馮玉龍

【摘 要】這篇文章是通過CAD這個(gè)軟件通過LISP進(jìn)行了一個(gè)二次開發(fā)，然后形成了一個(gè)對(duì)電路有控制作用的電路。這個(gè)電路和平時(shí)的電路不盡相同，它包含著CAD交互式環(huán)境。電力拖動(dòng)系統(tǒng)在我們國(guó)家已經(jīng)發(fā)展的比較完善了，而且在一些工業(yè)發(fā)展中應(yīng)用的非常廣泛。在這種系統(tǒng)中，直流電動(dòng)機(jī)能夠在一個(gè)比較大的范圍之內(nèi)進(jìn)行平滑的調(diào)速，而且起動(dòng)性能和制動(dòng)性能都比較好，最重要的是現(xiàn)在直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展的非常完善了，研究起來比較方便。

【關(guān)鍵詞】直流拖動(dòng)系統(tǒng)；反饋；雙閉環(huán)

現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)的控制理論都有了比較好的發(fā)展，其中電力拖動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候其內(nèi)容主要是現(xiàn)代控制理論，但是其中也包含有一些古典的控制理論，這樣這兩種控制理論可以相互配合，把各自的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來，怎樣才能夠?yàn)殡娏ν蟿?dòng)控制系統(tǒng)創(chuàng)造出更好的運(yùn)行環(huán)境是我們這篇文章講解的主要內(nèi)容。我們?cè)谘芯侩娏ν蟿?dòng)系統(tǒng)的時(shí)候首先要從電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行開始研究，一般電力拖動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用到的都是直流電動(dòng)機(jī)，因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和制動(dòng)性能都比較好，而且研究的也比較完善，因此在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中基本都是在用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力元件。

1.雙閉環(huán)系統(tǒng)的工作原理和組成

在這種系統(tǒng)中設(shè)置有電流調(diào)節(jié)器以及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器等電力元件，因?yàn)檫@兩種元件在電路中可以起到電流負(fù)反饋的最用和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的作用，在系統(tǒng)中兩者一定要按照串聯(lián)的方式進(jìn)行聯(lián)接，換句話說就是，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出部分完全可以作為電流調(diào)節(jié)器的輸入部分，還有一種電氣元件叫做晶閘管整流器，這各元件必須要由電流調(diào)節(jié)器的輸出部分進(jìn)行觸發(fā)，這樣晶閘管整流器才能夠發(fā)揮出它應(yīng)有的作用。電流環(huán)在雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)當(dāng)中處于內(nèi)環(huán)，而轉(zhuǎn)速環(huán)在雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)的外環(huán)部分。為了能夠有一個(gè)比較好的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能，雙閉環(huán)系統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)器使用的是PI調(diào)節(jié)器，而且轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)用的也是PI調(diào)節(jié)器，其他的一些主要的電氣元件使用的也都是這種調(diào)節(jié)器，因?yàn)檫@種調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在具體的系統(tǒng)運(yùn)行過程中不容易出現(xiàn)差錯(cuò)，最重要的是可以保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

2.起動(dòng)過程中的幾個(gè)特點(diǎn)

2.1飽和性控制

在這個(gè)系統(tǒng)中有一個(gè)電氣元件成為ASR，這種元件在工作的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)飽和狀態(tài)和非飽和狀態(tài)，正是由于這個(gè)元件的這種工作特點(diǎn)，所以系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中也會(huì)有兩種狀態(tài)。如果這個(gè)元件處于飽和狀態(tài)，那么轉(zhuǎn)速環(huán)就會(huì)處于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)為恒定電流值的單筆換系統(tǒng)；如果這個(gè)元件處于非飽和狀態(tài)，那么這時(shí)候系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)會(huì)是一個(gè)閉環(huán)，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)是一個(gè)沒有靜差的調(diào)速系統(tǒng)，與此同時(shí)電流內(nèi)環(huán)也會(huì)呈現(xiàn)成一個(gè)電流隨動(dòng)性系統(tǒng)。飽和非線性控制的特點(diǎn)就是：在不同的狀態(tài)下會(huì)表現(xiàn)出不同的線性特性。對(duì)此我們不能夠只是簡(jiǎn)單的去進(jìn)行理論的線性分析然后就去著手設(shè)計(jì)這種系統(tǒng)，我們可以應(yīng)用部分線性化的原則對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析。當(dāng)分析到系統(tǒng)的過渡過程的時(shí)候，一定要注意系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的初始狀態(tài)，其實(shí)判斷這個(gè)狀態(tài)還是比較簡(jiǎn)單的，因?yàn)樵谶@個(gè)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中上一個(gè)階段的終止?fàn)顟B(tài)其實(shí)就是后面一個(gè)階段的起始狀態(tài)。

