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运动控制 自动化教研室 屈薇薇 知识回顾 自动化系 开环调速系统 机械特性软 闭环调速系统（P） 堵转电流过大 ？ 加电流截止负反馈 系统有静差 转速无静差系统（PI） 启动波形不够理想 问题 自动化教研室 当接到命令后，在机械强度、炮兵身体的承受能力和电动机过载能力等条件允许的情况下，以最短的时间起动到最高速 越大越好 要想起动时间最短，必须在整个起动期间内保持 (IdL为负载电流； 为电机额定励磁下的转矩系数(N·m/A))； 电机轴上的动力学方程： ：额定励磁下的电磁转矩，(Id为电枢电流); ：包括电机空载转矩在内的负载转矩(N·m) GD2 ：电力拖动系统折算到电机轴上的飞轮惯量(N·m2) . 充分利用电机过载能力： 保证在整个起动期间电枢电流Id等于一个适当的允许值不变，就能够实现最短时间起动的问题 仅考虑了静态性能，没考虑动态性能，不适合对系统快速性要求较高的场合。 单闭环系统，转速、电流共用一个调节器，无法保证两种调节过程同时具有良好的动态品质。 转速单闭环调速系统的局限性 解决办法： 将电流、转速调节器分开，分别用两个调节器； 转速环为外环，转速环的输出作为电流环的给定。 转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法 自动化教研室 转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。本章着重阐明其控制规律、性能特点和设计方法，是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。 转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性； 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析； 调节器的工程设计方法； 按工程设计方法设计双闭环系统的调节器 弱磁控制的直流调速系统。 转速、电流双闭环系统的组成 ASR——转速调节器 ACR——电流调节器 电流环——内环 转速环——外环 在一个控制系统中，如果有多个被反馈的物理量需要构造闭环，而且这些被反馈的物理量是同一个物理量所产生，那么延迟时间最短的那个物理量的反馈环建在最里面，延迟时间最长的那个物理量的反馈环建在最外面。 ASR的输出电压Ui*是ACR的电流给定信号，其限幅值Uim为最大电流给定值，ASR的限幅值完全取决于电动机所允许的过载能力和系统对最大加速度的需要。 ACR的输出电压限幅值Ucm，表示对最小角的限制，也表示对电力电子变换器输出电压的限制。 ASR：在启动期间或输入给定信号幅值过大时产生饱和，在其他期间不应产生饱和。ASR的饱和隔绝了外环对内环的干扰，使系统在起动期间表现为仅有一个电流环的特点，达到在起动期间恒流起动的目的。 ACR：在任何时间内都不能产生饱和 系统原理图 当调节器ASR不饱和时，ASR、ACR均不饱和，其输入偏差电压均为零。转速不变， 。 双闭环调速系统的稳态结构框图 对于静特性来说，有两种情况 (稳态时) 当调节器ASR饱和时，ASR输出达到限幅值，转速外环呈开环状态，电流不变。 ASR不饱和 (CA段 ) ASR饱和 (AB段) 当负载电流达到Idm时，对应于转速调节器的饱和输出Uim*，这时，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。 双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，转速负反馈起主要调节作用。 稳态时 ：两个调节器均不饱和（输入偏差为零，偏差的积分使调节器 有恒定的电压输出，输出没有达到饱和值） 双环系统稳态参数计算 ASR饱和时 : U*i = U*im， 反馈系数： PI调节器的输出量在动态过程中决定于输入量的积分，到达稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关，而是由它后面环节的需要决定的。稳态时： P调节器的输出量总是正比于其输入量，而PI调节器未饱和时，其输出量的稳态值是输入的积分，最终使PI调节器输入为零，才停止积分。 ACR的输出： ASR的输出： 双环系统PI调节器的特点： 双闭环调速系统中已知数据为：电动机：UN=220v，IN=20A，nN=1000r/min，电枢回路总电阻R=1Ω。设Unm*=Uim*=Ucm=10V，电枢回路最大电流Idm=40A，Ks=40，ASR与ACR均采用PI调节器。试求： （1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。 （2）当电动机在最高转速发生堵转时的Ud，Ui*，Ui和Uc值。 例题 解：（1）电流反馈系数 β=0.25V/A， 转速反馈系数 α=0.01V.min/r。 （2）当电动机在最高转速发生堵转时，看稳态结构图。 转速为0，ASR饱和， Ui*= Uim*=10V。 E为0，Ud0-IdR=0， 此时Id=Idm=40A，R=1Ω 所以 Ud=40V Ks=40，Uc=1