电气传动控制系统的研究buzu.docx

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1、摘 要要电气传动动分成不不调速和和调速两两大类，调调速又分分交流调调速和直直流调速速两种方方式。不不调速电电动机直直接由电电网供电电，但随随着电力力电子技技术的发发展这类类原本不不调速的的机械越越来越多多地改用用调速传传动以节节约电能能(节约约15%200%或更更多)，改改善产品品质量，提提高产量量。在我我国600%的发发电量是是通过电电动机消消耗掉的的，因此此调速传传动是一一个重要要行业，一一直得到到国家重重视，目目前已有有一定规规模。随随着自动动化技术术的飞速速发展 ，电气气传动控控制系统统也日新新月异，电电气传动动控制系系统的概概念从出出现以来来，电气气传动控控制系统统又有了了新的发发展

2、。电电气传动动控制系系统是近近年来引引起人们们很大兴兴趣的一一个领域域：它的的研究目目标是用用机器，通通常为传传动控制制系统、电电脑等，尽尽可能地地代替人人的体力力活动，并并且争取取在这些些方面最最终改善善并超出出人的能能力；其其研究领领域及应应用范围围十分广广泛、例例如，自自动控制制、人工工智能、PPLC控控制系统统、智能能机器人人等等。电电气传动动控制系系统的研研究是通通过他的的原理及及其应用用而为人人类社会会的进步步作出贡贡献。关键词：传动控控制；自动控控制；PLCC控制；智能控控制；电气传传动；数字控控制； ABSSTRAACTThe eleectrric driive is divv

3、ideed iintoo twwo mmajoor ccateegorriess off noon-ggoveernoor aand govvernnor, thhe ggoveernoor wwas divvideed AAC ggoveernoor aand DC speeed conntrool iin ttwo wayys. Speeed mmotoor ddireectlly ffromm thhe ppoweer ggridd, bbut witth tthe devveloopmeent of powwer eleectrroniics tecchnoologgy ssuchh

4、ass thhe oorigginaal sspeeed mmechhaniicall inncreeasiinglly sswittch to varriabble speeed driivess too saave eneergyy (ssaviingss off 155% tto 220% or morre) to impprovve pprodductt quualiity andd inncreeasee prroduuctiion. 600% oof tthe genneraatinng ccapaacitty iin tthe couuntrry iis cconssumeed

5、bby eelecctriic mmotoors, vaariaablee sppeedd drrivees iis aan iimpoortaant inddusttry, haas bbeenn too geet nnatiionaal aatteentiion, thheree arre aa ceertaain sizze.Withh thhe rrapiid ddeveeloppmennt oof aautoomattionn teechnnoloogy, ellecttricc drrivee coontrrol sysstemm wiith eacch ppasssingg da

6、ay, thee coonceept of eleectrric traansmmisssionn coontrrol sysstemm siincee thhe eemerrgennce of eleectrric driive conntrool ssysttemss, ttherre hhas beeen aa neew ddeveeloppmennt. Thee ellecttricc drrivee coontrrol sysstemm arroussed greeat inttereest in reccentt yeearss: iits ressearrch goaal iis

7、 tto uuse thee maachiine, ussuallly forr trranssmisssioon cconttroll syysteems, coompuuterrs, etcc., as mucch aas pposssiblle iinstteadd off thhe pphyssicaal aactiivitty, andd too sttrivve ffor thee ulltimmatee immproovemmentt inn thhesee arreass annd bbeyoond humman cappaciity; thheirr fiieldd off

8、sttudyy annd aappllicaatioon oof aa veery widde rrangge, forr exxampple, auutommatiic cconttroll, aartiificciall inntellliggencce, PLCC coontrrol sysstemm, iinteelliigennt rroboots andd soo onn. TThe eleectrric driive conntrool ssysttem andd coontrribuute to thee prrogrresss off huumann soocieety th

9、rrouggh hhis priinciiplee annd iits apppliccatiion.Keywwordds: traansmmisssionn coontrrol; auutommatiicallly conntrool; PLCC coontrrol; inntellliggentt coontrrol; Ellecttricc Drrivee; ddigiitall coontrrol;目录中文摘要要I英文摘要要II1 电气气传动控控制系统统的研究究与应用用11.1 电气传传动自动动控制系系统优化化设计方方法研究究概述11.2 信息化化时代的的电气传传动技术术11.3 交流

