差，電流給定值是轉(zhuǎn)速調(diào)治器的限幅值。（4）轉(zhuǎn)速調(diào)治器的作用概括為電流調(diào)治器的

7、作用概括為10香農(nóng)（Shannon）采樣定理規(guī)定：若是隨時間變化的模擬信號的最高頻次為fmax，只需按照f2fmax采樣頻次進行采樣，則取出的樣品序列就能夠代表（或恢復(fù)）模擬信號11.常用的階躍響應(yīng)跟從性能指標有上漲時間、超調(diào)量和調(diào)治時間，12.為了使系統(tǒng)對階躍給定無穩(wěn)態(tài)誤差，不能夠使用0型系統(tǒng)，最少是型系統(tǒng)；當給定是斜坡輸入時，則要求是型系統(tǒng)才能實現(xiàn)無穩(wěn)態(tài)誤差。兩種系統(tǒng)的比較典型I型系統(tǒng)和典型型系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)誤差上有差異。典型I型系統(tǒng)在跟從性能上能夠做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差。典型型系統(tǒng)的超調(diào)量相對較大，抗擾性能卻比較好。這些是設(shè)計時選擇典型系統(tǒng)的重要依照。電流調(diào)治器的設(shè)計(采用I型系統(tǒng))設(shè)計分

8、為以下幾個步驟：1.電流環(huán)構(gòu)造圖的簡化簡化內(nèi)容忽略反電動勢的動向影響等效成單位負反應(yīng)系統(tǒng)小慣性環(huán)節(jié)近似辦理2.電流調(diào)治器構(gòu)造的選擇3.電流調(diào)治器的參數(shù)計算4.電流調(diào)治器的實現(xiàn).設(shè)計舉例：1.電流環(huán)的設(shè)計確準時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù)Ts電流濾波時間常數(shù)Toi電流環(huán)小時間常數(shù)之和Ti選擇電流調(diào)治器構(gòu)造要保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)治器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，用PI型電流調(diào)治器。計算電流調(diào)治器參數(shù)電流調(diào)治器超前時間常數(shù)電流環(huán)開環(huán)增益KIACR的比率系數(shù)Ki校驗近似條件電流環(huán)截止頻次知足晶閘管整流裝置傳達函數(shù)的近似條件：知足忽略反電動勢變化對電流環(huán)動向影響的條件：知足電流環(huán)小

9、時間常數(shù)近似辦理條件異步電動機T型等效電路異步電動機簡化等效電路27(A)異步電動機的機械特點nn1sm10TeTem28.變壓變頻調(diào)速是改變同步轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方法，同步轉(zhuǎn)速隨頻次而變化基頻以下調(diào)速原理：恒壓頻比控制：基頻以上調(diào)速基頻以下電流補償控制：基頻以下運行時，采用恒壓頻比的控制方法擁有控制簡易的優(yōu)點，但負載的變化將致使磁通的改變，因此采用定子電流補償控制，依照定子電流的大小改變定子電壓，可保持磁通恒定。.小結(jié)：恒壓頻比控制最簡單實現(xiàn)，它的變頻機械特點基本上是平行下移，硬度也較好，能夠知足一般的調(diào)速要求，低速時需合適提高定子電壓，以近似補償定子阻抗壓降B.恒定子磁通、恒氣隙磁通和恒轉(zhuǎn)子磁

10、通的控制方式均需要定子電流補償，控制要復(fù)雜一些。C.恒定子磁通和恒氣隙磁通的控制方式誠然改良了低速性能。但機械特點仍是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍碰到限制。D.恒轉(zhuǎn)子磁通的控制方式，能夠獲得和直流他勵電動機同樣的線性機械特點，性能最正確。29.異步電動機變頻調(diào)速需要電壓與頻次均可調(diào)的溝通電源，常用的溝通可調(diào)電源是由電力電子器件組成的靜止式功率變換器，一般稱為變頻器。間接變頻:先將恒壓恒頻的溝通電整成直流電，再將直流電逆變成電壓與頻次均可調(diào)的溝通，直接變頻;將恒壓恒頻的溝通電直接變換為電壓與頻次均可調(diào)的溝通電，無需中間直流環(huán)節(jié)30.交-直-交變頻器主回路構(gòu)造圖+UdM2ABOCOUd230.PWM

11、基本思想：控制逆變器中電力電子器件的開通或關(guān)斷，輸出電壓為高度相等、寬度按必然規(guī)律變化的脈沖序列，用這樣的高頻脈沖序列代替希望的輸出電壓31.以頻次與希望的輸出電壓波同樣的正弦波作為調(diào)制波（Modulationwave），以頻次比希望波高得多的等腰三角波作為載波（Carrierwave），當調(diào)制波與載波訂交時，由它們的交點確定逆變器開關(guān)器件的通斷時刻，進而獲得高度相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列，這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制（SinusoidalpulseWidthModulation，簡稱SPWM）32.三相PWM逆變器雙極性SPWM波形.電流追蹤PWM（CFPWM，CurrentFol

