【教学课件】第1篇直流调速系统.ppt

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1、第1篇 直流调速系统,运动控制系统运用最普遍：自动调速系统直流电动机是最古老的电动机 也是控制性能最好的电动机,第1篇 直流调速系统,重要性及必要性,直流电动机的优点：具有极好的运行性能和控制特性，良好的起、制动性能，易于在广范围内平滑调速。应用：在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到广范应用。长期以来直流调速系统一直占据垄断地位。,第1篇 直流调速系统,引言,直流电机的工作原理和主要结构,第1篇 直流调速系统,1、直流电机的物理模型图解及基本结构,2、直流电机的工作原理：,第1篇 直流调速系统,第1篇 直流调速系统,将直流电

2、动机的工作原理归结如下：将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。电机内部有磁场存在。载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用 f=Blia（左手定则）所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转。,第1篇 直流调速系统,直流电动机的等效电路图,第1篇 直流调速系统,瞬时电压平衡方程式：,当 T 时-n,机械特性曲线图,第1篇 直流调速系统,机械特性：当Ud0不变时，转速随电磁转矩变化而变化的规律,：工作机械系统折算到电动机轴上的总转动惯量。：电动机的角速度,：电动机提供的电磁转矩（动力转矩）：负载对运动力的反抗作用表现为负载转矩（阻力转矩）运动平衡方程：,系统

3、加速系统减速系统恒速,稳定运行的含义：（1）使系统以一定的速度匀速运转；（2）系统受到干扰转速稍有变化时，应保证干扰消 除后仍能以原来的转速运行。要使系统稳定运行，必须使电动机的电磁转矩和负载转矩大小相等，方向相反，相互平衡。即,直流电动机稳定运行时的电压平衡方程：,机械特性：负载的机械特性（工作特性）：同一轴上负载转矩与转速之间的关系。电动机的机械特性：电动机的转速与电磁转矩的之间的关系。,斜率大，特性软斜率小，特性硬,直流调速方法：,根据直流电动机转速方程：,n,Ud0,Id,R,Ke,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

4、构决定的电动势常数；电机在恒定磁通下的电动势转速比,第1篇 直流调速系统,Ce,有三种方法可以调节电动机的转速：（1）调节电枢供电电压 Ud0；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻 R；,第1篇 直流调速系统,（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。,调压调速特性曲线,第1篇 直流调速系统,（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。,调阻调速特性曲线,第1篇 直流调速系统,（3）

5、调磁调速,工作条件：保持电压 U=UN；保持电阻 R=Ra；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。,调压调速特性曲线,第1篇 直流调速系统,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。,第1篇 直流调速系统,第1章速度闭环控制的调速系统,本 章 提 要,速度闭环调速系统的组成及其静特性 转速控制的要求和调速指标无静差调速系统和

6、比例、积分控制规律 电压负反馈电流补偿控制的调速系统,1.1 速度闭环调速系统的组成及其静特性,根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。调速系统的转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，引入转速闭环将使调速系统应该能够大大减少转速降落。,1.1.1 系统组成及其静特性,带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图,a)调节原理,在反馈控制的闭环直流调速系统中，与电动机同轴安装一台测速发电机 SF，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压，与给定电压 相比较后，得到转速偏差电压，经放大器FD放大后产生触发装置CF的控制电压，用

7、以调节晶闸管的触发导通角，从而控制电动机的转速。,晶闸管原理,b)稳态分析条件,下面分析闭环调速系统的稳态特性，以确定它如何能够减少转速降落。为了突出主要矛盾，先作如下的假定：1）忽略各种非线性因素，假定系统中各环节的输入输出关 系都是线性的；2）假定系统开环机械特性是连续的；2）忽略控制电源和电位器的内阻。,c)稳态关系,转速负反馈直流调速系统中各环节的稳态关系如下：,电压比较环节,放大器,电力电子变换器,调速系统开环机械特性,测速反馈环节,其中，,放大器电压放大倍数,触发器和晶闸管整流装置的电压放大倍数,测速反馈系数,理想空载整流电压的平均值,主回路总的等效电阻，包括整流装置内阻、电机电枢