10、传传动在我我国的应应用和展展望42 电气气传动控控制与PPLC控控制系统统的应用用82.1 利用PPLC控控制的自自动配料料系统882.2PPLC控控制系统统与智能能化中央央空调1113 电气气传动控控制系统统在具体体实际生生活的应应用1663.1人人工智能能在电气气传动中中运用的的进展1163.2 起重机机电气传传动的设设计1883.3电电梯传动动控制系系统2114 电气气传动控控制系统统的结论论265 参考考文献2276谢词281 电气气传动控控制系统统1.1 电气传传动自动动控制系系统优化化设计方方法研究究概述电气传动动系统又又称电力力拖动系系统,是是以电动动机作为为原动机机的机械械系统

11、的的总称。其其目的是是为了通通过对电电动机合合理的控控制,实实现生产产机械的的起动,停止,速度、位位置调节节以及各各种生产产工艺的的要求。随随着技术术的进步步及社会会对环保保、节能能要求的的日渐严严格,电电气传动动系统在在社会各各方面的的使用越越来越广广泛。如如何优化化、设计计电气传传动系统统,以实实现更低低廉的成成本、更更好的性性能就具具有十分分重要的的意义。 近年来来许多新新理论新新策略应应用于电电气传动动系统中中,并获获得了良良好的效效果。但但对大部部分系统统而言,其基本本的闭环环控制结结构、利利用调节节器对控控制对象象进行校校正以使使系统符符合要求求的方法法基本未未变。所所以,我我国电

12、气气传动系系统设计计领域的的权威专专家陈伯伯时教授授总结出出的调节节器的“工程设设计方法法”,目前前在实际际设计中中仍然是是主流设设计方法法。如何何设计出出优秀的的调节器器依然是是电气传传动系统统优化设设计的主主要内容容。因此此借鉴了了“工程设设计方法法”的基本本思想,以电气气传动系系统的优优化设计计为目的的,在现现有的调调节器“工程设设计方法法”基础上上,采用用其采用用少量典典型系统统、分步步设计的的基本设设计思路路,以系系统闭环环幅频特特性峰值值、调节节时间最最小为最最优化原原则,分分别针对对典型、型系统统研究出出一套更更能满足足实际工工程需要要的设计计方法。并并总结出出了便于于设计者者使

13、用的的参数、性性能指标标值计算算公式及及图表。针针对交流流电机矢矢量控制制系统鲁鲁棒性差差的问题题则进行行了研究究并提出出了优化化方案。 利用MMATLLAB编编程和SSIMUULINNK仿真真对所设设计的系系统进行行验证,结果表表明针对对典型、型系统统的设计计方法所所设计出出的系统统性能指指标及设设计灵活活性均好好于“工程设设计方法法”;针对对典型型系统统的设计计方法则则是“工程设设计方法法”所未涉涉及而又又实际需需要的,故填补补了“工程设设计方法法”的空白白;在交交流电机机矢量控控制系统统中引入入复合磁磁链观测测器及双双层模糊糊控制器器后,系系统的鲁鲁棒性及及性能得得到了提提高。1.2 信

14、息化化时代的的电气传传动技术术当当前世界界上正处处于信息息化的时时代，而而我国工工业化尚尚未完成成，以信信息化带带动工业业化是我我们的重重要任务务。电气气传动是是工业化化的重要要基础。正正如人体体，信息息技术好好比大脑脑和神经经，生产产机械好好比四肢肢，电气气传动则则是牵动动四肢运运动的肌肌肉与骨骨骼，大大脑再聪聪明，如如果肌肉肉与骨骼骼不灵，人人体也只只能瘫痪痪。当然然电气传传动也要要适合信信息化时时代的需需要而发发展。信信息化时时代的电电气传动动技术包包含三方方面的主主要内容容：（11）数字字控制和和数据通通信成为为电气传传动控制制的主要要手段，（22）电力力电子变变换器是是信息流流与物质

15、质/能量量流之间间必需的的接口，（33）可控控交流电电气传动动逐步取取代直流流传动已已经成为为不争的的事实。当前，世世界这艘艘航船正正行驶在在信息化化的海洋洋中，信信息技术术已成为为推动生生产力发发展的重重要动力力。我国国在生产产力特别别是科学学技术方方面总体体上虽然然还比较较落后，但但在党中中央的英英明领导导下，正正迎头赶赶上信息息化的浪浪潮，信信息产业业及其应应用正在在蓬勃发发展，成成为覆盖盖现代化化建设全全局的战战略举措措。然而而，许多多先进的的工业国国家是在在完成了了工业化化的历史史任务后后向信息息化的时时代迈进进的，他他们开发发信息产产业具有有雄厚的的基础。而而我国还还是以农农业为主

