淺析V—M調速控制系統信號極性的確定

摘 要由于直流拖動控制系統在理論上和實踐上都比較成熟，而且從控制的角度來看，是交流拖動控制系統的基礎。同時晶閘管-直流電動機調速系統（簡稱V-M調速系統）內容是維修電工職業資格高級工、技師鑒定的重要內容之一，在講授直流電機各種閉環調速控制系統各控制單元信號的極性的確定是個難點，本人根據自己多年的教學經驗就各極性的確定談一下自己的體會。

【關鍵詞】閉環控制 正負反饋 極性 PI調節器

閉環控制（包括單閉環系統和多閉環系統）是自動控制系統工作的主要方式，用它可以實現準確的控制。對調速指標要求不高的場合，采用單閉環系統，而對調速指標較高的則采用閉環系統。因此，直流電機電機根據控制系統的要求，構成各種類型的單閉環或雙閉環系統。確定各控制單元的極性的方法有如下的技巧來迅速地進行確定。

1 根據反饋類型確定信號的極性

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

閉環控制系統由給定環節，放大器、晶閘管整流器與觸發裝置、直流電動機和測速發電機等組成。在組成環節中，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，簡稱（PI積分調節器）。在圖1所示的系統結構圖中，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的極性時根據反饋類型是正反饋還是負反饋來確定就很容易了，若為負反饋則反饋信號與輸入給定信號必相反，正反饋則反饋信號與輸入給定信號極性一致。

如在圖1中轉速單閉環調速系統中 ，（kp為普通的放大器），若Un*極性為“+”，則轉速反饋信號Un極性為“-”，保證負反饋。

2 根據控制系統中的PI調節器工作特性確定信號的極性

在控制性能要求高的閉環控制系統中，放大器的選擇是非常重要的。如圖2所示的轉速、電流雙閉環調速系統中，放大器采用的是PI調節器，而不是普通的放大器。

圖2中，本系統用了兩個PI調節器，ASR（轉速調節器）和ACR電流調節器，兩個調節器串聯，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作為反饋信號加到“電流調節器”的輸入端，與ASR的輸出相比較，經放大后，得到移相控制電壓Uct，Uct作為控制整流橋GT“觸發電路”的控制電壓，由觸發器GT的工作原理，其控制電壓Uct的極性須為“+”。

在雙閉環控制系統中，在保證控制電壓Uct的極性須為“+”極性的前提下。 給定的信號Un*極性為須為正給定，即極性為“+”，則轉速反饋信號Un極性為“-”， ASR的輸出Ui*是“-”，電流負反饋信號Ui為“+”，Un*與Un的極性相反，確保為負反饋，Ui*與Ui的極性相反，構成負反饋，因此本系統也構成電流、轉速負反饋雙閉環調速系統。本系統存在兩種反饋形式，具有良好的靜、動態控制性能。因此只要是負反饋控制，給定信號與反饋信號的極性必相反，根據這一原則來確定，是很容易理解的。

圖3還是轉速單閉環調速系統靜態結構圖中，若放大器為PI積分調節器，則給定信號須為負給定，ASR的輸出Uct的極性為正，給觸發電路提供正電壓，反饋信號Un的極性應該為“+”，保證為負反饋。

在指導學生驗證單閉環與雙閉環控制系統的特性實驗中，給定信號為正給定的情況下，轉速反饋信號的極性在兩種控制系統中的極性是相反的，則在實際接線中一定要注意指導學生將連接轉速發電機的兩根線對調接線。

3 結束語

由上述可見，直流調速系統中給定信號電壓與反饋信號極性只有在正確理解各控制單元工作原理的基礎上結合反饋的類型來確定會掌握的更快，更好。

參考文獻

[1]周淵深.交直流調速系統與MATLAB仿真[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]陳伯時.運動控制系統[M].北京：機械工業出版社，2003.

作者簡介

李秀香（1970-），女，山東省青島市人。高級講師。主要研究方向為電動機調速。

作者單位

山東省青島市技師學院 山東省青島市 266200