雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能

1、n OOttIdm IdL Id n* IIIIIIt4 t3 t2 t1 由于在起動(dòng)由于在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽經(jīng)歷了不飽和、飽和、和、飽和、退飽和三種退飽和三種情況，整個(gè)情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過程就動(dòng)態(tài)過程就分成圖中標(biāo)分成圖中標(biāo)明的明的I、II、III三個(gè)階段。三個(gè)階段。 四四. 起動(dòng)過程分析起動(dòng)過程分析 第第I階段電流上升的階段（階段電流上升的階段（0 t1）IL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 ttv突加給定電壓突加給定電壓 后，后，Id 上升，當(dāng)上升，當(dāng) Id 小于負(fù)載電流小于負(fù)載電流 IL 時(shí)，電機(jī)還不時(shí)，電機(jī)還不能轉(zhuǎn)動(dòng)。能轉(zhuǎn)動(dòng)

2、。v當(dāng)當(dāng) Id IL 后，電后，電機(jī)開始起動(dòng)，由機(jī)開始起動(dòng)，由于機(jī)電慣性作用，于機(jī)電慣性作用，轉(zhuǎn)速不會(huì)很快增轉(zhuǎn)速不會(huì)很快增長，因而轉(zhuǎn)速調(diào)長，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器節(jié)器ASR的輸入的輸入偏差電壓的數(shù)值偏差電壓的數(shù)值較大，較大， ASR很很快飽和，其輸出快飽和，其輸出限幅值限幅值 Usim，強(qiáng)，強(qiáng)迫電流迫電流 Id 迅速迅速上升。上升。第第 II 階段恒流升速階段（階段恒流升速階段（t1 t2）n IL Idn* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 ttv在這個(gè)階段中，在這個(gè)階段中，ASR始終是飽和始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)?shù)?，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，系統(tǒng)成于開環(huán)，系統(tǒng)成為在為在Usim 給定下給定下

3、的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流基本上保持電流 Id Idm 恒定，在恒定，在允許的最大電流允許的最大電流（即最大轉(zhuǎn)矩）（即最大轉(zhuǎn)矩）作用下，轉(zhuǎn)速呈作用下，轉(zhuǎn)速呈線性增長。線性增長。第第 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（ t2 以后）以后）IL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 ttv當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)定值時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器節(jié)器ASR的輸入的輸入偏差減少到零，偏差減少到零，但其輸出卻由于但其輸出卻由于積分作用還維持積分作用還維持在限幅值在限幅值Usimsim ，所以電機(jī)仍在加所以電機(jī)仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超

4、調(diào)后，轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電輸入偏差電壓變負(fù)，使它退壓變負(fù)，使它退出飽和狀態(tài)，出飽和狀態(tài)， Usisi 和和 Id d 很快下很快下降。但是，只要降。但是，只要 Id d 大于負(fù)載電流大于負(fù)載電流 IL L ，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。上升。v直到直到Id = IL時(shí)，轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)矩Te= TL ，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n到達(dá)到達(dá)峰值（峰值（t = t3時(shí)）不再時(shí)）不再上升上升。此后，電動(dòng)機(jī)此后，電動(dòng)機(jī)開始在負(fù)載的阻力下開始在負(fù)載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在減速，與此相應(yīng)，在一小段時(shí)間內(nèi)（一小段時(shí)間內(nèi)（ t3 t4 ），）， Id IL ，直到，直到穩(wěn)定，如果調(diào)節(jié)器參穩(wěn)定，如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，

5、也數(shù)整定得不夠好，也會(huì)有一些振蕩過程。會(huì)有一些振蕩過程。IL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt 在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和和ACR都不飽和，都不飽和，ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而ACR則力圖使則力圖使 Id 盡快地跟隨其給定值盡快地跟隨其給定值 Usi ，或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)系統(tǒng)?；蛘哒f，電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)系統(tǒng)。 （1） 飽和非線性控制飽和非線性控制 根據(jù)根據(jù)ASR的飽和與不飽和，整個(gè)系統(tǒng)處于完的飽和與不飽和，整個(gè)系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)：全不同的兩種狀態(tài)：當(dāng)當(dāng)ASR飽和時(shí)飽和時(shí)，轉(zhuǎn)

6、速環(huán)開環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)；恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)；當(dāng)當(dāng)ASR不飽和時(shí)不飽和時(shí)，轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)，整個(gè)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)表現(xiàn)是一個(gè)無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)表現(xiàn)為電流隨動(dòng)系統(tǒng)為電流隨動(dòng)系統(tǒng)。 起動(dòng)過程的特點(diǎn)起動(dòng)過程的特點(diǎn) （2）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制 起動(dòng)過程中的起動(dòng)過程中的，它的特征是電流保持恒定。一般選擇為電動(dòng)機(jī)允它的特征是電流保持恒定。一般選擇為電動(dòng)機(jī)允許的最大電流，以便充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，許的最大電流，以便充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，使電動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)矩下起動(dòng)。使電動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)矩下起動(dòng)。 這階段屬于

7、有限制條件的最短時(shí)間控制。因此，這階段屬于有限制條件的最短時(shí)間控制。因此，整個(gè)起動(dòng)過程可看作為是一個(gè)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。整個(gè)起動(dòng)過程可看作為是一個(gè)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。（3）轉(zhuǎn)速超調(diào)）轉(zhuǎn)速超調(diào) 由于起動(dòng)第一階段由于起動(dòng)第一階段ASR就飽和了，進(jìn)入轉(zhuǎn)速調(diào)就飽和了，進(jìn)入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段后，必須使轉(zhuǎn)速超調(diào)，節(jié)階段后，必須使轉(zhuǎn)速超調(diào)， ASR 的輸入偏差的輸入偏差電壓為負(fù)值，才能使電壓為負(fù)值，才能使ASR退出飽和。退出飽和。 這樣，采用這樣，采用PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)必然是有響應(yīng)必然是有的。的。五五. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能 一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具

8、有比較滿意的動(dòng)態(tài)一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動(dòng)態(tài)性能。性能。1. 1. 動(dòng)態(tài)跟隨性能動(dòng)態(tài)跟隨性能 如上所述，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過如上所述，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過程中，能夠在最大轉(zhuǎn)矩下，表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速程中，能夠在最大轉(zhuǎn)矩下，表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速跟隨性能。在減速和制動(dòng)過程中，由于主電路電流跟隨性能。在減速和制動(dòng)過程中，由于主電路電流的不可逆性，跟隨性能變差。的不可逆性，跟隨性能變差。2. 動(dòng)態(tài)抗擾性能動(dòng)態(tài)抗擾性能（1 1）抗負(fù)載擾動(dòng)抗負(fù)載擾動(dòng)v由結(jié)構(gòu)圖中可以看出，負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)由結(jié)構(gòu)圖中可以看出，負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR來產(chǎn)生抗負(fù)來產(chǎn)生抗負(fù)載擾動(dòng)的作用。載擾動(dòng)的作用。 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù); 電流反饋系數(shù)電流反饋系數(shù) Ks 1/CeUsnUcIdEnUdUfn+-ASR+Usi- Ra ACR-UfiUPEaaSRI+-SKe1 C/ndUUD*nUnUctUPI調(diào)節(jié)器（2）抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)）抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)單閉環(huán)：?jiǎn)伍]環(huán)： U U UUd dn Un