16、主的国家家，根据据去年第第5次人人口普查查的统计计，乡村村人口还还占总人人口的663.991%,我国的的工业化化尚未完完成，基基础工业业还比较较薄弱。所所以必须须在发展展信息化化的同时时，特别别强调“以以信息化化带动工工业化”，才才能“发发挥后发发优势，实实现社会会生产力力的跨越越式发展展”（中中共中央央十五届届五中全全会公报报）。 所谓电气传动，是指用电动机把电能转换成机械能，去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的物品。自从人类发明并掌握各种机械帮助自己劳动以来，就需要有推动机械的原动力，除人力本身外，最初使用的是畜力、水力和风力，后来又发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，19世纪

17、才发明电动机。由于（1）电机的效率高，运转比较经济，（2）电能的传输和分配比较方便，（3）电能容易控制，因此现在电气传动已经成为绝大部分机械的传动方式，成为工业化的重要基础。 在信息化浪潮中，信息技术带动着先进生产力的发展，这是无可争辩的事实。因此，人们多热中于通信、计算机以及软件等行业，电气传动技术多少有些受到冷淡。但必须注意的是，电气传动是工业化的重要基础，信息本身并不能直接让机器转动，信息技术必须通过电气传动才能带动工业化。正如在人体中，信息技术好比是大脑和神经，生产机械好比是四肢，电气传动则是牵动四肢运动的肌肉与骨骼。大脑再聪明，如果肌肉和骨骼不灵，人体也只能是瘫痪的。当然，电气传动技

18、术也必须在信息技术的推动下，适应信息化时代的需要而向前发展，才能真正成为以信息化带动工业化的关键环节。 1 数字控制和数据通信成为电气传动控制的主要手段 最早的自动控制手段是机械控制，后来逐步让位于电气控制和电子控制。近代的电气传动控制手段几乎都是电子控制，常用的电子控制方法有两种：模拟控制和数字控制。自20世纪70年代以来，体积小、耗电少、成本低、速度快、功能强、可靠性高的大规模集成电路微处理器已经商品化，把电子控制推上了一个崭新的阶段，以微处理器为核心的数字控制（简称微机数字控制）成为现代电气传动系统控制器的主要形式。目前，常用的微处理器有：单片机（SCP）、数字信号处理器(DSP)、精简

19、指令集计算机(RISC)和包含微处理器的高级专用集成电路(ASIC)。 由于计算机除一般的计算功能外,还具有逻辑判断和数值运算的能力，因此数字控制和模拟控制相比有两个突出的优点：（1）数字控制器能够实现模拟控制无法实现的各种比较复杂的控制策略，（2）数字控制系统能够完成故障的自诊断，提高诊断过程的智能化。 2 电力电子变换器是信息流与物质/能量流之间必需的接口 电力电子技术是信息流与物质/能量流之间的重要纽带，如果没有电力电子变换，没有弱电控制强电的接口，则信息始终就是信息，不可能真正用来控制物质生产。现在，电力电子技术的发展正处于壮年期，新的电力电子器件和变换技术仍在不断涌现出来。 电力电子

20、器件的发展已经经历过三个平台：（1）晶闸管（SCR）,（2）GTR和GTO，（3）IGBT。目前，市场上能够广泛供应的IGBT其电压和电流容量有限，一般只够中、小容量的低压电气传动使用。容量再大时，还得采用GTO，而GTO的可靠性总是不能令人满意的。于是世界上很多电力电子企业和研究所都在努力开发新型的高压功率开关器件，已经问世的有IGCT,IEGT以及3300-6000V的IGBT等，可供中压、大容量电气传动使用。电力电子器件的进一步发展方向是；模块化和集成化、高频化、改善封装、采用新材料（如SiC）等。 在电力电子变换器中，用于控制直流电机的主要是由全控器件组成的斩波器或PWM变换器，以及晶

21、闸管相控整流器。用于控制交流电机的主要是变压变频器，其中中、小容量的多为PWM变换器。常用的交流PWM控制技术有：（1）基于正弦波对三角波脉宽调制的SPWM控制；（2）基于消除指定次数谐波的HEPWM控制；（3）基于电流滞环跟踪的CHPWM控制；（4）电压空间矢量控制（SVPWM控制），或称磁链轨迹跟踪控制。在以上4种PWM变换器中，前两种是以输出电压接近正弦波为控制目标的，第3种以输出正弦波电流为控制目标，第4种则以被控电机的旋转磁场接近圆形为控制目标。显然第4种的效果最好，而且是直接控制功率器件的开关状态，算法简单，故应用最广。随着电力力电子变变换器的的日益普普及，谐谐波和无无功电流流给供

