2021年度自动控制系统讲义.ppt

文档介绍：绪 论
自动控制系统
2021/1/31
1
一 学科性质
是一门与生产紧密相关的专业课程，是电气传动及其自动化学科（研究方向）的基础性课程。也叫电力拖动自动控制系统、运动控制系统。
二 课程任务
为电力拖动机械设备选择配套的电气传动系统及其自动控制装置。
自动控制系统
2021/1/31
2
三 教材的选用
中国矿业大学出版社出版，余发山教授主编的《自动控制系统》。
特点：
精辟、简约；
偏重于直流部分；
交流部分以变频调速为重点，符合调速的发展方向。
自动控制系统
2021/1/31
3
四 学****重点
理论技能
直流调速系统（第1、2、3章）
变频调速系统（第6章）
实验技能
双闭环直流调速系统的调试与机械特性的测试
*以基本概念、基本原理和实验的基本技能的学****为重点，侧重于系统的组成和工作过程、特性分析的理解和掌握。
自动控制系统
2021/1/31
4
五 自动控制系统的发展概况
直流传动和交流传动在19世纪中期限后诞生；
20世纪前、中期形成公认的格局：80%的不变速系统都采用交流传动，20%调速系统一般采用直流调速；
发展历史
自动控制系统
2021/1/31
5
20世纪70年代的能源危机促使世界各国开始重点研究交流调速系统；
随着三大技术的发展，交流调速系统在性价比上也逐渐优于直流调速系统，目前，新的格局已经形成：交流调速系统上升到主导地位，并将逐步取代直流调速系统。
自动控制系统
2021/1/31
6
直流调速系统和交流调速系统的比较
直流电机的弱点：存在机械式换向器和电刷
制造工艺复杂，费时费料，成本增加；
换向器的换向能力限制了电机的容量和速度；
电刷火化和环火限制了直流电机的安装环境；
转子散热条件差，电机效率低；
换向器和电刷的磨损使电机可靠性低，维修量大。
交流调速系统较直流调速系统的主要优点在于交流电机较直流电机的优点：
自动控制系统
2021/1/31
7
交流电动机在低成本、高速、大容量、恶劣环境可使用、维修量小等方面明显优于直流电动机；
随着功率器件的发展，交流调速系统的成本也会大幅度降低；
实际上，直流电动机较交流电动机仅存在调速性能好，控制简单等优点。
自动控制系统
2021/1/31
8
交流电机的数学模型造成了转矩控制的困难;
交流电机是一个MIMO、非线性、强耦合且时变的控制对象
转矩公式：Td＝CTφmIrcosθr
调速装置中器件的发展阶段的限制了交流调速的发展；
交流调速系统精度和成本的限制。
很难在短期内达到直流调速系统的精度
高成本、高价格往往使新用户望而却步
交流调速系统的难点和复杂性
自动控制系统
2021/1/31
9
以节能为目的的改恒速为调速
以少维护、安全为目的取代直流调速系统
直流调速难以实现的领域
大电流
高转速
恶劣环境
要求长期运转
交流调速系统的主要应用方向
自动控制系统
2021/1/31
10