DCスピードコントロールシステム

概要 速度制御方式には通常、機械式、電気式、油圧式、空圧式があり、機械式および電気式の速度制御方式は機械式および電気式の速度制御方式のみに使用できます。伝達効率が向上し、操作が簡単で、無段階速度調整が容易で、長距離制御や自動制御が容易であるため、DCモータは優れた運動性能と制御特性を備えているため、生産機械に広く使用されていますが、優れた運動性能と制御特性を備えています。交流モータと同様の構造 シンプルで安価、製造が容易、保守が容易であるが、近年、コンピュータ技術、パワーエレクトロニクス技術、制御技術の発達により、交流速度制御システムが急速に発展し、多くの場合、交流速度制御システムが急速に発展してきている。 DC速度制御システムは徐々に置き換えられています。でもメインフォーム。圧延鉄鋼、鉱山、海洋掘削、金属加工、繊維、製紙、高層ビルなどの中国の多くの産業分野では、制御技術から理論上も実践上も高性能の制御可能な電気抵抗速度制御システムが必要とされています。観点から見ると、これは AC 速度制御システムの基礎です。したがって、最初に DC 速度制御に焦点を当てます。 8.1.1 DC モータの速度制御方法 第 3 章 DC モータの基本原理によれば、誘導電位、電磁トルク、および機械的特性式から、DC の 3 つの速度制御方法があります。モーター: (1) アーマチュア供給電圧 U を調整します。

電機子電圧の変更は、主に電機子電圧を定格電圧から下げることと、モータの定格回転速度から速度を変更することです。これは定トルク システムに最適な方法です。この変化は時定数が小さく、迅速に応答できますが、大容量の調整可能な DC 電源が必要です。 (2) モータの主磁束を変更します。磁束を変えると無段階で滑らかな速度調整が実現できますが、速度調整のための磁束が弱くなるだけです（弱磁気速度調整といいます）。モータ量による時定数は変化による時定数よりもはるかに大きく、応答速度が速くなります。速度は遅くなりますが、必要な電力容量は小さくなります。 (3) 電機子ループ抵抗を変更します。モーターの電機子回路の外側にあるストリング抵抗器の速度調整方法は、操作が簡単で便利です。ただし、段階的に調整された速度調整にのみ使用できます。また、速度調整抵抗器でも多くの電力を消費します。

抵抗速度規制の変更には多くの欠点があります。現時点ではほとんど使用されていません。クレーンやホイスト、電車の中には、速度制御性能が高くなかったり、低速運転時間が長くなかったりするものがあります。定格速度を超える狭い範囲で速度が増加します。したがって、DC 速度制御システムの自動制御は、多くの場合、電圧調整と速度調整に基づいています。必要に応じて、電圧調整および弱磁性 DC モーターの電機子巻線の電流がステーターの主磁束と相互作用して、電磁力と電磁回転を生成します。この瞬間、アーマチュアが回転します。 DCモーターの電磁回転は個別に調整できるので非常に便利です。この機構により、DC モータはトルク制御特性が良く、速度調整性能に優れています。主磁束の調整は通常、静止または磁気調整によって行われますが、どちらも調整可能な DC 電源を必要とします。 8.1.3 速度制御システムの性能指標 速度制御を必要とする機器には、その制御性能に対する特定の要件が必要です。例えば、精密工作機械では数十ミクロンから数速度までの加工精度が要求され、その最大値と最小値の差は300倍近くにもなります。数千 kW の容量を持つ圧延機モーターは、正転から逆転まで 1 秒未満で完了する必要があります。プロセス;高速抄紙機に対するこれらの要件はすべて、システム設計の基礎として、動作制御システムの定常状態および動的指標に変換できます。速度制御要件 さまざまな生産機械には、速度制御システムに対する異なる速度制御要件があります。以下の 3 つの側面を要約します。 (1) 速度規制。

速度は、最高速度と最低速度の範囲にわたって段階的に (ステップ付き) またはスムーズ (無段階) に調整されます。 (2) 安定した速度。さまざまな外乱（負荷変動、系統電圧変動など）を受けずに、必要な速度で一定の精度で安定して動作する。 （3）加減速制御。頻繁に始動と制動を行う装置では、生産性を向上させるために、できるだけ早く増速および減速して始動と制動の時間を短縮する必要があります。場合によっては、深刻な影響を受けない 3 つ以上の側面が必要な場合もあれば、そのうちの 1 つまたは 2 つだけが必要な場合もあります。いくつかの側面はまだ矛盾している可能性があります。問題のパフォーマンスを定量的に分析するため。定常状態インジケーター モーション コントロール システムが安定して動作しているときのパフォーマンス インジケーターは定常状態インジケーターと呼ばれ、静的インジケーターとも呼ばれます。たとえば、定常状態動作中の速度制御システムの速度範囲と静速度、位置システムの定常状態の張力誤差などです。以下では、速度制御システムの定常状態指標を具体的に分析します。 (1) 速度調整範囲 D モータが満たせる最高速度 nmax と最低速度 nmin の比を速度調整範囲といい、文字 D で示されます。つまり、nmax と nmin は一般的に指します。精密研削盤などの非常に軽い機械でも、実際の負荷速度を使用できます。番号を設定します。 (2) 静的エラー率 S システムがある速度で動作しているとき、負荷が理想無負荷から定格負荷に変化したときの理想無負荷速度 no に対応する速度低下の割合を静的といいます。そして静的な差分が表現されます。

負荷変化時の速度調整システムの安定性は、機械的特性の硬さに関係し、特性が硬ければ硬いほど、静的誤差率は小さくなります。速度の定常線図 8.3 さまざまな速度での静的速度 (3) ) 圧力調整システム DC モータの電圧調整速度調整システムにおける D、S、D の関係は、モータの定格速度 nnom です。定格負荷での速度低下がある場合は、システムの静的速度と定格負荷での最低速度が考慮されます。式(8.4)に、式(8.6)を式(8.7)に代入して速度範囲として式(8.5)を書くことができ、式(8.8)は速度範囲D、静速度S、定格速度降下の間を表します。満たされるべき関係。同じ速度制御システムの場合、特性硬度が小さいほど、システムが許容する速度範囲 D は小さくなります。たとえば、ある速度制御モータの定格速度は nnom=1430r/min で、静的誤差率が S≤10% の場合、定格速度の低下は、速度制御範囲は動的モータの性能指標にすぎません。移行プロセス中のインデックス モーション コントロール システム。動的インジケーター (動的パフォーマンス インジケーターおよび耐干渉パフォーマンス インジケーターを含む)。 (1) 追従性能指標 与えられた信号 (または基準入力信号) R(t) の作用下で、システム出力 C(t) の変化は以下の性能指標で表されます。さまざまな性能指標の場合、初期応答はゼロであり、システムはユニット ステップ入力信号の出力応答 (ユニット ステップ応答と呼ばれます) に応答します。図 8.4 に以下の性能指標を示します。ユニットステップ応答曲線 1 立ち上がり時間 tr ユニットステップ応答曲線が初めてゼロから定常値まで立ち上がるまでの時間を立ち上がり時間と呼び、動的応答の速さを示します。 2 オーバーシュート