《自動化技術中的進給電氣運動》及學科學習筆記二

2022-08-15 14:03:16 字數 2207 閱讀 4059

《自動化技術中的進給電氣運動》

知識要點:

本節主要以不可調節電氣傳動系統為例,介紹了系統在時間域的靜態和動態特性以及電氣系統對於簡單訊號的響應。

1.採用微分方程分析系統

對於只有乙個輸入和輸出的線性系統都可表示成如下的微分方程形式。其中u為輸入,v為輸出,且對於實際系統有m≤n。

以不可調電氣傳動系統為例,列出系統的機械和電氣微分方程。

聯立(2)(3)(4)(5)並引入傳動系統電氣時間常數tel a,並進行定標處理,得到系統的二階微分方程

(i)t=0時刻,利用極限研究法推導上微分方程,根據規律得知,此時當出現乙個輸入量躍變時輸入量表現出乙個有限的上公升速度。即啟動瞬時角速度ω

m從乙個穩定值轉變成另乙個穩定值。

(2)考慮t趨近於0時,上式中關於t的導數項變為0,得到

(8)結論:對於乙個不可調速系統,系統穩定時乙個接入的負載轉矩會產生乙個角速度的固定偏差。

2.系統的動態響應

這裡要注意的是過渡函式的概念,在教材中有關於過渡過程的介紹:當系統中電動機的轉矩或者負載轉矩發生變化的時候,系統經歷的乙個穩定運轉狀態變化到另乙個穩定狀態的變化過程。而這裡過渡函式的概念是針對於輸出訊號的變化與輸入躍變的高度聯絡在一起行成的。對於階躍響應,若tel a遠小於tmech a,ml=0,

(7)式化簡為

(9),由微積分知識可以得到此方程的解,

(10)

其實按照簡化的微分方程序也可以得知此時引數的變化特徵是一階延時系統。

使用過原點的切線求得的時間常數往往不準確,可以採用測量乙個瞬時值並帶入上式計算的方法求解。

斜坡響應適用於大慣量的系統或者在階躍訊號可能會引發危險性振盪,並且微分特性只能採用斜坡響應測量出來。單位脈衝響應的可以用來測量積分系統,同時可以用來得出簡單系統的傳遞函式。

主要難點:

a.採用微分方程簡化的方法分析系統的特性需要一定的數學功底,特別是針對部分必要引數的簡化。

b.關注自己研究的引數之間的方程聯絡,可能只需要等效成乙個二階甚至是一階系統,但是可能遺漏引數之間的相互影響。

《控制系統設計指南》

知識要點:

這兩個章節是控制理論頻域研究方法的簡介。控制系統主要分為乙個控制律與功率變換器,控制系統一方面按照需要改變系統的狀態,另一方面又要克服擾動。採用頻域研究的方法避免了對複雜微分方程的求解,使得微分方程組變成了頻域分析的工具。我們通常分析的系統都是線性系統,具有均一性、疊加性、時不變性。但是許多元器件並不是線性元件,這時候就需要採用補償環節以減小非線性環節對系統分析造成的影響。系統主要的效能指標有增益相位,這些在頻域分析的時候通常採用bode圖表示。系統對於不同的頻率的輸入訊號的響應的增益不同,通常來說隨著輸入訊號的頻率公升高,系統的增益逐漸降低,高出一定的頻率範圍系統甚至會不再響應。

主要疑點:ⅰ.

將書中電動機的定子作為轉子,轉子作為定子是否可行?我覺得這樣可以使電動機的慣量變大,增大動態轉矩。ⅱ.

可調電氣傳動系統與不可調電氣傳動系統的區別是什麼?ⅲ.

(9)式得來的前提條件是假設ml=0,然而此時ml

對於時間的微分項不一定也為0,式子(7)中最後一項為什麼可以消去?ⅳ.

時間域研究系統的啟動瞬時和穩定狀態時相對簡單,但是研究任意瞬時的時候就要考慮求解微分方程,這是不是意味著目前還只能通過實驗測定而不能**複雜系統在某個特定時刻的執行狀態?

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