淺析V—M調(diào)速控制系統(tǒng)信號(hào)極性的確定

摘 要由于直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，而且從控制的角度來(lái)看，是交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。同時(shí)晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱V-M調(diào)速系統(tǒng)）內(nèi)容是維修電工職業(yè)資格高級(jí)工、技師鑒定的重要內(nèi)容之一，在講授直流電機(jī)各種閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)各控制單元信號(hào)的極性的確定是個(gè)難點(diǎn)，本人根據(jù)自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)就各極性的確定談一下自己的體會(huì)。

【關(guān)鍵詞】閉環(huán)控制 正負(fù)反饋 極性 PI調(diào)節(jié)器

閉環(huán)控制（包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉環(huán)系統(tǒng)）是自動(dòng)控制系統(tǒng)工作的主要方式，用它可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的控制。對(duì)調(diào)速指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合，采用單閉環(huán)系統(tǒng)，而對(duì)調(diào)速指標(biāo)較高的則采用閉環(huán)系統(tǒng)。因此，直流電機(jī)電機(jī)根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，構(gòu)成各種類型的單閉環(huán)或雙閉環(huán)系統(tǒng)。確定各控制單元的極性的方法有如下的技巧來(lái)迅速地進(jìn)行確定。

1 根據(jù)反饋類型確定信號(hào)的極性

在直流調(diào)速系統(tǒng)中，反饋的概念是這樣理解的：從控制系統(tǒng)輸出信號(hào)（非物理量轉(zhuǎn)換成物理量后）取出一部分或全部反饋到系統(tǒng)的輸入端，與輸入信號(hào)（電壓或電流）相合成的過(guò)程。反饋的類型有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱為負(fù)反饋（ Negative Feedback），若極性相同，則稱為正反饋。再根據(jù)自動(dòng)控制原理，從反饋的物理量上來(lái)分，要維持那個(gè)物理量不變就應(yīng)該引入哪個(gè)物理量的負(fù)反饋，所以若要抑制電流的變化就引入電流負(fù)反饋、抑制電壓的變化就引入電壓負(fù)反饋、還有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋等等。

閉環(huán)控制系統(tǒng)由給定環(huán)節(jié)，放大器、晶閘管整流器與觸發(fā)裝置、直流電動(dòng)機(jī)和測(cè)速發(fā)電機(jī)等組成。在組成環(huán)節(jié)中，放大器可以選擇通通的放大器，也就可以選擇精度高的比例積分放大器，簡(jiǎn)稱（PI積分調(diào)節(jié)器）。在圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中，采用的是普通的放大器（kp）輸出與輸入的極性是相同的。

那在確定各種反饋信號(hào)的極性時(shí)根據(jù)反饋類型是正反饋還是負(fù)反饋來(lái)確定就很容易了，若為負(fù)反饋則反饋信號(hào)與輸入給定信號(hào)必相反，正反饋則反饋信號(hào)與輸入給定信號(hào)極性一致。

如在圖1中轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中 ，（kp為普通的放大器），若Un*極性為“+”，則轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)Un極性為“-”，保證負(fù)反饋。

2 根據(jù)控制系統(tǒng)中的PI調(diào)節(jié)器工作特性確定信號(hào)的極性

在控制性能要求高的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，放大器的選擇是非常重要的。如圖2所示的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，放大器采用的是PI調(diào)節(jié)器，而不是普通的放大器。

圖2中，本系統(tǒng)用了兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器，ASR（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器）和ACR電流調(diào)節(jié)器，兩個(gè)調(diào)節(jié)器串聯(lián)，ASR的輸出作為ACR的的輸入。 將反映電流變化的電流互感器輸出電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)加到“電流調(diào)節(jié)器”的輸入端，與ASR的輸出相比較，經(jīng)放大后，得到移相控制電壓Uct，Uct作為控制整流橋GT“觸發(fā)電路”的控制電壓，由觸發(fā)器GT的工作原理，其控制電壓Uct的極性須為“+”。

在雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中，在保證控制電壓Uct的極性須為“+”極性的前提下。 給定的信號(hào)Un*極性為須為正給定，即極性為“+”，則轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)Un極性為“-”， ASR的輸出Ui*是“-”，電流負(fù)反饋信號(hào)Ui為“+”，Un*與Un的極性相反，確保為負(fù)反饋，Ui*與Ui的極性相反，構(gòu)成負(fù)反饋，因此本系統(tǒng)也構(gòu)成電流、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。本系統(tǒng)存在兩種反饋形式，具有良好的靜、動(dòng)態(tài)控制性能。因此只要是負(fù)反饋控制，給定信號(hào)與反饋信號(hào)的極性必相反，根據(jù)這一原則來(lái)確定，是很容易理解的。

圖3還是轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖中，若放大器為PI積分調(diào)節(jié)器，則給定信號(hào)須為負(fù)給定，ASR的輸出Uct的極性為正，給觸發(fā)電路提供正電壓，反饋信號(hào)Un的極性應(yīng)該為“+”，保證為負(fù)反饋。

在指導(dǎo)學(xué)生驗(yàn)證單閉環(huán)與雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的特性實(shí)驗(yàn)中，給定信號(hào)為正給定的情況下，轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)的極性在兩種控制系統(tǒng)中的極性是相反的，則在實(shí)際接線中一定要注意指導(dǎo)學(xué)生將連接轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)的兩根線對(duì)調(diào)接線。

3 結(jié)束語(yǔ)

由上述可見(jiàn)，直流調(diào)速系統(tǒng)中給定信號(hào)電壓與反饋信號(hào)極性只有在正確理解各控制單元工作原理的基礎(chǔ)上結(jié)合反饋的類型來(lái)確定會(huì)掌握的更快，更好。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳伯時(shí).運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

作者簡(jiǎn)介

李秀香（1970-），女，山東省青島市人。高級(jí)講師。主要研究方向?yàn)殡妱?dòng)機(jī)調(diào)速。

作者單位

山東省青島市技師學(xué)院 山東省青島市 266200