采用PI调节器的无静差调速系统(优质3篇)
采用PI调节器的无静差调速系统 篇一
无静差调速系统是现代工业中常见的一种调节系统，它能够使电机在负载变化时保持恒定的转速。为了实现无静差调速，调节器的设计非常关键。在这篇文章中，我们将介绍一种采用PI调节器的无静差调速系统。
PI调节器是一种常见的比例积分调节器，它能够根据误差信号的大小和变化率来调整输出信号，从而实现系统的稳定性和动态性能。在无静差调速系统中，PI调节器的作用是根据电机转速与设定值之间的差异来调整电机的输入信号，使电机能够快速而准确地达到设定转速。
无静差调速系统的基本原理是通过负反馈来控制电机的输出转速。当电机的转速与设定值不一致时，调节器会根据误差信号来调整电机的输入信号，使转速逐渐趋向于设定值。当转速达到设定值时，误差信号为零，调节器不再调整输入信号，从而实现无静差的调速效果。
PI调节器具有比例和积分两个参数，分别对应于调节器对误差信号大小和变化率的响应。比例参数决定了调节器对误差信号大小的调整程度，而积分参数决定了调节器对误差信号变化率的调整程度。通过合理选择比例和积分参数，可以使系统具有良好的动态性能和稳定性。
在实际应用中，选择合适的PI调节器参数是非常重要的。过小的比例参数会导致系统响应过慢，过大的比例参数会导致系统产生震荡。积分参数的选择也需要注意，过小的积分参数会导致系统对误差信号变化率的响应不足，过大的积分参数会导致系统产生过冲。
总之，采用PI调节器的无静差调速系统能够使电机在负载变化时保持恒定的转速。通过合理选择PI调节器的参数，可以使系统具有良好的动态性能和稳定性。在实际应用中，需要根据具体的情况来选择合适的参数，以实现最佳的调节效果。
采用PI调节器的无静差调速系统 篇三
在图四中，由于有比例积分调节器的存在，只要偏差不等于零，系统就会起调节作用，当时，，则调节作用停止，调节器的输出电压由于积分作用，保持在某一数值，以维持电动机杂给定转速下运转，系统可以消除静态误差，故该系统是一个无静差调速系统。
系统的调节作用是：当电动机负载增加时，如图六(a)中的瞬间，负载
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t1 t2
图六 负载变化时PI调节器对系统的调节作用
突然由增加到，则电动机的转速将由开始下降而产生转速偏差[见图(b)]，它通过测速机反馈到PI调节器的输入端产生偏差电压，于是开始了消除偏差的调节过程。首先，比例部分调节作用显著，其输出电压等于，使控制角α减小，可控整流电压增加[图(c)之曲线①]，由于比例输出没有惯性，故这个电压使电动机转速迅速回升。偏差Δn越大，也越大，它的调节作用也就越强，电动机转速回升也就越快。而当转速回升到原给定值时，Δn=0，ΔU=0,故也等于零。
积分部分的调节作用是：积分输出部分的电压等于偏差电压ΔU的积分，它使可控整流电压增加的，或，即的增长率于偏差电压ΔU(或偏差Δn)成正比。开始时Δn很小，增加的很慢，当Δn最大时，增加的最快，在调节过程中的后期Δn逐渐减少了，的增加也逐渐减慢了，一直到电动机转速回升到，Δn=0时，就不再增加了，且在以后就一直保持这个数值不变[图(c)之曲线②]。
把比例作用与积分作用合起来考虑，其调节的综合效果见图(c)之曲线③,可知，不管负载如何变化，系统一定会自动调节，在调节过程的开始和中间阶段，比例调节起主要作用，它首先阻止Δn的继续增大，而后使转速迅速回升，在调节过程的末期，Δn很小了，比例调节的作用不明显了，而积分调节作用就上升到主要地位，依靠它来最后消除转速偏差Δn，使转速回升到原值。这就是无静差调速系统的调节过程。
可控整流电压等于原静态时的数值加上调节过程进行后的增量，如图(d)所示。可见，在调节过程结束时，可控整流电压稳定在一个大于的新的数值上。增加的那一部分电压(即)正好补偿由于负载增加引起的那部分主回路压降。