22、电电电网造造成的“电电力公害害”越来来越值得得重视。解解决这个个问题的的办法有有二：（11）采用用有源滤滤波和无无功补偿偿装置，（22）开发发“绿色色”电力力电子变变换器。后后者要求求功率因因数可控控，各次次谐波分分量小于于国际和和国家标标准允许许的限度度，显然然这是一一种治本本的办法法。目前已已经应用用的绿色色变换器器有：双双PWMM交-直直-交变变换器、多多单元串串联的中中压变换换器、多多电平中中压变换换器等。受受到普遍遍重视还还在开发发的有：交-交交矩阵式式变换器器，它具具有输入入电流和和输出电电压都接接近正弦弦波、能能量传输输可逆、可可省去直直流滤波波电容等等优点，但但主电路路略嫌复复

23、杂，如如果能成成功地开开发出双双向IGGBT模模块，则则结构可可大为简简化。 3 可可控交流流电气传传动逐步步取代直直流传动动已经成成为不争争的事实实 直流流电气传传动和交交流电气气传动在在19世世纪先后后诞生。在在20世世纪大部部分年代代里，鉴鉴于直流流传动具具有优越越的可控控性能，高高性能可可调速传传动一般般都用直直流电机机，而约约占电气气传动总总容量880%的的不变速速传动则则采用交交流电机机，这种种分工在在当时已已成为举举世公认认的格局局。直到到20世世纪700年代，由由于采用用电力电电子变换换器的高高效交流流变频传传动开发发成功，结结构简单单、成本本低廉、工工作可靠靠、维护护方便、效

24、效率高、转转动惯量量小的交交流笼型型电机进进入了可可调速领领域，一一直被认认为天经经地义的的交直流流传动按按调速分分工的格格局终于于被打破破了。此此后，交交流调速速传动主主要沿着着下述三三个方向向发展和和应用：（1）一一般性能能的节能能调速和和工艺调调速，（22）高性性能交流流调速系系统，（33）特大大容量、极极高转速速的交流流传动。交流电机机主要分分异步电电机和同同步电机机两大类类。异步步电机调调速传动动种类繁繁多，以以其转差差功率的的去向来来区分有有三大类类：（11）转差差功率消消耗型调调速如降电电压调速速、绕线线电机转转子串电电阻调速速；（22）转差差功率回回馈型调调速如绕线线电机串串级

25、调速速、内馈馈斩波调调速、双双馈调速速；（33）转差差功率不不变型调调速如变压压变频调调速、变变极对数数调速。各各种调速速方法各各有其用用途，目目前应用用最普遍遍的是笼笼型转子子电机变变压变频频调速。同同步电机机没有转转差功率率，故其其调速只只能是转转差功率率不变（恒恒等于00）型的的，只能能靠变压压变频调调速。开开关磁阻阻电机是是一种特特殊型式式的同步步电机，有有其独特特的比较较简单的的调速方方法。1.3 交流传传动在我我国的应应用和展展望一 我国国变频技技术应用用现状国内变频频调速技技术经过过十多年年的应用用推广 , 得得到了飞飞速发展展 。变变频器己己广泛应应用于国国民经济济的各个个行业

26、。 促进了了节能改改造, 极大地地提高了了我国工工业电气气传动水水平。但但推进的的力度 还不够够 , 变频器器应有的的潜能还还远没有有充分发发挥出来来 。119977 年统统计全国国需进行行调速改改造的变变频器市市 场大大约有115000亿元人人民币 ( 不不包括后后来新增增的需调调速设备备 ), 但到到 20001 年 , 改造造不到110%( 包括括高效节节能电机机的使用用在内 ) 。距距离国家家 电机系系统节能能计划 投投资5000 亿亿元进行行发展 的要求求相距甚甚远。这这里有我我国电网网结构问问题, 耗能大大, 浪浪费多的的电机设设备多集集中在大大型企业业, 主主要是那那些高压压电风