2.2時(shí)間控制比較精準(zhǔn)

在起動(dòng)過程中最主要的就是第二階段，也就是恒定電流加速階段，這個(gè)階段最明顯的特征就是電流一直都不會(huì)發(fā)生改變，通常來說是系統(tǒng)允許的最大值，這樣可以把電動(dòng)機(jī)的過載能力很好地表現(xiàn)出來，而且電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)的時(shí)候也會(huì)比較快。在這個(gè)階段，電流處于一個(gè)受限制的環(huán)境，不過這個(gè)階段是電流受到限制的最短的一個(gè)階段。

2.3轉(zhuǎn)速的調(diào)整

因?yàn)槲覀儾捎玫氖秋柡头蔷€性的控制方法，所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，就會(huì)自動(dòng)的進(jìn)入到第三個(gè)階段的調(diào)速階段，這時(shí)候一定要使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器處在非飽和狀態(tài)。我們可以根據(jù)PI調(diào)節(jié)器的一些特性，在這個(gè)階段讓轉(zhuǎn)速處于超調(diào)的狀態(tài)，而且要調(diào)整ASP裝置的輸入偏差電壓，要把這個(gè)電壓值調(diào)整為負(fù)值，只有這樣做才能夠讓這個(gè)裝置退出飽和狀態(tài)。也就是說在雙閉環(huán)調(diào)節(jié)中，由于應(yīng)用了PI調(diào)節(jié)器，所以系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)肯定會(huì)出現(xiàn)超調(diào)的現(xiàn)象。

3.兩種控制理論結(jié)合

這篇文章把現(xiàn)代的控制理論和古典的控制理論結(jié)合起來了，根據(jù)這種理論提出了一個(gè)新型的方法，在這種理論中，其主要思路還是根據(jù)現(xiàn)代的方式去進(jìn)行的，然后通過一些手段把現(xiàn)代控制理論和古典控制理論進(jìn)行了一個(gè)全面地比較，然后把古典控制理論中比較好的部分應(yīng)用到了這種方法中。由于這種新型的方法是綜合兩種控制理論的長(zhǎng)處，所以在進(jìn)行調(diào)速的時(shí)候一些參數(shù)和指標(biāo)會(huì)變得更加自由，而且在進(jìn)行控制的時(shí)候也變得更加順暢。這種方法可以對(duì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)控制進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如隨動(dòng)系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)以及位置控制系統(tǒng)這些會(huì)經(jīng)常用到的一些系統(tǒng)。這篇文章主要講解的是直流調(diào)速系統(tǒng)，因?yàn)檫@個(gè)調(diào)速系統(tǒng)是我們?cè)谶M(jìn)行生產(chǎn)的過程中用到的最多的系統(tǒng)，同時(shí)也是最關(guān)鍵的系統(tǒng)之一。

3.1建立動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)模型

因?yàn)槲覀円獙?duì)調(diào)速系統(tǒng)地穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行分析，而且還要對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析，所以我們應(yīng)該去根據(jù)相關(guān)的物理學(xué)知識(shí)建立起相應(yīng)的動(dòng)態(tài)圖表和相應(yīng)的微分方程，這些都對(duì)系統(tǒng)的研究有比較大的幫助，因?yàn)橹挥羞@樣才能夠把系統(tǒng)的傳遞函數(shù)求出來，之后才能夠把比較分散的各個(gè)部分綜合到一起，只有把系統(tǒng)的傳遞函數(shù)找出來之后才能夠進(jìn)行下面的研究?jī)?nèi)容。

3.2直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型

在額定勵(lì)磁之下的直流電動(dòng)機(jī)可以簡(jiǎn)化在圖紙上，那就是它的等效電路。在這個(gè)等效電路中電樞回路中的電感和電阻必須要出自同一個(gè)生產(chǎn)廠家，因?yàn)橹挥羞@樣才能夠把直流電動(dòng)機(jī)的一些性能完美的表達(dá)出來，才能夠達(dá)到構(gòu)建這種數(shù)學(xué)模型的目的。

4.結(jié)語

總而言之，現(xiàn)在在全世界范圍內(nèi)電力拖動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)上的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛了，在這個(gè)系統(tǒng)中又包括隨動(dòng)系統(tǒng)、直流調(diào)速系統(tǒng)以及位置系統(tǒng)等比較重要的幾個(gè)系統(tǒng)。我們通過對(duì)電力拖動(dòng)控制進(jìn)行仔細(xì)的學(xué)習(xí)之后，了解到了現(xiàn)在的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)還存在著一定的缺陷，我們必須能夠把這些缺點(diǎn)及時(shí)的進(jìn)行處理，這也是能夠保障工業(yè)生活的必然要求。 [科]

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