8、电阻 和平波电抗器内阻,根据各环节的稳态关系式可以画出闭环系统的稳态结构图：,d)静特性方程,闭环系统电动机转速与负载电流的稳态关系，称为静特性。,从前述五个关系式中消去中间变量，整理后，即得转速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程式：,闭环系统的开环放大系数,式中，闭环系统的开环放大系数K 为：,含义：相当于在测速反馈电位器输出端把反馈回路断开后，从放大器输入起直到测速反馈输出为止总的电压放大系数，是各环节单独的放大系数的乘积。,电动机环节放大系数为：,注意：闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大不同，故定名为

9、“静特性”，以示区别。,闭环调速系统的静特性：表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系。开环机械特性：在 恒定的情况下，电动机转速与负载电流的稳态关系。,开环机械特性 闭环系统的静特性,1.1.1 反馈控制规律,转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有以下三个基本特征，也就是反馈控制的基本规律，各种不另加其他调节器的基本反馈控制系统都服从于这些规律。,1.应用比例调节器的闭环系统是有静差的控制系统,从静特性分析中可以看出，由于采用了比例放大器，闭环系统的开环放大系数K 值越大，系统的稳态性能越好。然而，Kp=常数，稳态速差就只能减小，却不可能消除。只有 K=，才能使

10、ncl=0，而这是不可能的。因此，这样的调速系统叫做有静差调速系统。实际上，这种系统正是依靠被调量的偏差进行控制的。,反馈控制系统一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从的。,2.闭环系统绝对服从于给定输入,图2 闭环调速系统的给定作用和扰动作用,3.闭环系统对于被包围在负反馈环内的一切主通 道上的扰动作用都能有效地加以抑制,4.对给定电源和反馈检测元件中的误差无力克服,给定精度由于给定决定系统输出，输出精度自然取决 于给定精度。如果产生给定电压的电源发生波动，反馈控制系统无法鉴别是对给定电压的正常调节还是

11、不应有的电压波动。因此，高精度的调速系统必须有更高精度的给定稳压电源。检测精度反馈检测装置的误差也是反馈控制系统无法 克服的，因此检测精度决定了系统输出精度。,调速在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或 平滑地（无级）调节转速；稳速以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种 干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品 质量；加、减速频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的 机械则要求起、制动尽量平稳。,转速控制的要求,1.1.2 限流保护电流截止负反馈,问题的提出 起动时的冲击电流直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对

12、电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许。闭环调速系统突加给定时的冲击电流采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，这样的话电枢电压很快就达到它的最大值，对电动机来说就相当于全压启动。,堵转电流 有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例如，由于故障，机械轴被卡住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬干下去，电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常工作带来不便。,解决办法1）电枢串电阻起动2）引入电流截止负反馈,1)电流负反

13、馈,为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题，系统中必须有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基本不变，就应该引入那个物理量的负反馈。那么，引入电流负反馈，应该能够保持电流基本不变，使它不超过允许值。,+,-,Ud,Id,Rs,Ui,接放大器,a.电流检测与反馈,电枢回路串检测电阻。,电流检测与反馈电路,b.系统稳态结构框图,转速和电流负反馈系统稳态结构框图,c.静特性方程,（1-3）,与转速闭环控制调速系统特性方程相比，式（1-3）多了一项由电流反馈引起的转速降落。,d.稳态特性,采用转速电流负反馈的调速系统静特性,2)电流截止负反馈,考虑到，限流作用只需

14、在起动和堵转时起作用，正常运行时应让电流自由地随着负载增减。如果采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。这种方法叫做电流截止负反馈，简称截流反馈。,a.电流截止负反馈环节,图1-2 电流截止负反馈环节,a）利用独立直流电源作比较电压,M,+,+,-,-,Ud,Id,Rc,VD,Ufi,Ubj,接放大器,M,b)利用稳压管产生比较电压,Uw,M,+,-,Ud,Id,VS,接放大器,M,Ufi,Rc,图1.3 电流截止负反馈环节的I/O特性,图1.4 带电流截止负反馈的闭环直流调速稳态结构框图,n,Ugd,Uk,Ufi,Id,E,Ud