27、机机与水泵泵上 , 据有有关资料料统计报报道 , 我国国风机、水水泵、空空气压缩缩机总数数 大约约 42200 万台 , 装装机容量量约 11.1 亿万千千瓦。然然而实际际情况大大多是大大马拉小小车、无无论轻载载重 载载都以一一种恒速速的方式式运行。实实际工作作效率只只有 660-440%, 损耗耗电能占占总发电电量的 40% 。多多数 情情况 , 设备备不能跟跟随工作作状况的的变化及及时调整整运行设设备的速速度, 造成电电能浪费费 , 生产成成本提高高, 效效益降低低, 甚甚至造成成环境污污染。其其原因包包括技术术，电网网，资金金和认识识等问题题。变频调速速技术的的应用和和推广，在在工业生生

28、产中无无非是解解决两大大问题：一是节节能，二二是改善善生产过过程。与与此相对对应的更更多的是是低压供供电变频频器的需需求。除除去低压压供电的的小功率率风机泵泵类以外外，还有有许多行行业要求求变频器器不仅具具有很好好的速度度控制精精度，还还要有快快速的，精精确的力力矩控制制性能。比比如金属属加工行行业中的的带材轧轧制过程程，线材材轧机，拉拉丝机械械，铣面面，纵剪剪，复合合加工，连连铸连轧轧，酸洗洗，矫直直，剪切切等等。这这些工艺艺过常常常要求多多台电机机之间要要有精确确的速度度配合，或或是要求求力矩能能快速的的跟随负负载的变变化而变变化。这这些特性性同时也也是造纸纸行业，纺纺织印染染行业，化化纤

29、行业业，橡塑塑行业，印印刷，包包装，胶胶片制备备和涂布布等等行行业所需需要的。上述各类类加工过过程，其其产品的的质量和和产量除除和加工工机械有有关外，还还依赖于于电气传传动设备备以及电电气系统统的构成成水平。还还有一些些对控制制要求特特殊的应应用，比比如提升升机应用用。提升升机广泛泛的用于于沿海沿沿江的港港口码头头，集装装箱集散散地，工工矿企业业，电站站航天造造船等大大型设备备的安装装场合。他他不仅要要有精确确的速度度控制特特性，还还要有极极好的力力矩控制制特性。力力矩控制制的精确确度和响响应快慢慢是衡量量电气传传动技术术的重要要指标。因因为这一一类纯位位势负载载的特性性是被提提升物一一旦离开

30、开地面便便没有了了依托，物物体在悬悬空状态态下的升升降或停停住完全全靠电气气传动进进行控制制，起安安全保护护作用的的抱闸的的开闭必必须精确确控制，且且传动必必须能记记忆提升升力矩，以以配合抱抱闸的开开闭实现现无跳变变的速度度控制过过程，避避免溜车车造成的的损害。有有与此类类似要求求的应用用场合还还有电梯梯，立体体仓库的的物料运运输机，高高炉的卷卷扬机等等设备。满满足这类类应用场场合要求求的传动动设备就就不是简简单的通通用变频频器能完完成的了了。除要要求电气气设备的的硬件有有过硬的的可靠性性外，还还要有特特殊的专专用软件件，专门门适合这这类负载载的全部部控制需需要：提提升过程程中的速速度力矩矩控

31、制要要求，力力矩记忆忆，抱闸闸控制，全全程的速速度力矩矩跟踪，校校验，监监视。岸岸机的稳稳定性监监视和限限制。在在这类应应用中，AABB公公司具有有标准的的产品系系列和专专用软件件。在世世界各国国的海港港，集装装箱码头头，应用用极其普普遍。小小容量的的应用场场合也有有其他品品牌在使使用，比比如安川川公司的的产品。特特殊应用用中的另另一大类类是张力力控制。张张力控制制的只要要应用对对象是卷卷取机，卷卷取机是是卷取各各种成品品或半成成品的生生产机械械设备 , 一一般都是是处于生生产线最最后一道道工序 , 卷卷取设备备的机械械和电气气性能 , 直直接影响响着成品品或半成成品的质质量 , 因之之是关键

32、键性设备备之一 。 同同时卷取取的过程程还与前前几道工工序之间间 有密密切的联联系 , 例如如速度的的同步性性 , 速度的的精度、速速度的稳稳定性等等 。而而卷取的的工艺过过程又有有它的特特殊性 。 为为此无论论机械设设备、电电气控制制、传动动系统等等都是比比较复杂杂的 。卷卷取的失失误，在在最后一一道工序序中产生生废品，肯肯定会造造成前功功尽弃的的局面 , 所所以他也也是关键键性设备备 , 卷取设设备投资资较贵的的是电气气传动控控制系统统 , 他必须须结合被被卷取的的物料特特性 , 厚薄薄程度 , 物物料强度度 , 延伸率率弹性变变形量 , 物物料的允允许公差差 , 卷取物物料的直直径变动动

