维修电工技师培训教材-ppt课件.ppt
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1、机械工业技师考评培训教材机械工业技师考评培训教材编审委员会 编培训要点 本章应重点掌握自动控制系统的基本概念,自动调速系统的性能指标,各种调节器的基本控制规律、特点和应用知识。自动控制 是指在人不直接参与的情况下,利用控制装置使被控对象(如机器、设备或生产过程)自动地按照预定的规律运行或变化。自动控制系统 是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统,一般是由控制装置和被控对象组成的。定义分类 是研究自动控制共同规律的技术科学。经典控制理论现代控制理论 以传递函数为基础,主要研究单输入、单输出的反馈控制系统,采用的主要研究方法有时域分析法、根轨迹和频率法。 以状态空间法为基础,主要研究多变量
2、、变参数、非线性、高精度及高效能等各种复杂控制系统。1) 被控对象 是一个设备,由一些机械或电器零件组成,其功能是完成某些特定的动作,这些动作通常是系统最终输出的目标。2) 系统 系统是由一些部件所组成的,用以完成一定的任务。3) 环节 是系统的一个组成部分,它由控制系统中的一个或多个部件组成,其任务是完成系统工作过程中的局部过程。4) 扰动 是一种对系统的输出量产生反作用的信号或因素。若扰动产生于系统内部,则称为内扰;若其来自于系统外部,则称为外扰。5) 反馈控制 在有扰动的情况下,反馈控制有减小系统输出量与给定输入量之间偏差的作用,而这种控制作用正是基于这一偏差来实现的。1.按系统的结构特
3、点分 恒值控制系统 随动系统 程序控制系统 线性控制系统 非线性控制系统 开环控制系统 闭环控制系统 复合控制系2.按输入量的特点分3.按输出量与输入量间的关系分特征:系统中没有反馈环节,作用信号从输入到输出是 单一方向传递的。1. 开环控制系统特征:系统中存在反馈环节,作用信号按闭环传递,系统的 输出量对控制作用有着直接影响。1. 闭环控制系统前向通路:信号从输入端沿箭头方向,到达输出端的传输通路。主反馈通路:系统输出量通过测量装置反馈到输入端的传输通路。主回路(主环):前向通路与主反馈通路一起构成主回路(主环)。 是决定一个自动控制系统能否实际应用的首要条件。稳定性是就动态过程的振荡倾向和
4、系统重新恢复平衡工作状态的能力而言的。 是对稳定系统过渡时间的长短而言的。过渡过程持续时间长,说明系统的快速性差、响应迟钝,将使系统受控量长久地出现偏差。 是指系统过渡到新的平衡状态后,其最终保持的精度。它反映了系统在动态过程后期的性能。一般自动控制系统要求被控量与其期望值的偏差是很小的。1. 稳定性2. 快速性3. 准确性1. 静态性能指标1) 调速范围D2) 静差率s3) 调速平滑性4) 稳态误差(静差)2. 动态性能指标1) 最大超调量2) 上升时间tr3) 调节时间ts4) 振荡次数N是指在调节时间内,输出量在稳定值上下摆动的次数。 是指从系统受到输入量作用开始到系统的转速进入偏离稳定
5、值n1的(25)%区域所需要的时间 是指系统在输入量作用下,系统的转速从零上升到第一次到达稳定值n1所经过的时间。 开环电压放大倍数高,加入电压深度负反馈后,可获得 高稳定度的电压放大倍数 运放输入端的各种信号是并联输入进行电流叠加的,调整 方便,易于组成各种类型的调节器 运放输入阻抗高,故其外部输入电路的电阻对运放工作 影响小 运放输入端各输入信号共地,干扰小 运放输出端可采用钳位限幅或接地保护,使系统工作安全 可靠自动调节系统中常采用集成运放构成系统的调节器。主要优点1. 比例( P )调节器式中 KpP调节器的比例系数。Uo输出信号2. 比例控制的特点 作用及时、快速、控制作用强,而且K
6、p值越大,系统的静特性越好、静差越小。比例控制 是指系统的输出量与输入量(即偏差量)成比例的控制,简称P控制。Ui输入信号1. 积分( I )调节器式中 KII 调节器的积分常数; I调节器的积分时间, =1/KI。2. 积分控制的特点 可以消除输出量的稳态误差,能实现无静差控制,这是积分控制的最大优点。积分控制 是指系统的输出量与输入量对时间的积分成正比例的控制,简称I控制。1. 比例积分( PI )调节器式中 比例控制的输出; 积分控制的输出; 比例积分调节器的积分时间,TI=KP / KI。比例积分控制 是把比例控制和积分控制作用结合起来。比例积分控制简称为PI 控制。2. 比例积分控制
7、的特点1) 系统动态响应速度快;系统基本上无静差。2) 减小超调量,降低系统的动态响应速度。1. 比例积分微分(PID)调节器比例积分微分控制 是把比例、积分、微分三种控制规律结合起来。比例积分微分控制,通常简称为PID控制。2. 比例积分微分控制的特点1) 不但可以实现控制系统无静差,而且具有比PI控制更快的动态响应速度。2) PID调节器是一种较为完善的调节器,其参数主要有比例系数Kp、积分时间TI和微分时间TD,三者必须根据被控对象的特性正确配合,才能充分发挥各自优点,满足控制系统的要求。1. 实用调节器电路内限幅电路外限幅电路2. 电子调节器的基本调试步骤1) 检查电源电压2) 调零与
8、消振3) 调整对称性及输出限幅4) 观察调节器的输出波形培训要点 本章应重点掌握各种直流和交流调速系统的基本组成、工作原理、性能特点及应用知识。调速方法:电枢回路串电阻调速、弱磁调速和调压调速。组成:有异步电动机调速和同步电动机调速两大部分。调速方法:即变极调速、变转差率调速、变频调速。优点:交流调速系统与直流调速系统相比,具有容量大、 转速高、耐高压、节能、经济、可靠等优越性。1. 工作原理转速负反馈有静差直流调速系统原理图1. 工作原理 当负载突然发生变动时,电动机转速会随之发生变化,系统就将进行自动调速。 例如,当TL增大时,转矩的不平衡将引起转速降落,该系统的自动调速过程如下:2. 系
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