电力拖动自动控制系统_学习笔记1
一章：闭环控制直流调速系统
1.可控直流源（G-M系统，可以四象限运行，G给待调速电机M供电，调节G的励磁改变其输出电压，从而调节M转速）、静止可控整流器（V-M系统，可以不需要大功率控制，动态性能耗；但1不可反向运行，需采用正反两组全控电路，2低速运行时谐波大，电网电压畸变，需要外加无功补偿和滤波装置）、直流斩波/脉宽调制变换器（直流斩波、PWM变换器）
2.V-M系统：
2.1 用触发脉冲相位角控制整流平均电压（整流、逆变状态；最大相移角）；
2.2 电流脉动（断续与连续，尽量避免断续）
2.3 抑制电流脉动措施（增加相数、多重化技术、加平波电抗器）
2.4 机械特性：n=f(Id)，电流连续（断续）特性硬（软）
2.5 晶体管装置的放大系数和传递函数：Ud=f(Uc)，斜率为放大系数，纯滞后环节
3.直流脉宽调速系统
3.1 PWM变换器工作状态、电流波形（左图降压斩波、中图可制动不可逆、右图桥式可逆PWM）
3.2 机械特性
3.3 数学模型
3.4 电能回馈与泵升电压：整流器与滤波电容中间加入限流电阻，避免损坏二极管；小负载系统中可以通过电容器限制泵升电压。
4.反馈控制闭环系统稳态分析
4.1 转速要求，调速指标（调速范围，静差率：衡量负载变化时转速稳定度，）
4.3 闭环调速系统（需要电压放大器、检测与反馈装置：测速电机输出电压信号与设定值比较，放大信号差值作为UPE系统输入，输出直流信号作为电动机输入电压）、静态特性（机械特性硬，静差率小，静差率一定调速范围大于开环）
4.5 反馈控制（仅采用比例放大的反馈仍存在静差，具有较好抗扰性，精度依赖于反馈和给定，为提高精度可以采用光电码盘等）
4.7 限流保护（电流截止负反馈：全压起动时，电流冲击大，在起动和堵转时引入电流负反馈）：硬件（右上图，在回路中串入小电阻，采集电阻两端电压与比较电压作用决定负反馈二极管的通断）和软件（用微机软件语句实现电流控制）。
下图给出了带电流截止负反馈闭环以及加入负反馈后的电流特性。电流负反馈相当于在主电路中串入一个大电阻。
5.反馈控制闭环系统动态分析：通过电压及动力方程推导出电压电流、电流电势之间关系，经过拉普拉斯变换得到传递函数，绘制直流电动机的结构框图（理想空载Ud0、负载电流Idl作为控制输入量和扰动量）；再加上反馈控制，得到闭环调速系统的动态结构框图，推出开环、闭环传递函数，进一步判断系统稳定性。
5.3 动态矫正：常用串联矫正和反馈矫正；PD（超前矫正提高稳定裕度、快速，精度差）、PI（滞后矫正，稳定，慢）、PID（性能好，结构复杂）；模拟控制时可以用运放实现PI调节器的功能，可以用MATLAB完成PI调节器的参数优化。
6.PI控制的无静差调速系统：稳态精度高、动态响应快（与模电知识结合）。
7.电压反馈电流补偿调速系统：测速装置要求高，可用电压负反馈代替转速负反馈（高电压需隔离），电流补偿（负载增大时，降速，电流正反馈增加，补偿转速降落）及补偿后的稳定条件。
二章 转速、电流双闭环（目的：理想起动）
一章给出了电流负反馈，难以满足较高的动态性能需求；理想起动、制动过程：过度过程保持电流（转矩）为允许最大值（不变），使电机最大加速度起动，达到稳定转速后，电流下降，转矩与负载平衡，进入稳态运行；转速（ASR外环PI）、电流（ACR内环PI）两种负反馈同时作用。
1.双闭环静态特性：负载电流小于Idm时转速无静差，转速负反馈其主要作用；电流大于Idm时，转速调节器饱和输出，转速环开环，电流调节器起主要作用变为单环控制