33、量、重重量、卷卷取速度度等诸多多因素综综合考虑虑。对不不同行业业，不同同物料的的卷取有有各种不不同的控控制方法法和于段段 , 既要保保证卷取取的质量量又要尽尽可能减减少设备备的投资资。二 交交流变频频调速器器的类型型采用变频频的方法法，作为为交流异异步机的的供电电电源，实实现对电电机的转转速控制制，达到到节能或或改善工工艺的目目的，大大约已有有40年年的历史史了。随随着电力力电子技技术和微微电子技技术的展展，变频频器的理理论和产产品水平平也在飞飞快的发发展。从从60年年代末到到90年年代，变变频器的的控制方方法经历历了几次次大的发发展变化化。大概概经历了了三个阶阶段，每每一个阶阶段，技技术上都

34、都有一个个突破性性的进展展，推出出一个更更先进的的控制原原理。每每一类都都有很大大的应用用市场，延延续至今今，形成成三类控控制原理理并存的的局面。第第一类是是70年年代以恒恒压频比比控制方方式为理理论基础础的变频频调速。它它可以做做成转速速开环变变频调速速方式，也也可以做做成转速速闭环调调速方式式。转速速开环变变频调速速系统在在恒压频频比控制制的基础础上，为为了改善善电机的的低速力力矩特性性，增加加了变频频器低频频段的电电压补偿偿的协调调控制 , 为为了改善善电机的的速度特特性的硬硬度，增增加了转转差补偿偿控制。虽虽然其结结构简单单 , 成本较较低 , 但调调速系统统静、动动态性能能不高 。为

35、了了改善性性能，继继开环系系统的基基础上，软软件里加加入了 PI 型转速速调节器器 , 力图使使转速无无静差 , 改改善稳态态性能。在在动态过过程中 , 转转速调节节器饱和和 , 系统能能以最大大转矩 Tm 加减速速 , 保证了了在允许许条件下下的快速速性、加加减速的的平滑性性 , 系统也也容易稳稳定。然然而这类类基本型型转差频频率控制制是从异异步电机机稳态等等值电路路和稳态态转矩公公式出发发的 , 保保持磁通通恒定 的的结论只只在稳态态情况下下成立。电电流调节节器只控控制了定定子 电电流的幅幅值 , 并未未控制其其相位 , 其其动态性性与理想想的闭环环控制指指标仍存存在一定定的差距距。这类类

36、变频器器常用于于风机、水水泵类节节能型调调速系统统或对速速度的动动态指标标要求不不高的简简单机械械传动上上。第二二类矢量量控制型型变频器器出现于于80年年代它是是基于“ 感应应电机磁磁场定向向控制原原理”, 和和矢量系系的 坐标标变换 原理理, 经经过不断断改进和和完善 , 形形成的一一类高性性能的矢矢量控制制变频调调速系统统。其基基本思想想是通过过矢量变变换和磁磁场定向向 , 实现定定子电流流转矩分分量与励励磁分量量的解耦耦 , 得到类类似直流流电机的的动态数数学模型型 , 然后模模拟直流流电机进进行控制制 , 获得良良好的静静、动态态性能。 继而出出现的转转差型矢矢量控制制 , 进一步步简

37、化系系统结构构 , 使之进进一步实实用化。虽虽然理论论上采用用直接转转子磁链链定向最最为理想想，但是是由于转转子磁链链直接检检测相当当困难 , 只只能利用用转子磁磁链模型型进行磁磁场定向向 , 而电机机运行状状态的变变化以及及参数的的变化势势必会影影响转子子磁链模模型的精精确性 , 进进而影响响系统的的静、动动态性能能。为了了使磁场场定向准准确且对对电机参参数变化化不敏感感 , 可以通通过参数数辨识、参参数自适适应等方方法，提提高系统统的鲁棒棒性。由于这类类变频器器采用了了矢量控控制技术术，依靠靠计算机机的快速速数据处处理能力力，将一一个连续续的电流流量经过过坐标变变换分解解成无数数对离散散的

