电力拖动与自动控制系统课件 .ppt

电力拖动自动控制系统 —运动控制系统 伺服系统 伺服（Servo）意味着“伺候”和“服从”。 广义的伺服系统是精确地跟踪或复现某个给定过程的控制系统，也可称作随动系统。 伺服系统 狹义伺服系统又称位置随动系统，其被控制量（输出量）是负载机械空间位置的线位移或角位移，当位置给定量（输入量）作任意变化时，系统的主要任务是使输出量快速而准确地复现给定量的变化。 内 容 提 要 伺服系统的特征及组成 伺服系统控制对象的数学模型 伺服系统的设计 9.1伺服系统的特征及组成 伺服系统的功能是使输出快速而准确地复现给定，对伺服系统具有如下的基本要求： (1) 稳定性好 伺服系统在给定输入和外界干扰下，能在短暂的过渡过程后，达到新的平衡状态，或者恢复到原先的平衡状态。 9.1.1伺服系统的基本要求及特征 (2) 精度高 伺服系统的精度是指输出量跟随给定值的精确程度，如精密加工的数控机床，要求很高的定位精度。 (3) 动态响应快 动态响应是伺服系统重要的动态性能指标，要求系统对给定的跟随速度足够快、超调小，甚至要求无超调。 9.1.1伺服系统的基本要求及特征 (4) 抗扰动能力强 在各种扰动作用时，系统输出动态变化小，恢复时间快，振荡次数少，甚至要求无振荡。 伺服系统的特征 9.1.2伺服系统的组成 9.1.2伺服系统的组成 9.1.2伺服系统的组成 9.1.3 伺服系统的性能指标 9.1.3 伺服系统的性能指标 9.1.3 伺服系统的性能指标 9.1.3 伺服系统的性能指标 9.2 伺服系统控制对象的数学模型 9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.1 直流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.2交流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.2交流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.2交流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.2交流伺服系统控制对象的数学模型 9.2.2交流伺服系统控制对象的数学模型 9.3伺服系统的设计 9.3伺服系统的设计 9.3.1调节器校正及其传递函数 PD调节器校正 PI调节器校正 PID调节器校正 9.3.2单环位置伺服系统 9.3.2单环位置伺服系统 9.3.2单环位置伺服系统 9.3.2单环位置伺服系统 9.3.2单环位置伺服系统 9.3.2单环位置伺服系统 9.3.2单环位置伺服系统 9.3.2单环位置伺服系统 9.3.2单环位置伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.3双环伺服系统 9.3.4三环伺服系统 9.3.4三环伺服系统 9.3.4三环伺服系统 9.3.4三环伺服系统 9.3.4三环伺服系统 9.3.4三环伺服系统 9.3.4三环伺服系统 9.3.4三环伺服系统 9.3.5复合控制的伺服系统 9.3.5复合控制的伺服系统 9.3.5复合控制的伺服系统 伺服系统的闭环传递函数 特征方程式 常用的调节器有比例－微分（PD）调节器、比例－积分（PI）调节器以及比例－积分－微分（PID）调节器，设计中可根据实际伺服系统的特征进行选择。 在系统的前向通道上串联PD调节器校正装置，可以使相位超前，以抵消惯性环节和积分环节使相位滞后而产生的不良后果。 PD调节器的传递函数为 如果系统的稳态性能满足要求，并有一定的稳定裕量，而稳态误差较大，则可以用PI调节器进行校正。 PI调节器的传递函数为 将PD串联校正和PI串联校正联合使用，构成PID调节器。 如果合理设计则可以综合改善伺服系统的动态和静态特性。 PID串联校正装置的传递函数为 对于直流伺服电动机可以采用单位置环控制方式，直接设计位置调节器APR。 为了避免在过渡过程中电流冲击过大，应采用电流截止反馈保护，或者选择允许过载倍数比较高的伺服电动机。 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 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 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 伺服系统开环传递函数 系统开环放大系数 图9-9 单位置环控制直流伺服系统结构图 用系统的开环零点消去惯性时间常数最