运动控制-电机拖动复习提纲（适用于邮电大学）

在电气工程和自动化学科的学习中，运动控制与电机拖动是重要的理论基础和技术应用领域。电机拖动涉及电能与机械能之间的转换，而运动控制则是通过精确控制电机来实现预期的机械运动。本复习提纲将涵盖关键概念、系统组成、调速方法以及动态性能指标。 首先，电力拖动系统主要由电动机、传动机构、工作机构、控制设备、生产机械和电源构成。电动机是能量转换的核心，负责将电能转化为机械能。控制设备则用于调整电动机的运行状态，以满足不同的工作需求。 调速方法是电机拖动中的重要技术，包括他励调速，如调节电枢供电电压 U、减弱励磁磁通 φ 和改变电枢回路电阻 R。转矩控制是运动控制的基本问题，因为它直接影响到设备的精度和效率。 调速系统的性能通常用调速范围 D、静差率 s 来衡量。调速范围大意味着电机可以在更宽的速度范围内稳定工作，静差率小则表明电机在负载变化时能保持更好的速度稳定性。 PWM 变换器的分类和 PI 调节器的传递函数是控制系统设计的关键。PI 调节器用于改善系统的动态响应，其传递函数对系统的稳定性和抗干扰能力至关重要。 开环和闭环系统的比较在于它们对系统性能的影响。闭环系统可以通过增加开环放大系数 K 提高系统性能，比如减小速度降落、增大调速范围和降低静差率。 转速调节器和电流调节器在电机控制中分别起到维持设定转速和确保电流稳定的作用。负载扰动和电网电压波动是调速系统常见的外部干扰，动态抗扰性能指标用来评估系统对这些扰动的抵抗能力。 I 型和 II 型系统的区别在于它们对不同输入信号的响应。I 型系统在阶跃输入时无静差，II 型系统则在阶跃和斜坡输入时都有零误差，但在加速度输入时会出现恒值误差。 超调量和抗扰性能之间的关系在不同类型的系统中有所不同，需要根据具体系统特性进行分析。例如，I 型系统通常具有更快的响应速度，但可能有更大的超调；而 II 型系统可能有更优的抗扰性能。 弱磁和调压调速配合的方案可以实现宽范围的调速，特别是在基速以上，通过减弱磁通来提高转速，而在基速以下则保持磁通恒定，调整电枢电压。 数字控制系统的特点在于其离散化和数字化，与模拟控制系统相比，数字控制能够实现更精确的计算和控制，但同时也引入了采样和量化误差。 总的来说，电机拖动与运动控制的学习不仅需要理解基本原理，还需要掌握各种调速策略、控制理论和系统分析方法，以便在实际应用中实现高效、稳定的电机控制。