15、0,Ufn,+,-,-,-,Ubj,-,+,+,b.系统稳态结构,Id Rs-Ubj,c.静特性方程与特性曲线,由图1-4可写出该系统两段静特性的方程式。当 Id Idj 时，电流负反馈被截止，静特性和只有转速负反馈调速系统的静特性式相同，现重写于下：当 Id Idj时，引入了电流负反馈，静特性变成,图1-5 带电流截止负反馈闭环调速系统的静特性,静特性两个特点,（1）电流负反馈的作用相当于在主电路中串入 一个大电阻 Kp Ks Rc，因而稳态速降极大，特性急剧下垂。（2）比较电压 Ubj 与给定电压 Ugd 的作用一致，好象把理想空载转速提高到,这样的两段式静特性常称作下垂特性或挖土机特性。

16、当挖土机遇到坚硬的石块而过载时，电动机停下，电流也不过是堵转电流，在上式中，令 n=0，得一般 Kp Ks Rc R，因此,d.电流截止负反馈环节参数设计,Idu应小于电机允许的最大电流，一般取 Idu=（1.5 2）IN 从调速系统的稳态性能上看，希望稳态运行范围足够大，截止电流应大于电机的额定电流，一般取 Idu（1.1 1.2）IN,补充1：拉氏变换,解：设回路电流为i(t)，由基尔霍夫电律可写出回路方程为：,定义：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉氏变换 与输入量的拉氏变换 之比，称为系统的传递函数，即,补充2：传递函数,传递函数的性质,传递函数是复变量S的有理真分式函数，分子多项

17、式的次数 m 低于或等于分母多项的次数n，所有系数均为实数；2)传递函数只取决于系统和元件的结构，与输入信号无关；3)传递函数与微分方程有相通性，可经简单置换而转换；4)传递函数的拉氏反变换是系统的脉冲响应。传递函数是在零初始条件下定义的，它只反应系统的零状 态特性；零初始条件含义要明确。,1)零初始条件下取拉氏变换：,2）传递函数：,速度闭环控制直流调速系统的动态分析,1）速度闭环直流调速系统的动态数学模型,a)晶闸管出发电路及整流装置,构成系统的主要环节是电力电子变换器和直流电动机。不同电力电子变换器的传递函数，它们的表达式是相同的，都是,只是在不同场合下，参数Ks和Ts的数值不同而已。,

18、例：晶闸管整流装置,在进行调速系统的分析和设计时，可以把晶闸管触发和整流装置当作系统中的一个环节来看待。,（1）晶闸管触发和整流装置的放大系数的计算,晶闸管触发和整流装置的放大系数可由工作范围内的特性率决定，计算方法是,晶闸管触发与整流装置的输入-输出特性和的测定,（2)晶闸管触发和整流装置的传递函数,在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间引起的。众所周知，晶闸管一旦导通后，控制电压的变化在该器件关断以前就不再起作用，直到下一相触发脉冲来到时才能使输出整流电压发生变化，这就造成整流电压滞后于控制电压的状况。,最大失控时间计算,失控制时间是随机

19、的，它的大小随发生变化的时刻而改变，最大可能的失控时间就是两个相邻自然换相点之间的时间，与交流电源频率和整流电路形式有关，由下式确定,式中 f-交流电流频率（Hz）；m-一周内整流电压的脉冲波数。,Ts 值的选取,相对于整个系统的响应时间来说，Ts 是不大的，在一般情况下，可取其统计平均值 Ts=Tsmax/2，并认为是常数。也有人主张按最严重的情况考虑，取Ts=Tsmax。表1-1列出了不同整流电路的失控时间。,各种整流电路的失控时间（f=50Hz）见教材P11,传递函数的求取,用单位阶跃函数表示滞后，则晶闸管触发与整流装置的输入-输出关系为：,按拉氏变换的位移定理，晶闸管装置的传递函数为,

