电力拖动自动控制系统教学课件作者周渊深第2章节-直流调速系统的动态分析与设计课件幻灯片.pptVIP

三、转速调节器退饱和时转速超调量的计算 ASR饱和情况下双环系统启动时的转速和电流波形如下图 图中，恒流加速阶段的加速度为 恒流加速到 （ ）时刻的时间为： 计算退饱和超调量的简便方法。 （1）将图中的坐标从点 移到点 ，即假定系统是在 负载下运行于转速 ； （2）在 点突将负载由 降到 ，则n会产生一个动态速升，而突减负载的速升过程与退饱和超调过程是完全相同的。 （3）系统突减负载的动态速升过程与突加负载的速降过程所引起的转速变化 的大小是相同的，只是符号相反。而突加负载的速降过程就是抗扰动态性能指标的定义。 可用典II系统抗扰动态性能指标，直接查出相应的动态速度降大小，从而计算出退饱和超调量。但按定义，超调量的基准值是稳态转速 ，而动态速降的基准值是 。 退饱和超调过程的扰动量 。在这里 其动态速升的基准值为 若令 允许过载倍数， ； 电动机额定电流； 负载系数 ， 调速系统开环特性的额定速降 则 再经过超调量基准值 和动态速降基准值的换算后， 可求出退饱和超调的计算式为 例：某调速系统，机电时间常数 =0.034s，转速环小时间常 数 0.0124s，额定负载时的开环速降 =380r/min，空载起动电流， ，当h=5时，空载起动 到额定转速 =1000r/min，问退饱和超调量为多少？ 设理想空载Z=0，而电动机允许过载倍数 =1.5， 查表2-6，当h=5时，得 则： 81.2%×0.04158=3.37% 退饱和超调要比线性系统的超调量小得多。退饱和超调与线性系统的超调有本质上的不同，由于退饱和超调量的大小与动态速降大小是一致的，所以确定转速调节器结构和参数时，完全可以按抗扰性能指标来设计，即按典型II型系统来校正，并选择中频h=5为宜。 设计举例见书99，自学。 3、系统的相角稳定裕度为： 由于τ比T大，大得越多，系统的稳定性越好。 在ω=1时： 典II系统中，时间常数T是系统固有的，但典Ⅱ系统有两个参数K和τ待选择。为分析方便，引入一个新变量h，令 ，h称作“中频宽”，是一个关键的参数。 从频率特性看： 1）在T一定时，改变τ也就改变了中频宽h，即h与τ相关； 2）在τ确定后，改变K相当于使开环对数幅频特性上下平 移，即改变了截止频率ωc，说明ωc与K相关。 因此，选择了参数h 和ωc，就相当于选择了参数τ和K。 在闭环幅频特性谐振峰值Mr最小准则下，可找到h和K两个 参数之间的配合关系，使K变为h的函数。则典型Ⅱ型系统的 设计就变为一个参数τ的设计了。 对应的最小谐振峰值Mrmin为： 此时有： 则 （1）稳态跟随性能指标 当阶跃、斜坡输入时，其稳态误差为： 当单位加速度输入时(R=1)，其稳态误差为： 有跟踪误差，其大小与开环放大系数成反比。 4、典型II型系统跟随性能指标与参数的关系 （2）动态跟随性能指标 方法： （a）将 和 代入典II系统的开环传函中； （b）求出系统的闭环传递函数； （c）求出单位阶跃输入R（s）=1/s下，系统的输出； （d）以T为时间基准，对具体的h值，求出单位阶跃响应函数C（t/T），从而计算出超调量σ、上升时间tr/T调节时间ts/T和振荡次数k。 表2-5 典Ⅱ系统阶跃输入跟随性能指标（按Mrmin准则） h 3 4 5 6 7 8 9 10 σ% 52.6 43.6 37.6 33.2 29.8 27.2 25 23.3 tr/T 2.4 2.65 2.85 3.0 3.1 3.2 3.3 3.35 ts(5%)/T 12.15 11.65 9.55 10.45 11.30 12.25 13.25 14.20 振荡次数K 3 2 2 1 1 1 1 1 与表2-2比较，超调量比典Ⅰ系统大。工程上常选h=5为最佳参数 5、典型II型系统抗扰性能指标与参数的关系 （1）稳态抗扰性能 若要使阶跃扰动作用下系统的稳态误差为零，则在扰动作 用点之前必须含有积分环节。 （2）动态抗扰性能 系统的动态抗扰性能因系统结构、扰动作用点和作用函数 而异的。各项动态