航天公开课转速负反馈思维导图

虽然在恒定激磁的条件下可以通过调节输入直流电动机电枢绕组的电压对其工作转速进行控制

但由于工作电流在电枢绕组内阻上的电压降，使电动机实际工作转速将随外负载的加大而有所减小

对于直流伺服控制系统，这种现象应当予以解决

为解决这一问题，首先必须检测到上述的转速下降现象。在此，测速发电机将是最常用的检测器件

在结构上与普通小型直流电动机十分类似，由于当代高性能永磁材料的不断进步

现在大部分直流测速发电机定子都采用永久强磁材料制成

因此它的输出电压与转速的灵敏度及线性关系相当理想

反转时，输出电压极性也随之变换，因此使用时就特别方便

普通直流测速发电机要用电刷和换向器，由此产生了使用寿命、输出纹波因素、电火花电磁干扰等一系列缺点

使直流测速发电机的应用受到了一定的限制。最近出现的无刷直流测速发电机对以上问题有所解决

与转速成正比关系，它不需要电刷和换向器提高工作寿命和工作稳定性

但也存在输出电压的频率随转速变化、只用单线圈无法识别转动方向

电压信号有相位变化、输出信号的处理比较复杂等问题

因此，在选用测速发电机时需要对使用的条件与要求进行较全面的衡量和比较

一般往往会对直流测速发电机作较优先的考虑

控制电动机转速的电压信号u i 从分压电阻R i 上取得，将测速发电机所测得的实际转速反馈信号u f 串联在控制信号上

当电动机开始起动时u f =0，运算放大模块1得到的控制输入u c 最大

电动机电枢输入电压u a 最大、起动过程将很快

随着转速的升高，u f 也随之提高，控制逐步趋于平稳

直至在预先设想的工作转速状态下控制信号与反馈信号之差达到预定的数值

串联在输入回路中的转速负反馈起着控制作用

因为该系统要依靠输入与反馈的差值进行控制，故其属“有静差”系统

测速发电机处的分压电阻R 3 可调节该系统的负反馈深度

与运算放大模块周边相关的几个电阻可调节转速控制系统的增益程度

以上电路是一个典型的比例控制回路，因此对控制过程的滞后难以克服

但有了转速负反馈之后，直流电动机的工作特性将明显变硬，调速范围也将大大扩大

由于控制器件性能的限制，直流电压的获取与直流电压的方便调节较难同时完成

正因为电动机所驱动的机械系统的固有频率较低，直流电动机电枢电压调速方法

以涉及频率较高的脉宽调制方式达到调节电压的目的完全可行

在进行脉宽调压时，电源为直流固定电压，规定的开关频率

根据控制信号的大小改变每一周期内可控硅“接通”与“断开”时间的长短（“脉宽”）

从而使施放直流电压的“占空比”得到改变，达到改变输出电压平均值的目的

与触发角方式调压相比，脉宽调压有以下优点