第四章 多环控制的直流调速系统.ppt

第四章 多环控制的直流调速系统 4.1 转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性 AB段是两个调节器都不饱和时的静特性，IdIdm, n=n0。 BC段是ASR调节器饱和时的静特性，Id=Idm, nn0。 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时，各变量之间有下列关系 (4-3) (4-4) (4-5) 根据各调节器的给定与反馈值计算有关的反馈系数： 转速反馈系数 (4-6) 电流反馈系数 (4-7) 两个给定电压的最大值U*nm和U*im由设计者选定。 4.2 转速、电流反馈控制直流调速系统的数学模型与动态过程分析 一、转速、电流反馈控制直流调速系统的动态数学模型 二、 转速、电流反馈控制直流调速系统的动态过程分析 1. 起动过程分析 第Ⅰ阶段：电流上升阶段（0~t1） 第Ⅱ阶段: 恒流升速阶段（t1~t2） 第Ⅲ阶段：转速调节阶段（t2以后） 转速调节器在此三个阶段中经历了不饱和、饱和以及退饱和三种情况。 双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点： （1）饱和非线性控制 （2）转速超调 （3）准时间最优控制 2．动态抗扰性能分析 转速调节器的作用 转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速很快地跟随给定电压变化, 如果采用PI调节器，则可实现无静差。 对负载变化起抗扰作用。 其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。 电流调节器的作用 在转速外环的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。 对电网电压的波动起及时抗扰的作用。 在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流。 当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。 4.3 转速、电流反馈控制直流调速系统的设计一、性能指标 1. 跟随性能指标 2．抗扰性能指标 二、调节器的工程设计方法 工程设计方法： 在设计时，把实际系统校正或简化成典型系统，可以利用现成的公式和图表来进行参数计算，设计过程简便得多。 调节器工程设计方法所遵循的原则是： （1）概念清楚、易懂； （2）计算公式简明、好记； （3）不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向； （4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式； （5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。 为了使系统能满足所需的稳态精度，常把Ⅰ型和Ⅱ型系统作为系统设计的目标。 1. 典型Ⅰ型系统 其开环传递函数选择为 （4-10） 式中， T——系统的惯性时间常数； K——系统的开环增益。 典型Ⅰ型系统的对数幅频特性的幅值为 相角裕度为 K值越大，截止频率?c 也越大，系统响应越快，相角稳定裕度 ? 越小，在选择参数 K时，须在快速性与稳定性之间取折衷。 表4-1 典型Ⅰ型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系 表4-2 典型I型系统动态抗扰性能指标与参数的关系 2.典型Ⅱ型系统 典型Ⅱ型系统的开环传递函数表示为 （4-22） 典型II型系统的时间常数T也是控制对象固有的，而待定的参数有两个： K 和 ? 。 定义中频宽： (4-23) 中频宽表示了斜率为20dB/sec的中频的宽度，是一个与性能指标紧密相关的参数。 (4-24) 改变K相当于使开环对数幅频特性上下平移，此特性与闭环系统的快速性有关。 系统相角稳定裕度为 τ比T大得越多，系统的稳定裕度就越大。 在确定了h之后，可求得 (4-29) (4-30) 表4-4 典型Ⅱ型系统阶跃输入跟随性能指标 表4-5 典型Ⅱ型系统动态抗扰性能指标与参数的