★采用计算机控制电力传动系统的优越性在于:(1)可显著提高系统性能。
采用数字给定、数字控制和数字检测,系统精度大大提高可根据控制对象的变化,方便地改变控制器参数,以提高系统抗干扰能力(2)可采用各种控制策略。
可变参数PID和PI控制;自适应控制;模糊控制;滑模控制;复合控制。
(3)可实现系统监控功能。
状态检测;数据处理、存储与显示;越限报警;打印报表等。
★数字测速方法:1. 旋转编码器:光电转换;增量式旋转编码器;
脉冲数字(P/D)转换方法:(1)M法—脉冲直接计数方法;(2)T 法—脉冲时间计数方法;(3)M/T法—脉冲时间混合计数方法
M法测速:工作原理:由计数器记录PLG发出的脉冲信号;定时器每隔时间T c向CPU发出中断请求INTt;CPU响应中断后,读出计数值M1,并将计数器清零重新计数;根据计数值M 计算出对应的转速值n。
★计算公式:式中Z为PLG每转输出的脉冲个数;
★M法测速的分辨率:
★M法测速误差率:在上式中,Z 和T c均为常值,因此转速n 正比于脉冲个数。
高速时Z大,量化误差较小,随着转速的降低误差增大,转速过低时将小于1,测速装置便不能正常工作。
所以,M法测速只适用于高速段。
★T法测速:工作原理:计数器记录来自CPU的高频脉冲f0;PLG每输出一个脉冲,中断电路向CPU发出一次中断请求;CPU 响应INTn中断,从计数器中读出计数值M2,并立即清零,重新计数。
★计算公式:
★T法测速的分辨率:
★T法测速误差率:低速时,编码器相★邻脉冲间隔时间长,测得的高频时钟脉冲个数M2多,所以误差率小,测速精度高,故T法测速适用于低速段。
★两种测速方法的比较:M法测速在高速段分辨率强;T法测速在低速段分辨率强。
因此,可以将两种测速方法相结合,取长补短。
既检测T c时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1,又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2,用来计算转速,称作M/T法测速。
★M/T法测速:电路结构
★工作原理:T0定时器控制采样时间;M1计数器记录PLG脉冲;M2计数器记录时钟脉冲。
★计算公式:
★分辨率:
★检测精度:低速时M/T法趋向于T法,在高速段M/T法相当于T法的M1次平均,而在这M1 次中最多产生一个高频时钟脉冲的误差。
因此,M/T法测速可在较宽的转速范围内,具有较高的测速精度。
由于M/T法的计数值M1和M2都随着转速的变化而变化,高速时,相当于M法测速,最低速时,M1=1,自动进入T法测速。
因此M/T法测速能适用的转速范围明显大于前两种。
是目前广泛应用的一种测速方法。
★起动过程分析:
双闭环直流调速系统突加给定电压U*n由静止状态起动时,转速和电流的动态过程示于下图。
1. 起动过程:由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况,整个动态过程就分成图中标明的I、II、III三个阶段。
第I阶段电流上升的阶段(0 ~ t1)突加给定电压U*n 后,I d 上升,当I d小于负载电流I dL 时,电机还不能转动。
当I d ≥I dL后,电机开始起动,由于机电惯性作用,转速不会很快增长,因而转速调节器ASR的输入偏差电压的数值仍较大,其输出电压保持限幅值U*im,强迫电流I d 迅速上升。
直到,I d = I dm ,U i= U*im电流调节器很快就压制I d了的增长,标志着这一阶段的结束。
在这一阶段中,ASR很快进入并保持饱和状态,而ACR一般不饱和。
第II 阶段恒流升速阶段(t1 ~ t2)
在这个阶段中,ASR始终是饱和的,转速环相当于开环,系统成为在恒值电流U*im 给定下的电流调节系统,基本上保持电流I d恒定,因而系统的加速度恒定,转速呈线性增长。
与此同时,电机的反电动势E 也按线性增长,对电流调节系统来说,E 是一个线性渐增的扰动量,为了克服它的扰动,U d0和U c也必须基本上按线性增长,才能保持I d恒定。
当ACR采用PI调节器时,要使其输出量按线性增长,其输入偏差电压必须维持一定的恒值,也就是说,I d应略低于I dm。
恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段。
为了保证电流环的主要调节作用,在起动过程中ACR是不应饱和的,电力电子装置UPE 的最大输出电压也须留有余地,这些都是设计时必须注意的。
第Ⅲ阶段转速调节阶段(t2 以后)
当转速上升到给定值时,转速调节器ASR的输入偏差减少到零,但其输出却由于积分作用还维持在限幅值U*im ,所以电机仍在加速,使转速超调。
转速超调后,ASR输入偏差电压变负,使它开始退出饱和状态,U*i和I d很快下降。
但是,只要I d仍大于负载电流I dL ,转速就继续上升。
直到I d= I dL时,转矩T e= T L ,则d n/d t = 0,转速n才到达峰值(t = t3时)。
此后,电动机开始在负载的阻力下减速,与此相应,在一小段时间内(t3 ~ t4 ),I d < I dL ,直到稳定,如果调节器参数整定得不够好,也会有一些振荡过程
在这最后的转速调节阶段内,ASR和ACR都不饱和,ASR起主导的转速调节作用,而ACR则力图使I d尽快地跟随其给定值U*i,或者说,电流内环是一个电流随动子系统。
综上所述,双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点:(1)饱和非线性控制;(2)转速超调;(3)准时间最优控制。
自动控制系统的动态性能指标包括:跟随性能指标 ;抗扰性能指标。