20、为了简化，先将该指数函数按泰勒级数展开，则上式变成：,考虑到 Ts 很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节：,（4）晶闸管触发与整流装置动态结构,晶闸管触发与整流装置动态结构框图,b)直流电动机的传递函数,式中 为负载电流。,Tl 电枢回路电磁时间常数(s)，Tm电力拖动系统机电时间常数(s)，,在零初始条件下，取等式两侧的拉氏变换，得电压与电流间的传递函数:,电流与电动势间的传递函数:,动态结构框图,图1-3-8 整个直流电动机的动态结构框图,由图1-3-8可以看出，直流电动机有两个输入量，一个是施加在电枢上的理想空载电压，另一个是负载电流。前者是控制输入量，后者是扰动输入量。如

21、果不需要在结构图中显现出电流，可将扰动量的综合点移前，再进行等效变换，得下图a。如果是理想空载，则 IdL=0，结构框图即简化成下图b。,动态结构图的变换和简化,a.IdL 0,动态结构图的变换和简化（续）,b.IdL=0,直流闭环调速系统中的其他环节还有比例放大器和测速反馈环节，它们的响应都可以认为是瞬时的，因此它们的传递函数就是它们的放大系数，即,放大器,测速反馈,c)控制与检测环节的传递函数,图1-3-9 反馈控制单闭环直流调速系统动态结构框图,n(s),d)单闭环直流调速系统动态结构框图,e)调速系统的开环传递函数,由图可见，反馈控制闭环直流调速系统的开环传递函数是,式中 K=Kp K

22、s/Ce,（1-3-14）,设Idl=0，从给定输入作用上看，闭环直流调速系统的闭环传递函数是,f)调速系统的闭环传递函数,由式（1-3-15）可知，反馈控制闭环直流调速系统的特征方程为,它的一般表达式为,2)反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件,根据三阶系统的劳斯-赫尔维茨判据，系统稳定的充分必要条件是,式（1-3-16）的各项系数显然都是大于零的，因此稳定条件就只要：,或,整理后得,式（1-3-17）右边称作系统的临界放大系数 Kcr，当 K Kcr 时，系统将不稳定。对于一个自动控制系统来说，稳定性是它能否正常工作的首要条件，是必须保证的。,补充说明,稳定是控制系统能够正常运行的首要条件。

23、,1、稳定性定义,定义：设一线性定常系统原处于某一平衡状态，若它瞬间受到某一扰动作用而偏离了原来的平衡状态，当此扰动撤消后，系统仍能回到原有的平衡状态，则称该系统是稳定的。反之，系统为不稳定。线性系统的稳定性取决于系统的固有特征（结构、参数），与系统的输入信号无关。,线性系统稳定的充分必要条件：闭环系统特征方程的所有根都具有负实部.（或者说闭环特征方程的根必须位于S平面的左半平面）,1.2 无静差调速系统和比例、积分控制规律,前几节主要讨论，采用比例（P）放大器控制的直流调速系统，可使系统稳定，并有一定的稳定裕度，同时还能满足一定的稳态精度指标。但是，带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差

24、的调速系统。,本节将讨论，采用积分（I）调节器或比例积分（PI）调节器代替比例放大器，构成无静差调速系统。,问题的提出,采用比例放大器控制的有静差的调速系统，Kp 越大，系统精度越高；但 Kp 过大，将降低系统稳定性，使系统动态不稳定。进一步分析静差产生的原因，由于采用比例调节器，转速调节器的输出为：Uc=Kp UnUc 0，电动机运行，即Un 0；Uc=0，电动机停止。,积分调节器和积分控制规律,1）积分调节器如右图，由运算放大器可构成一个积分电路。根据电路分析，其电路方程为：,C,Usc,1.8 积分调节器原理图,当 初始值为零时，在阶跃输入作用下，对上式进行积分运算，得积分调节器的输出为

