浅析V—M调速控制系统信号极性的确定

摘 要由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，是交流拖动控制系统的基础。同时晶闸管-直流电动机调速系统（简称V-M调速系统）内容是维修电工职业资格高级工、技师鉴定的重要内容之一，在讲授直流电机各种闭环调速控制系统各控制单元信号的极性的确定是个难点，本人根据自己多年的教学经验就各极性的确定谈一下自己的体会。

【关键词】闭环控制 正负反馈 极性 PI调节器

闭环控制（包括单闭环系统和多闭环系统）是自动控制系统工作的主要方式，用它可以实现准确的控制。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用闭环系统。因此，直流电机电机根据控制系统的要求，构成各种类型的单闭环或双闭环系统。确定各控制单元的极性的方法有如下的技巧来迅速地进行确定。

1 根据反馈类型确定信号的极性

在直流调速系统中，反馈的概念是这样理解的：从控制系统输出信号（非物理量转换成物理量后）取出一部分或全部反馈到系统的输入端，与输入信号（电压或电流）相合成的过程。反馈的类型有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈（ Negative Feedback），若极性相同，则称为正反馈。再根据自动控制原理，从反馈的物理量上来分，要维持那个物理量不变就应该引入哪个物理量的负反馈，所以若要抑制电流的变化就引入电流负反馈、抑制电压的变化就引入电压负反馈、还有转速负反馈等等。

闭环控制系统由给定环节，放大器、晶闸管整流器与触发装置、直流电动机和測速发电机等组成。在组成环节中，放大器可以选择通通的放大器，也就可以选择精度高的比例积分放大器，简称（PI积分调节器）。在图1所示的系统结构图中，采用的是普通的放大器（kp）输出与输入的极性是相同的。

那在确定各种反馈信号的极性时根据反馈类型是正反馈还是负反馈来确定就很容易了，若为负反馈则反馈信号与输入给定信号必相反，正反馈则反馈信号与输入给定信号极性一致。

如在图1中转速单闭环调速系统中 ，（kp为普通的放大器），若Un*极性为“+”，则转速反馈信号Un极性为“-”，保证负反馈。

2 根据控制系统中的PI调节器工作特性确定信号的极性

在控制性能要求高的闭环控制系统中，放大器的选择是非常重要的。如图2所示的转速、电流双闭环调速系统中，放大器采用的是PI调节器，而不是普通的放大器。

图2中，本系统用了两个PI调节器，ASR（转速调节器）和ACR电流调节器，两个调节器串联，ASR的输出作为ACR的的输入。 将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流调节器”的输入端，与ASR的输出相比较，经放大后，得到移相控制电压Uct，Uct作为控制整流桥GT“触发电路”的控制电压，由触发器GT的工作原理，其控制电压Uct的极性须为“+”。

在双闭环控制系统中，在保证控制电压Uct的极性须为“+”极性的前提下。 给定的信号Un*极性为须为正给定，即极性为“+”，则转速反馈信号Un极性为“-”， ASR的输出Ui*是“-”，电流负反馈信号Ui为“+”，Un*与Un的极性相反，确保为负反馈，Ui*与Ui的极性相反，构成负反馈，因此本系统也构成电流、转速负反馈双闭环调速系统。本系统存在两种反馈形式，具有良好的静、动态控制性能。因此只要是负反馈控制，给定信号与反馈信号的极性必相反，根据这一原则来确定，是很容易理解的。

图3还是转速单闭环调速系统静态结构图中，若放大器为PI积分调节器，则给定信号须为负给定，ASR的输出Uct的极性为正，给触发电路提供正电压，反馈信号Un的极性应该为“+”，保证为负反馈。

在指导学生验证单闭环与双闭环控制系统的特性实验中，给定信号为正给定的情况下，转速反馈信号的极性在两种控制系统中的极性是相反的，则在实际接线中一定要注意指导学生将连接转速发电机的两根线对调接线。

3 结束语

由上述可见，直流调速系统中给定信号电压与反馈信号极性只有在正确理解各控制单元工作原理的基础上结合反馈的类型来确定会掌握的更快，更好。

参考文献

[1]周渊深.交直流调速系统与MATLAB仿真[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]陈伯时.运动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2003.

作者简介

李秀香（1970-），女，山东省青岛市人。高级讲师。主要研究方向为电动机调速。

作者单位

山东省青岛市技师学院 山东省青岛市 266200