2.数学模型，动态分析：
2.2启动过程：给出了双闭环起动的三个阶段（1电流上升阶段：加电压后，初期转速上升较慢，电枢电流Id迅速上升至Idm，ASR进入饱和状态；2恒流升速阶段：ASR饱和，转速环开环，电流不变，转速线性增长；3转速调节阶段：(t2-t3)转速上升到给定值后，ASR退出饱和状态,积分作用下转速仍然上升至Id小于负载电流IdL、(t3-t4)ASR不饱和起主导作用调节转速，最终转速进入稳定区）
2.3 抗扰性能（抗负载-转速调节器、电网扰动-电流调节器）
3.工程设计（先选调节器结构：I型(跟随性能好)/ II型系统(抗干扰强)-稳态性能，再确定调节器参数-动态性能）（PID设计，先内环后外环）
3.6 调节器结构选择：I型(跟随性能好)/ II型系统(抗干扰强)，先确定控制对象的传递函数，选择控制类型（I型/II型），最后合理选择调节器形式p73；传函近似处理：高频段小惯性环节、高阶系统的降价近似处理以及低频大惯性环节的近似处理。
4.工程方法设计双闭环调节器：增加了电流、转速采样的低通滤波环节（惯性环节，使交流分量不影响调节器的输入，但延迟了反馈信号），为了平衡延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节-给定滤波环节。
4.1 电流调节器设计：1结构框图化简（忽略反电势动态影响、等效为单位负反馈系统、近似处理为小惯性环节），2结构器选择：电流环以跟随性能为主，选用I型系统，根据控制类型选择调节器（此处为PI型调节器，调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消）；3参数计算：只需要确定比例系数K（根据超调量）；4电流调节器的实现（右下图）。
4.2 转速调节器设计：1将电流环等效为闭环传函；2结构器选择：负载扰动作用点前有积分环节（为了实现转速无静差，包含在ASR中），扰动后本身有积分环节，所以设计为II型，ASR采用PI调节器；3调节器参数计算：h取5，按II型系统参数计算；4转速调节器实现（右下图）。
4.3 转速调节器退饱和时转速超调量：计算超调的捷径（需要再看）
5.转速超调抑制：转速负反馈微分。
6.弱磁控制直流调速系统
三章 直流系统的数字控制-微处理器控制（离散化、数字化）（模拟量-采样为离散模拟量-AD-DA）
1.量化精度、采样频率（合适采样频率，过低精度差、过高累计误差）、输入输出（给定量可以为数字/模拟；转速、电压电流检测（模拟精度不高）；输出：可数字，可模拟）
2.硬件：主回路、检测回路、故障综合、单片机；软件：主程序、初始化子程序、中断服务子程序（故障、PWM、检测、数字PI）
3.数字测速和滤波：旋转编码器（转速转角测量元件）（1绝对式：检测转角，若需要转速则微分处理；2增量式：可测转速）若想获得方向需要加发光与接收装置；测速方法p105：M法（高速）、T法（低速）、M/T法（高速M低速T）；精度指标：分辨率（单位计数变化对应转速变化）、测速误差率；M/T法测速软件框图；数字滤波（算数平均值滤波、中值滤波、中值平均滤波）：相比于硬件更加便捷
4.数字PI调节器（传函-时域表达-离散化）：位置式、增量式；算法（积分分离算法、分段PI算法、积分量化误差的消除）；智能PI调节器（现代控制：模糊控制、神经网络、遗传算法等：结构、规则）
5.离散控制设计数字控制器：DA变换的采样开关后设置0阶保持器（红圈，图中开关代表采样）
四章 可逆直流调速和随动系统（调速系统-稳定性；随动系统-快速性）