25、：,方程两边取积分，得,式中 积分时间常数。,2）积分调节器的特性,Usr,t,Usc,Usr,O,a)阶跃输入时的输出特性,(),L/dB,O,L(),-20dB,1/,O,-/2,b)Bode图,图1.9 积分调节器,Usc,积分调节器的传递函数为：,3）积分调节器的传递函数,4）基于转速负反馈的积分控制规律,如果转速负反馈控制系统采用积分调节器，则控制电压Uk是转速偏差电压U 的积分，即：,如果U 是阶跃函数，则 Uk按线性规律增长，每一时刻 Uk 的大小和 U 与横轴所包围的面积成正比，如下图 a 所示。,图1.10 积分调节器的输入和输出动态过程,a）,为一般函数,a）为阶跃函数 b

26、）为一般函数,由上图可见，在动态过程中，当 变化时，只要其极性不变，即只要仍是，积分调节器的输出 便一直增长；只有达到 时，才停止上升；不到 变负，不会下降。在这里，值得特别强调的是，当 时，并不是零，而是一个终值；如果 不再变化，此终值便保持恒定不变，这是积分控制的特点。,有静差调速系统,当负载转矩由TL1突增到TL2时，有静差调速系统的转速n、偏差电压 Un 和控制电压 Uc 的变化过程示于右图。,图 有静差调速系统突加负载过程,5）比例与积分控制的比较,无静差调速系统,当负载突增时，积分控制的无静差调速系统动态过程曲线示于右图。在稳态运行时，转速偏差电压 U 必为零。如果 U不为零，则

27、Uk 继续变化，就不是稳态了。在突加负载引起动态速降时产生U，达到新的稳态时，U 又恢复为零，但 Uk 已从 Uc1 上升到 Uc2，使电枢电压由 Ud1 上升到 Ud2，以克服负载电流增加的压降。在这里，Uk 的改变并非仅仅依靠 U 本身，而是依靠 Ugd 在一段时间内的积累。,图 积分控制无静差调速系统 突加负载时的动态过程,将以上的分析归纳起来，可得下述论断：比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状；而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。,比例积分控制规律,上一小节从无静差的角度突出地表明了积分控制优于比例控制的地方，但是另一方面，在控制的快速性上，积分控制却又不如比例控制。如

28、图所示，在同样的阶跃输入作用之下，比例调节器的输出可以立即响应，而积分调节器的输出却只能逐渐地变。,1.4.5 两种调节器I/O特性曲线,那么，如果既要稳态精度高，又要动态响应快，该怎么办呢？,把比例和积分两种控制结合起来形成比例积分控制，行不行？,1）PI 调节器,在模拟电子控制技术中，可用运算放大器来实现PI调节器，其线路如下图所示。,图1.10 比例积分（PI）调节器,2）PI 的输入输出关系,按照运算放大器的输入输出关系，可得：,式中 PI调节器比例部分的放大系数；PI调节器的积分时间常数。,由此可见，PI调节器的输出电压由比例和积分两部分相加而成。,3）PI调节器的传递函数,当初始条

29、件为零时，取上式两侧的拉氏变换，移项后，得PI调节器的传递函数:,图1.11 PI调节器输出响应,无静差直流调速系统及其稳态参数计算,系统组成 工作原理 稳态结构与静特性 参数计算,(1)系统组成,图1.12 无静差直流调速系统示例,(2)工作原理,图1.12所示是一个无静差直流调速系统的实例，采用比例积分调节器以实现无静差，采用电流截止负反馈来限制动态过程的冲击电流。TA为检测电流的交流互感器，经整流后得到电流反馈信号。当电流超过截止电流时，高于稳压管VS的击穿电压，使晶体三极管VBT导通，则PI调节器的输出电压接近于零，电力电子变换器UPE的输出电压急剧下降，达到限制电流的目的。,(3)稳

30、态结构与静特性,当电动机电流低于其截止值时，上述系统的稳态结构图示于下图，其中代表PI调节器的方框中无法用放大系数表示，一般画出它的输出特性，以表明是比例积分作用。,图1.13 无静差直流调速系统稳态结构框图（Id Idcr）,无静差系统的理想静特性如右图所示。当 Id Idcr 时，电流截止负反馈起作用，静特性急剧下垂，基本上是一条垂直线。整个静特性近似呈矩形。,O,Id,Idcr,n1,n2,nmax,n,图1.4.11 带电流截止的无静差直流调速系统的静特性,(4)稳态参数计算,无静差调速系统的稳态参数计算很简单，在理想情况下，稳态时 Un=0，因而 Un=Un*，可以按式（1-4-2）

