四单闭环直流调速系统
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三、自动控制系统的分类
1、按控制系统的结构特点分类 1）闭环控制系统（反馈控制系统）。 按照偏差进行控制，具有抑制任何内外扰动对被控量产
生的影响的能力，有较高的控制精度。 2）开环控制系统 该系统不存在反馈，系统的输出量不会对系统的控制作
用发生影响。 3）复合控制系统 是既有前馈控制又有反馈控制的系统。
5••2020/10/12
二、闭环控制系统的组成
闭环控制系统一般可由给定元件、比较元件、放大校 正元件、被控对象和检测反馈元件等组成。图中代表 比较元件。
信号从输入端沿箭头达到输出端的传输通道称为前向 通道；
系统的输出量经检测元件反馈到输入端的传输通道称 为反馈通道。
6••2020/10/12
3••2020/10/12
负载变化时，调速系统的 调节过程
① 比例部分 ② 积分部分 ③ 比例加积分
4••2020/10/12
开环和闭环系统比较
1 在转速给定电压相同时，开环系统的理想空载转速为闭 环的1+K倍。
2 闭环系统的静特性比开环系统的硬，在相同负载电流的 情况下，闭环系统的静态转速降为开环系统的 1/(1+K)。
① 转速负反馈 ② 带电流正反馈的电压负反馈 ③ 电压负反馈 ④ 开环系统
0••2020/10/12
•五 双闭环直流调速系统
理想的启动过程曲线
1••2020/10/12
五 双闭环直流调速系统
1 转速电流双闭环直流调速系统
2••2020/10/12
突加负载时转速， 电流双闭环调速 系统动态调节波 形
两组晶闸管可逆电路组成的磁场可逆电路
•注意：磁场可逆电路的控制较为复杂，必须保证磁场 •切换过程中，当磁通接近于零时，电动机电枢两端的 •电压也接近于零。
8••2020/10/12
电动机和晶闸管变流器的工作状态
•整流和电动
发电制动和逆变
9••2020/10/12
反并联可逆控制系统四象限运行状态图
3••2020/10/12
六 晶闸管—电动机可逆直流调速系统
•电路形式：
•接触器切换电枢可逆电路
•两组晶闸管变流器组成的电枢可逆电路
4••2020/10/12
反并联连接电枢可逆电路
5••2020/10/12
交叉连接电枢可逆电路
6••2020/10/12
接触器切换磁场可逆电路
7••2020/10/12
7••2020/10/12
2、按给定量的特点分类 1）定值控制系统 生产过程中，被控量要求维持在某一值。系统的基本任
务是克服各种扰动影响使输出的被控量保持在给定的 希望值上。 2）随动系统 给定量是事先未知的随时间任意变化的函数。系统的任 务是克服各种扰动保证输出的被控量以一定的精度跟 随给定量的变化而变化。如武器瞄准系统。 3）程序控制系统 给定量按照预定规律随时间变化程序或随某一参数的变 化而变化，要求被控量迅速、准确的跟随给定量变化 。如加热炉的温度控制。
0••2020/10/12
逻辑无环流可逆系统
1••2020/10/12
•精品课件
！
2••2020/10/12
•精品课件
！
•o
•Idj •Idu •Id
•挖土机特性
7••2020/10/12
电压负反馈直流调速系统
8••2020/10/12
带电流正反馈的电压负反馈直流调速系统
•电流正反馈取自IdR
9••2020/10/12
电流正反馈与电压正反馈的不同
两种反馈性质完全不同，电压负反馈是被控量的负反 馈，是反馈控制作用；而电流正反馈是扰动补偿控制 作用，而非反馈控制作用，因为它是补偿了由于负载 增加所导致的电枢电流增加而引起的电枢电阻压降增 大。 •几种调速系统静特性的比较
3••2020/10/12
3、闭环控制系统 又称反馈控制系统。
•负载 Id
n Ufn U Uc Ud n
4••2020/10/12
闭环控制系统的三个重要功能：
1.检测被控量（如转速等）。 2.将被控量检测所得的反馈量与给定值进行比较得到
偏差。 3.根据偏差对被控量进行调节。
闭环控制系统建立在负反馈的基础上，按照偏差进行 控制，系统偏离希望值时，必定会产生一个相应的控 制作用去减小或消除此偏差，使被控量与希望值趋于 一致。
9••2020/10/12
四 单闭环直流调速系统 1 转速负反馈直流调速系统
0••2020/10/12
转速负反馈直流调速系统工作原理及其静特性
•当负载电流由Id1增加到Id2时，如在开环状态-------
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1••2020/10/12
1）转速负反馈有静差调速系统及其外特性