12、lowPWM）的控制方法是：在原來主回路的基礎(chǔ)上，采用電流閉環(huán)控制，使實質(zhì)電流迅速跟從給定值，在穩(wěn)態(tài)時，盡可能使實質(zhì)電流湊近正弦波形，這就能比電壓控制的SPWM獲得更好的性能。它是以正弦波電流為控制目標的Ud2HBCVT1iA*VD1A-1VD4iAVT42hUd24-13電流滯環(huán)追蹤控制的A相原理.圖4-14電流滯環(huán)追蹤控制時的三相電流波形與相電壓PWM波形電流追蹤控制的精度與滯環(huán)的寬度相關(guān)，同時還碰到功率開關(guān)器件贊同開關(guān)頻次的限制。當環(huán)寬選得較大時，開關(guān)頻次低，但電流波形失真很多，諧波重量高；若是環(huán)寬小，電流追蹤性能好，但開關(guān)頻次卻增大了。實質(zhì)使用中，應(yīng)在器件開關(guān)頻次贊同的前提下，盡可能選

13、擇小的環(huán)寬35.把逆變器和溝通電動機視為一體，以圓形旋轉(zhuǎn)磁場為目標來控制逆變器的工作，這種控制方法稱作“磁鏈追蹤控制”，磁鏈軌跡的控制是經(jīng)過交替使用不同樣的電壓空間矢量實現(xiàn)的，因此又稱“電壓空間矢量PWM（SVPWM，SpaceVectorPWM）控制”。（1）電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系us1us1u1s11s2s2us4Ous2Os3s4us4us3us3圖4-17旋轉(zhuǎn)磁場與電壓空間矢量的運動軌跡圖4-18電壓矢量圓軌跡2）零矢量的插入有效地解決了定子磁鏈矢量幅值與旋轉(zhuǎn)速度的矛盾。3）.按空間矢量的平行四邊形合成法例，用相鄰的兩個有效工作矢量合成希望的輸出矢量，這就是電壓空間矢量PWM（SVP

14、WM）的基本思想。所謂等效是指在一個開關(guān)周期內(nèi)，產(chǎn)生的.定子磁鏈的增量近似相等。過去以開關(guān)耗費較小友好波重量較小為原則，安排基本矢量和零矢量的作用次序，一般在減少開關(guān)次數(shù)的同時，盡量使PWM輸出波型對稱，以減少諧波重量。（4）零矢量集中的實現(xiàn)方法依照對稱原則，將兩個基本電壓矢量的作用時間、均分為二后，布置在開關(guān)周期的首端和尾端，把零矢量的作用時間放在開關(guān)周期的中間，并按開關(guān)次數(shù)最少的原則選擇零矢量。（5）零矢量散布的實現(xiàn)方法將零矢量平均分為4份，在開關(guān)周期的首、尾各放1份，在中間放兩份，將兩個基本電壓矢量的作用時間、均分為二后，插在零矢量間。按開關(guān)耗費較小的原則，選用零矢量6）會依照要求鑒別希

15、望定子磁鏈的軌跡P1618）SVPWM的實現(xiàn)7）SVPWM控制模式的特點36.轉(zhuǎn)差頻次控制的基本思想若能夠保持氣隙磁通不變，且在s值較小的穩(wěn)態(tài)運行范圍內(nèi)，異步電動機的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻次成正比。也就是說，在保持氣隙磁通不變的前提下，能夠經(jīng)過轉(zhuǎn)差角頻次來控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻次控制的基本思想。第5章內(nèi)容綱要異步電動靈便向數(shù)學(xué)模型異步電動機按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)異步電動機按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)與矢量控制系統(tǒng)的比較1.異步電動機是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。異步電動機無法獨自對磁通進行控制，在數(shù)學(xué)模型中就含有兩個變量的乘積項，因此，即便不考慮磁路飽和等因素

16、，數(shù)學(xué)模型也是非線性的。2.三相異步電動機定子三相繞組在空間互差，轉(zhuǎn)子也可等效為空間互差三個繞組，各繞組間存在嚴重的交叉耦合。其余，每個繞組都有各自的電磁慣性，再考慮運動系統(tǒng)的機電慣性，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系等，動向模型是一個高階系統(tǒng)。矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制是兩種鑒于動向模型的高性能的溝通電動機調(diào)速系統(tǒng)異步電動機變壓變頻調(diào)速中，輸入時電壓（或電流）和頻次，輸出是轉(zhuǎn)速和磁通異步電動靈便向模型由電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運動方程組成。3/2變換：三相繞組能夠用相互獨立的對稱兩相繞組等效代替，等效的原則是產(chǎn)生的磁動勢相等。所謂獨立是指兩相繞組間無拘束條件，即不存在拘束條件，所謂對稱是指兩相繞組在空

17、間互差90。2s/2r變換：兩相靜止繞組，通以兩相平衡溝通電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢。若是令兩相繞組轉(zhuǎn)起來，且旋轉(zhuǎn)角速度等于合成磁動勢的旋轉(zhuǎn)角速度，則兩相繞組通以直流電流就產(chǎn)生空間旋轉(zhuǎn)磁動勢41按轉(zhuǎn)子磁鏈定向：（1）令dq坐標系與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量同步旋轉(zhuǎn)，且使得d軸與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量重合，即為按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)坐標系mt。由于m軸與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量重合，則.（2）為了保證m軸與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量向來重合，必定使50經(jīng)過按轉(zhuǎn)子磁鏈定向，將定子電流分解為勵磁重量和轉(zhuǎn)矩重量，使轉(zhuǎn)子磁鏈僅由定子電流勵磁重量產(chǎn)生，而電磁轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)子磁鏈和定子電流轉(zhuǎn)矩重量的乘積，實現(xiàn)了定子電流兩個重量的解耦。因此，按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)坐標系中的異步電動機數(shù)學(xué)模型與直流電動靈便向模型相當。依照定子磁鏈幅值誤差的符號和電磁轉(zhuǎn)矩誤差的符號