无静差调速系统在调节过程结束以后，转速偏差Δn=0(PI调节器的输入电压ΔU也等于零)，这只是在静态(稳定工作状态)上无差，而动态(如当负载变化时，系统从一个稳态变到另一个稳态的过渡过程)上却是有差的。在动态过程中最大的转速降落叫做动态速降(如果是突卸负载，则有动态速升)，它是一个重要的动态指标。
这个调速系统在理论上讲是无静差调速系统，但是由于调节放大器不是理想的，且放大倍数也不是无限大，测速机也还存在误差，因此实际上这样的系统仍然是有一点静差的。
这个系统中的PI调节器是用来调节电动机转速的，因此，常把它称为速度调节器(ASR)。
3、单相桥式可控整流电路
在单相桥式整流电路中，把其中两只二极管换成晶闸管就组成了半控桥式整流电路，如图七所示。这种电路在中小容量场合应用很广，它的工作原理如下：当电源1端为正的某一时刻，触发晶闸管，电流途经如图中实线箭头所示。这时及均承受反向电压而截止；同样在电源2端为正的下半周期，触发晶闸管，电流途经如图中虚线箭头所示，这时及处于反压截止状态。
图七 带电阻性负载的单相半控桥式整流电路
四、接口设计
1、什么是接口
一个机电一体化产品由机械分系统和微电子分系统(微控制机)两大部分组成，二者又分别由若干要素构成。要将各要素、各子系统有机地结合起来，构成一个完整的系统，就必须能顺利地在各要素、各子系统之间进行物质、能量和信息的传递与交换。为此，各要素和子系统的相接处必须具备一定的联系条件，这个联系条件通常被称为接口。
2、接口的分类和特点
目前，关于机电一体化产品接口的分类有很多提法，比如根据接口的变换和调整功能，可将接口分为零接口、被动接口、主动接口和智能接口；根据接口的输入输出功能，可将接口分为机械接口、物理接口、信息接口与环境接口等。这里按照接口所联系的子系统不同，以控制微机(微电子系统)为出发点，将接口分为人机接口与机电接口两大类。
机电接口
图八 机电一体化系统的基本组成
3、机电接口设计
所谓机电接口，是指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口。按照信息
的传递方向可以将机电接口分为信息接口(传感器接口)与控制量输出接口。
(1)信息采集接口的任务与特点
在一个机电一体化产品中，控制微机要对机械装置进行有效控制，使其按预定的规律运行，完成预定的任务，就必须随时对机械系统的运行状态进行监控，随时检测各种工作和运行参数，如位置、速度、转矩、压力、温度等等。因此进行系统设计时，必须选用相应传感器将这些物理量转换为电量，再经过信息采集接口的整形，放大，匹配，转换，变成微机可以接受的信号传递给微机。
(2)控制输出接口的任务与特点
控制微机通过信息采集接口检测机械系统的状态，经过运算处理，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元件去调节机械系统的运行状态，使其按设计要求运行。
(3)控制量输出接口中的功率接口设计
在机电一体化产品中，被控对象所需要的驱动功率一般都比较大，而计算机发出的数字控制信号或经D/A转换后所得到的模拟控制信号的功率都很小，因而必须经过功率放大后才能用来驱动被控对象。实现功率放大功能的接口电路被称为功率接口电路。
4、光电耦合驱动器接口设计：
在机电一体化产品的控制输出接口中，光电耦合器是经常使用的一类器件。光电耦合器是把发光二极管和光敏晶体管或光敏晶闸管封装在一起，通过光信号，实现电信号传递的器件。由于光电耦合器输入与输出之间没有直接的电气联系，电信号是通过光信号传递的，所以也称光电隔离器。
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