当转速调节器ASR采用比例调节器时，则该系统对于对于 给定量Ugn来说是有静差调速系统。这种系统在稳态时，
2 带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统
•为防止电流过大，可以引入电流负反馈，但是它的存在， •会使系统的静特性变软，影响调速精度。为了使系统正 •常运行时电流正反馈不起作用，而电流过大时突然起作 •用，引入电流截止负反馈。
6••2020/10/12
带电流截止负反馈直流调速系统的静特性
•n •n0
反馈量与给定量不等。存在偏差U= Ugn - Ufn。这种系统
是依靠偏差U不为零为前提工作，反馈量只能减小偏差 而不能消除偏差。
如果U=0，则转速调节器（比例调节器） ASR的输出电 压为零，晶闸管变流器的输出为零，电动机将不能工作。
2••2020/10/12
2）转速负反馈无静差调速系统
当转速负反馈的调速系统中转速调节器采用积分或比例 积分调节器时，由于具有积分控制作用，不仅依靠 U本身，还依靠偏差U的积累进行调节。当系统给 定量与反馈量出现时，开始消除偏差直到U为零， 但积分仍存在，有相应的输出，系统稳定时无静差 。
3 当二者的理想空载转速相同时，闭环系统的静差率为开 环系统的1/(1+K)，可见系统闭环后静差率可显著减 小。
4 当系统的静差率要求一定时，闭环系统可大大提高调速 范围。
5 闭环系统中，转速紧紧跟随转速给定电压变化，另一 方面，对包含在闭环系统前向通道中的各种扰动的 有强烈的抑制作用
5••2020/10/12
四单闭环直流调速系统
2••2020/10/12
2、开环控制系统
下图中，电动机的转速n为被控量（输出量），转速给 定Ugn为系统输入量，当系统输入端给定一个电压Ugn ，电动机就有一个对应的转速。 Ugn增大时，通过触发 器使晶闸管整流装置的控制角减小晶闸管整流装置的 输出增加，电动机的转速升高。
8••2020/10/12
3、按被控量的特点分类 1）连续控制系统 这种系统需要定量的控制被控量，被控量可以连续的被
调整。 2）顺序控制系统 这种控制系统的被控量是开关量。系统按照预先确定的
时间顺序或根据一定的逻辑关系所要求的顺序来进行 控制。 4、其它分类方式 按被控量的名称分类：如电压控制系统，速度控制系统 等等。 按回路多少：单回路、多回路。 按组成元件的特性：线性控制系统、非线性控制系统。
1、按控制系统的结构特点分类 1）闭环控制系统（反馈控制系统）。 按照偏差进行控制，具有抑制任何内外扰动对被控量产
生的影响的能力，有较高的控制精度。 2）开环控制系统 该系统不存在反馈，系统的输出量不会对系统的控制作
用发生影响。 3）复合控制系统 是既有前馈控制又有反馈控制的系统。
5••2020/10/12
二、闭环控制系统的组成
闭环控制系统一般可由给定元件、比较元件、放大校 正元件、被控对象和检测反馈元件等组成。图中代表 比较元件。
信号从输入端沿箭头达到输出端的传输通道称为前向 通道；
系统的输出量经检测元件反馈到输入端的传输通道称 为反馈通道。
6••2020/10/12
3••2020/10/12
负载变化时，调速系统的 调节过程
① 比例部分 ② 积分部分 ③ 比例加积分
4••2020/10/12
开环和闭环系统比较
1 在转速给定电压相同时，开环系统的理想空载转速为闭 环的1+K倍。
2 闭环系统的静特性比开环系统的硬，在相同负载电流的 情况下，闭环系统的静态转速降为开环系统的 1/(1+K)。
① 转速负反馈 ② 带电流正反馈的电压负反馈 ③ 电压负反馈 ④ 开环系统
0••2020/10/12
•五 双闭环直流调速系统
理想的启动过程曲线
1••2020/10/12
五 双闭环直流调速系统
1 转速电流双闭环直流调速系统
2••2020/10/12
突加负载时转速， 电流双闭环调速 系统动态调节波 形
两组晶闸管可逆电路组成的磁场可逆电路
•注意：磁场可逆电路的控制较为复杂，必须保证磁场 •切换过程中，当磁通接近于零时，电动机电枢两端的 •电压也接近于零。
8••2020/10/12
电动机和晶闸管变流器的工作状态
•整流和电动
发电制动和逆变
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反并联可逆控制系统四象限运行状态图
3••2020/10/12
六 晶闸管—电动机可逆直流调速系统
•电路形式：
•接触器切换电枢可逆电路
•两组晶闸管变流器组成的电枢可逆电路
4••2020/10/12
反并联连接电枢可逆电路
5••2020/10/12
交叉连接电枢可逆电路
6••2020/10/12
接触器切换磁场可逆电路
7••2020/10/12
7••2020/10/12