31、直接计算转速反馈系数,式（1-4-2）,电流截止环节的参数很容易根据其电路和截止电流值 Idcr计算出。PI调节器的参数 Kpi和可按动态校正的要求计算。,带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图,1.3 电压负反馈电流补偿控制的调速系统,电压负反馈调速系统,（1）系统原理图,图1.3.1 电压负反馈调速系统原理接线图,（2）稳态结构图,图1.3.2 电压负反馈调速系统稳态结构图,注：Rs晶闸管整流装置的内阻，Ra电动机电枢电阻。,电压负反馈调速系统的静特性方程：,其中：,带电流正反馈的电压负反馈调速系统,图1.3.3 带电流正反馈的电压负反馈调速系统原理图,带电流正反馈的电压负反馈调速系统,图

32、1.3.4 带电流正反馈的电压负反馈调速系统稳态结构图,Ugd,DU,Kp,Ks,Id,Ri+Rs,Ra,n,-,Ufu,g,E,Ud,Ud0,Uk,+,+,+,+,Ufi,带电流正反馈的电压负反馈调速系统的静特性方程：,其中：,定义电流反馈系数：,全补偿条件：,令,则,即,其中 叫做全补偿的临界电流反馈系数,欠补偿,过补偿,如果取消负反馈，仅采用电流正反馈的补偿控制，则静特性方程变为：,此时，全补偿条件为：,1电压负反馈加电流正反馈，全补偿2欠补偿 3过补偿4只有电压负反馈5开环系统,总结：由被调量负反馈构成的反馈控制和有扰动量正反馈构成的补偿控制，实行只不同的两种控制规律。反馈控制：只能使

33、静差减小；自动调节的作用；能抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动。补偿控制：完全消除静差；需要参数配合；只能补偿某一种扰动。,电动势负反馈,如果：,电流补偿控制调速系统的动态数学 模型和稳定性分析,只有电流正反馈的调速系统的动态结构图,系统的闭环传递函数为：,即,结论：只有电流正反馈的调速系统的临界稳定条件才是其静特性的全补偿条件。如果过补偿，系统便不稳定。,系统临界稳定条件：,结论：电流正反馈可以用来补偿一部分静差，以提高调速系统的稳态性能。但是，不能指望电流正反馈来实现无静差，因为这是系统已经达到稳定的边缘。,本章小结,学习和掌握直流调速方法学习和掌握直流调速系统：系统组成系统分析（静

34、态性能、动态性能）,重点掌握：转速负反馈调速系统及其静特性转速负反馈调速系统及其动态分析,采用P调节器的速度闭环调速系统,直流电动机,带电流截至负反馈闭环调速系统,采用PI调节器的无静差闭环调速系统,电压负反馈闭环调速系统,带电流正反馈的电压负反馈闭环调速系统,三种调速方法,反馈控制规律,解决启动和堵转时电流过大的问题,消除静差,简化结构,弥补电枢压降,本章作业：,1)你了解运动控制的应用吗？请举例说明运动控制系统的应用场合（至少两例），并说明运动控制系统的发展方向。2）反馈控制有哪些基本规律？3）在直流调速系统中，改变给定电压是否能够改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调整反馈电压的分压比，是否能够改变转速？为什么？4）电流截止负反馈是怎样起到限流保护作用的？,本章作业（续）：,5）积分调节器和比例调节器各有哪些优缺点？它们的输入输出关系有什么不同？6）如果负反馈信号线的极性接反了，对调速系统的运行将产生什么后果？7）采用电流正反馈可以有效地补偿电压负反馈调速系统的稳态转速降落。但在应用中，总是采用欠补偿而不采用过补偿，这是为什么？,