38、、空空间上互互相垂直直的两个个电流分分量 , 按 照磁场场和其正正交的电电流乘积积就是转转矩这一一原理 , 将将定子电电流分解解成建立立磁场的的励磁分分量和与与磁场正正交的产产生转矩矩的转矩矩分量 , 然然后分别别进行各各自的闭闭环控制制 , 就象直直流电动动机可以以分别对对励磁和和电枢电电流进行行控制一一样 , 从而而使得普普通的交交流电动动机得到到如同直直流电动动机的控控制规律律和动态态性能。矢矢量控制制变频器器已广泛泛的应用用到工业业领域的的各个行行业中了了。从控制角角度看，矢矢量控制制的变换换机理需需要用测测速元件件，以测测量转子子的瞬时时状态来来确定转转子磁链链的位置置。从应应用角度

39、度看，要要提高传传动系统统的控制制精度，就就需要精精确测量量转子的的转速，构构成速度度闭环控控制 。但但速度传传感器安安装要求求高 , 机械械调试工工作量大大 , 由于场场地及空空间的限限制 , 有些些装置不不允许安安装速度度传感器器 , 于是近近些年，许许多公司司纷纷推推出无速速度传感感器的高高性能交交流调速速系统。它它正能弥弥补这些些不足之之处。无无速度传传感器的的初始方方法是实实时检测测定子电电压和电电流 , 再依依据电机机模型对对转速直直接进行行估算 , 用用估算的的值作为为内部速速度反馈馈量，完完成高精精度的速速度控制制。因此此提高转转速估算算精度是是该系统统的关键键。第三三类是采采

40、用目前前最先进进的变频频控制理理论DTTC构成成的交流流传动。DDTC变变频器由由ABBB公司于于上世纪纪90年年代推出出。它的的控制思思路简单单明了，控控制性能能卓越，几几乎达到到了交流流异步电电机调速速的完美美程度。很很快深入入到工业业应用的的各个领领域。它它摈弃了了大量的的矢量控控制中坐坐标系变变换的计计算，直直接以电电机的磁磁场和力力矩为目目标进行行控制，系系统原理理简单明明确。理理论和实实践都证证明了异异步电动动机接受受了变频频器馈入入的 SSPWMM 电压压后 , 在定定子绕组组中得到到的是连连续的正正弦电流流 , 且三相相正弦电电流在三三相定子子绕组中中会产生生圆形的的旋转磁磁场

41、 , 从而而产生恒恒定的电电磁转矩矩。反过过来 , 如果果用跟踪踪圆形旋旋转磁场场的方法法来控制制定子绕绕组输入入端的脉脉宽调制制电压 , 形形成反馈馈、闭环环控制 , 那那么效果果会比输输入 SSPWMM 电压压更好。这这就是“ 电压压空间矢矢量控制制 ” 思想想，亦称称 “ 磁链链跟踪控控制 ”。DTTC控制制着眼于于定子侧侧的磁链链为被控控对象，极极大的简简化了矢矢量控制制中的坐坐标变换换计算。某某一时刻刻的电压压空间矢矢量决定定了该时时刻的磁磁链空间间矢量，每每一个磁磁链空间间矢量都都要根据据前一个个矢量的的位置单单独计算算，由此此形成的的PWMM输出，就就时时刻刻刻反映映着电机机的实

42、际际力矩。因因为数据据从采集集到运算算完输出出，仅经经过255微妙，所所以变频频器的力力矩可以以快速的的跟随负负载的变变化而变变化，始始终保持持转速为为给定值值。PWWM脉冲冲经过优优化后在在取控制制逆变桥桥，进一一步改善善了速度度控制过过程中的的指标。精精确的电电机模型型直接输输出电机机速度值值，作为为反馈量量，使交交流异步步机调速速系统也也具有象象直流机机一样的的双闭环环调节过过程，使使交流调调速达到到了目前前的最高高控制水水平。现现在各厂厂商为了了适应市市场的需需求，都都在不断断完善产产品的控控制性能能和规格格容量。其其中ABBB公司司的变频频调速产产品在控控制原理理方面涵涵盖了上上面提

43、到到的三个个类别。有有性能最最好的DDTC控控制的，有有现在市市场大量量存在的的无传感感器磁通通矢量控控制的，还还有恒压压频比控控制的。他他们被分分别定义义为工业业应用级级，标准准应用级级，OEEM应用用级和一一般机械械配套级级。根据据不同的的系列，功功率可以以从0.12KKW，大大到2.7MWW。电压压可以从从2200V三相相到41160VV三相。其其性能几几乎可以以满足当当前工业业应用中中绝大多多数的需需求。此外，还还有一些些国外知知名品牌牌，虽然然没有DDTC变变频器，但但矢量控控制型变变频器应应用的范范围也是是很大的的。2 电气气传动控控制与PPLC控控制系统统的应用用2.1 利用PP