2、按给定量的特点分类 1）定值控制系统 生产过程中，被控量要求维持在某一值。系统的基本任
务是克服各种扰动影响使输出的被控量保持在给定的 希望值上。 2）随动系统 给定量是事先未知的随时间任意变化的函数。系统的任 务是克服各种扰动保证输出的被控量以一定的精度跟 随给定量的变化而变化。如武器瞄准系统。 3）程序控制系统 给定量按照预定规律随时间变化程序或随某一参数的变 化而变化，要求被控量迅速、准确的跟随给定量变化 。如加热炉的温度控制。
0••2020/10/12
逻辑无环流可逆系统
1••2020/10/12
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•o
•Idj •Idu •Id
•挖土机特性
7••2020/10/12
电压负反馈直流调速系统
8••2020/10/12
带电流正反馈的电压负反馈直流调速系统
•电流正反馈取自IdR
9••2020/10/12
电流正反馈与电压正反馈的不同
两种反馈性质完全不同，电压负反馈是被控量的负反 馈，是反馈控制作用；而电流正反馈是扰动补偿控制 作用，而非反馈控制作用，因为它是补偿了由于负载 增加所导致的电枢电流增加而引起的电枢电阻压降增 大。 •几种调速系统静特性的比较
3••2020/10/12
3、闭环控制系统 又称反馈控制系统。
•负载 Id
n Ufn U Uc Ud n
4••2020/10/12
闭环控制系统的三个重要功能：
1.检测被控量（如转速等）。 2.将被控量检测所得的反馈量与给定值进行比较得到
偏差。 3.根据偏差对被控量进行调节。
闭环控制系统建立在负反馈的基础上，按照偏差进行 控制，系统偏离希望值时，必定会产生一个相应的控 制作用去减小或消除此偏差，使被控量与希望值趋于 一致。
9••2020/10/12
四 单闭环直流调速系统 1 转速负反馈直流调速系统
0••2020/10/12
转速负反馈直流调速系统工作原理及其静特性
•当负载电流由Id1增加到Id2时，如在开环状态-------
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1••2020/10/12
1）转速负反馈有静差调速系统及其外特性
当转速调节器ASR采用比例调节器时，则该系统对于对于 给定量Ugn来说是有静差调速系统。这种系统在稳态时，
2 带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统
•为防止电流过大，可以引入电流负反馈，但是它的存在， •会使系统的静特性变软，影响调速精度。为了使系统正 •常运行时电流正反馈不起作用，而电流过大时突然起作 •用，引入电流截止负反馈。
6••2020/10/12
带电流截止负反馈直流调速系统的静特性
•n •n0
反馈量与给定量不等。存在偏差U= Ugn - Ufn。这种系统
是依靠偏差U不为零为前提工作，反馈量只能减小偏差 而不能消除偏差。
如果U=0，则转速调节器（比例调节器） ASR的输出电 压为零，晶闸管变流器的输出为零，电动机将不能工作。
2••2020/10/12
2）转速负反馈无静差调速系统
当转速负反馈的调速系统中转速调节器采用积分或比例 积分调节器时，由于具有积分控制作用，不仅依靠 U本身，还依靠偏差U的积累进行调节。当系统给 定量与反馈量出现时，开始消除偏差直到U为零， 但积分仍存在，有相应的输出，系统稳定时无静差 。
3 当二者的理想空载转速相同时，闭环系统的静差率为开 环系统的1/(1+K)，可见系统闭环后静差率可显著减 小。
4 当系统的静差率要求一定时，闭环系统可大大提高调速 范围。
5 闭环系统中，转速紧紧跟随转速给定电压变化，另一 方面，对包含在闭环系统前向通道中的各种扰动的 有强烈的抑制作用
5••2020/10/12
四单闭环直流调速系统
2••2020/10/12
2、开环控制系统
下图中，电动机的转速n为被控量（输出量），转速给 定Ugn为系统输入量，当系统输入端给定一个电压Ugn ，电动机就有一个对应的转速。 Ugn增大时，通过触发 器使晶闸管整流装置的控制角减小晶闸管整流装置的 输出增加，电动机的转速升高。
8••2020/10/12
3、按被控量的特点分类 1）连续控制系统 这种系统需要定量的控制被控量，被控量可以连续的被
调整。 2）顺序控制系统 这种控制系统的被控量是开关量。系统按照预先确定的
时间顺序或根据一定的逻辑关系所要求的顺序来进行 控制。 4、其它分类方式 按被控量的名称分类：如电压控制系统，速度控制系统 等等。 按回路多少：单回路、多回路。 按组成元件的特性：线性控制系统、非线性控制系统。