《机电传动控制》第一周笔记

Posted 2020-08-31

知识要点：

1.1 术语与概念

1.1.1 控制与调节

    引入了输入量u，输出量v，被调量x，基准量w，调节差e等概念，并用工作原理图表示它们之间的函数关系，即相应传递环节的传递特性。其中控制与调节的区别在于控制属于开环作用路径，调节则属于闭环作用路径。

 

1.1.2 调节信号回路

调节或控制所使用的信号，分为模拟信号，数字信号和二进制信号。

    模拟信号：连续的取值范围，时间是连续/不连续的，数值变化过程是连续/不连续的。

    数字信号：有限数量的离散取值范围，时间是连续/不连续的，数值变化过程始终是不连续的。

        二进制信号：属于数字信号。

 

1.1.3 采样

    数字信号处理，控制和调节系统是采用单个定时脉冲工作的。若定时脉冲是等间隔的，这些系统即可理解成一种数学研究的连续工作系统。这些采样系统至少有一个采样-保持过程。

    采样-保持环节引起一个平均为1/2采样时间的延时和一个平均为1/2分辨率的幅值偏差。

 

1.1.4-6 线性化&定标&相对值

线性系统理论可用于具有连续特性曲线的非线性系统。其前提条件为：所规定的的工作范围小，即只允许一个固定工作点的小偏差。用一条传递环节在工作点的切线来代替其连续且非线性的特性曲线。在这种情况下，输出量与输入量之间得出一个与工作点相关的比值，即比例系数。

线性化出发点：传递环节的静态传递特性不是通过测量获得，就是由数学关系式确定。

线性化具体步骤：

 

    定标（归一化）：使一个量值落在一个规定的可描述特性的相同量纲的值上，以便使该量值无量纲，并由此得到可概述的数值。

具有相同量纲的额定值或最大值适合于作为定标量。

    相对值：由在一个物理事件时出现的不同量纲的量值得出的商。

 

 

1.2 传递特性

1.2.1 静态传递特性

静态传递特性需要在一个稳定系统或传递环节中的所有过渡过程衰减完毕后才能观察到。

传递环节的各种不同特性曲线：

 

 

1.2.2 动态传递特性

指输出信号在时间上是如何再现一个变化的输入信号的过程。

说明这种时间响应特性的方法和途径：

（1）时间域描述法

（2）复变量域描述法

 

 

1.2.3 基本传递环节

（1）电气比例环节（P环节）

          采用电阻电路的理想放大器，输入和输出电压值。

 

（2）机械式一阶延时比例环节（P-T1环节）

          弹簧式减振器或一个进给滑板，输入力，输出位移。

          实例：

        a.具有电容C与电阻R的串联电路，以电容上的电压变化量作为输出量。

        b.具有电感L和电阻R的电枢回路，以电流变化作为输出量。

 

（3）机械式二阶延时比例环节（P-T2环节）

     弹簧-质量系统（单质量振动器）。

           实例：

         a.电阻R，具有电容C的电容器和具有电感L的扼流圈，输入量是外部加在电路上的电压，输出量为电容器上的电压变化。

         b.由变流器和电动机组成的传动系统中，转速给定值变化作为输入量，电动机转速的变化为输出量。

 

（4）机械式积分环节（I环节）

         实例：

       a.一个磁场的能量

       b.一个电容器的充电能量

 

（5）电气微分环节（D环节）

          一个电容器的充电电流与所施加的电压有关。

 

（6）电气纯时滞环节或延迟环节（Tt环节）

          在控制电压发生变化后只有在定时脉冲间隔允许时才会发生输出电压变化，一个晶体管斩波器会引起一个纯时滞。

 

（7）比例积分环节（PI环节）

    由一个P环节和一个I环节组合而成PI环节。

 

 

理解难点：

1.关于如定标等术语及概念不能完全理解。

2.对于采样-保持环节的实质和各方面性质难以理解。

3.不清楚动态传递特性描述方法在各种复杂实际问题上的应用。

4.各种基本传递环节的性质和特点未能掌握明白。