44、LC控控制的自自动配料料系统1.1基基于PLLC控制制的自动动配料系系统通过过在配料料系统中中引入数数据自动动采集、监监控以及及变频、组组态技术术，建立立以PLLC为控控制核心心的自动动配料系系统，能能够实现现对配料料成分进进行精确确计量的的同时，为为最终产产品的生生产效率率与质量量提供了了保障。作为精细细化工生生产过程程中最为为重要的的工业环环节，配配料工序序的效率率直接决决定了产产品的品品质与质质量。传传统工艺艺下的配配料工序序不仅效效率低下下，且通通过人工工配料的的操作方方式精度度极其有有限，因因而严重重制约了了最终产产品的质质量。可编程控控制器（PPLC）的的核心微微处理器器，通过过将

45、计算算机技术术与传统统的继电电器控制制系统有有机结合合起来，能能够实现现高度灵灵活、高高可靠性性的工业业控制。为为了进一一步提高高设备的的自动化化程度，越越来越多多的企业业将PLLC技术术应用于于其工厂厂设备中中。通过过对原有有配料系系统的技技术改造造，引入入配料系系统的数数据自动动采集、监监控以及及变频、组组态技术术完善并并改进自自动配料料系统机机构11。在在此基础础上，实实现了称称重、配配比、流流量控制制以及故故障检测测与报警警的自动动化，结结合友好好人机控控制界面面，在对对配料成成分进行行精确计计量的同同时，为为最终产产品的生生产效率率与质量量提供了了保障。1自动动配料系系统的主主要功能

46、能模块及及其原理理本文的研研究对象象将通过过采取PPLC以以及变频频调速技技术，结结合组态态软件技技术对传传统的配配料系统统进行技技术升级级。这里里，传统统的模拟拟控制方方式将被被数字处处理的方方式所取取代，封封闭式鼠鼠笼电机机由可编编程控制制器控制制变频器器进行拖拖动22。通通过组态态软件技技术定制制系统的的控制平平台，并并控制原原辅料经经过传送送带进入入配料系系统。1.1电电子皮带带秤及其其称重原原理在配料系系统中，电电子皮带带秤将通通过皮带带将系统统需要的的物料进进行称重重，并按按照预先先设定的的比率与与流量，将将其运送送到相应应的功能能模块。电电子电子子皮带秤秤是配料料系统的的主要组组

47、成部分分，不仅仅能够用用于各种种规则物物体的称称重，同同时也能能够实现现对散装装配料的的传输与与称重。为电子皮皮带秤的的基本结结构原理理图，由由图我们们可以看看出，物物料在其其上的传传输方向向是自左左向右，依依次经过过落料区区、称重重去以及及出料区区。由于于皮带自自身也存存在一定定重量，这这样在称称重传感感器上就就会有一一个预加加载的力力。在未未加入任任何物料料的时候候，称重重传感器器上的预预加载以以及配重重块与皮皮带作用用于称重重托辊上上的力相相互平衡衡。这样样，便形形成了电电子皮带带秤的称称重零点点，所有有的称重重任务均均是在此此基础上上进行的的。1.2 流量控控制的实实现流量控制制就是通

48、通过控制制在一定定时间内内经皮带带运送的的物料总总量，其其一般计计算方式式为流经经皮带的的物料总总量与时时间的比比值。实实际上，电电子皮带带秤通过过脉冲信信号来对对物料进进行流量量的采样样。由计计算机设设定的计计数器会会定时采采样，并并测算物物料所经经过的距距离，通通过这一一程序，我我们可以以得到流流量的瞬瞬时值。在确定了了瞬时流流量以及及系统对对流量的的设定值值后，根根据这两两者之间间的差额额，系统统需要对对速度进进行适当当控制调调节。在在实际控控制中，我我们多采采用已在在工业控控制中得得到广泛泛应用的的PIDD算法进进行调节节控制。PPID控控制是指指通过比比例、微微积分的的算法控控制来操操控流量量的控制制过程。 电气传传动自动动控制系系统优化化设计方方法研究究2. PPLC的的工作原原理及其其应用2.1 PLCC的工作作原理PLC是是一种专专业用于于工业控控制的微微型计算算机系统统，与一一般的计计算机系