一、绪论
1.1 运动控制系统及其组成
1.3运动控制系统的转矩控制规律
J：机械转动惯量（kg/m2）；wm：转子的机械角速度（rad/s）；
m ：转子的机械转角；Te：电磁转矩（N.m）；TL：负载转矩（N.m）；
D：阻转矩阻尼系数；K：扭转弹性转矩系数
忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩，运动控制系统的简化运动方程式:
l转矩控制是运动控制的根本问题
要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。
l磁链控制同样重要
为了有效地控制电磁转矩，充分利用电机铁芯，在一定的电流作用下尽可能产生最大的电磁转矩，必须在控制转矩的同时也控制磁通（或磁链）。
1.4 生产机械的负载转矩特性
负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载
a）位能性恒转矩负载
b) 反抗性恒转矩负载
负载转矩与转速成反比，而功率为常数，称作恒功率负载
负载转矩与转速的平方成正比，称作风机、泵类负载
二、直流调速系统
直流电动机的稳态转速可表示为
n——转速（r/min）; U——电枢电压（V）；
I——电枢电流（A）； R——电枢回路总电阻(Ω）；
φ——励磁磁通（Wb）；
Ke ——由电机结构决定的电动势常数。
调节直流电动机转速的方法：
（1）调节电枢供电电压；
（2）减弱励磁磁通；
（3）改变电枢回路电阻。
自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。
调速指标
调速范围D=
,电动机在额定负载下可能达到的最高转速和最低转速。
静差率s，从理想空载到额定负载时的转速降落与理想空载转速之比。
调速范围与静差率两项性能指标是相互制约的。
平滑性
，相邻两级转速之比。越接近1，系统调速的平滑性越好。等于1，称无极调速。
经济性
一般以电动机的额定转速nN作为最高转速，则
可控直流电源
晶闸管整流器-电动机调速系统（V-M系统）
在理想情况下，Ud和Uc之间呈线性关系：
Ud——平均整流电压，
Uc ——控制电压，
Ks——晶闸管整流器放大系数。
1 触发脉冲相位控制
E——电动机反电动势(V)；
id——整流电流瞬时值(A)；
L——主电路总电感(H)；
R——主电路总电阻(Ω)；
2 电流脉动及其波形的连续与断续
不同整流电路的整流电压波峰值、脉冲数及平均整流电压:
抑制电流脉动的措施:
（1）增加整流电路相数，或采用多重化技术；
（2）设置电感量足够大的平波电抗器。
3 晶闸管整流器-电动机系统的机械特性
在电流连续区，显示出较硬的机械特性；
在电流断续区，机械特性很软，理想空载转速翘得很高。
电流断续区与电流连续区的分界线是
的曲线，当时，电流便开始连续了。
4 晶闸管触发和整流装置的放大系数
放大系数的计算
5 传递函数
在动态过程中，可以把晶闸管触发和整流装置看出一个纯滞后环节，滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间引起的。
失控时间是个随机值。
最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。
最大失控时间：
式中，f ——交流电源频率(Hz)，
m—— 一周内整流电压的脉波数。
平均失控时间：
晶闸管整流器的失控时间（f=50Hz）
输入输出关系为
传递函数为
泰勒展开，依据工程近似处理的原则，可忽略高次项，把整流装置近似看作一阶惯性环节
直流PWM变换器-电动机系统
脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。
1 不可逆PWM变换器-直流电动机系统（不允许电流反向）
续流二极管VD的作用只是为id提供一个续流的通道。
2 有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统
之所以为不可逆是因为平均电压Ud始终大于零，电流虽然能够反向，而电压和转速仍不能反向。
如果要求转速反向，需要再增加VT和VD，构成可逆的PWM变换器-直流电动机系统.
一般电动状态：
在一般电动状态中，id始终为正值（其正方向示于图2-11(a)中）。
在0≤t<ton期间，VT1导通，VT2关断。电流id沿图中的回路1流通。
在ton≤t<T期间，VT1关断，id沿回路2经二极管VD2续流。
VT1和VD2交替导通， VT2和VD1始终关断。
制动状态：
在ton≤t<T期间，Vg2为正，VT2导通，在感应电动势E的作用下，反向电流沿回路3能耗制动。
在T≤t<T+ton（即下一周期的0≤t<ton）期间，Vg2为负， VT2关断，-id沿回路4经VD1续流，向电源回馈能量。
VT2和VD1交替导通， VT1和VD2始终关断。
一般电动状态的电压、电流波形
制动状态的电压、电流波形
轻载电动状态的电流波形 ,VT1、VD2、VT2和VD1四个管子轮流导通。
在VT1关断后，id经VD2续流。
还没有到达周期T，电流已经衰减到零，
在t=t2时刻，VT2导通，使电流反向，产生局部时间的制动作用。
轻载时，电流可在正负方向之间脉动，平均电流等于负载电流，一个周期分成四个阶段。
3 直流PWM调速系统的机械特性
直流PWM调速系统（电流连续）的机械特性:
4 直流PWM调速系统的电能回馈和泵升电压：
PWM变换器的直流电源通常由交流电网经不可控的二极管整流器产生，并采用大电容C滤波，以获得恒定的直流电压。
当电动机工作在回馈制动状态时，电能不可能通过整流装置送回交流电网，只能向滤波电容充电。
对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高，称作“泵升电压”。
系统在制动时释放的动能将表现为电容储能的增加，
要适当地选择电容的电容量，或采取其它措施，以保护电力电子开关器件不被泵升电压击穿。
无反馈控制系统的机械特性
、
调节控制电压Uc就可以改变电动机的转速。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-475474.html
晶闸管整流器和PWM变换器都是可控的直流电源，用UPE来统一表示可控直流电源。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-475474.html
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