課程設計（論文）-雙極式PWM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計

1、沈 陽 工 程 學 院課 程 設 計設計題目： 雙極式PWM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 系 別 自控系 班級 測控本062 學生姓名 學號 10 指導教師 XXXX 職稱 助教 起止日期：2009年3月2日起至 2009年3月6日止目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc224103648 課程設計任務書 PAGEREF _Toc224103648 h I HYPERLINK l _Toc224103649 1設計主要內(nèi)容及要求 PAGEREF _Toc224103649 h II HYPERLINK l _Toc224103650 2對設計論文撰寫內(nèi)容、格式、字數(shù)

2、的要求 PAGEREF _Toc224103650 h II HYPERLINK l _Toc224103651 課程設計成績評定表 PAGEREF _Toc224103651 h III HYPERLINK l _Toc224103652 中文摘要 PAGEREF _Toc224103652 h IV HYPERLINK l _Toc224103653 一、設計任務描述 PAGEREF _Toc224103653 h 1 HYPERLINK l _Toc224103654 二、設計思路 PAGEREF _Toc224103654 h 2 HYPERLINK l _Toc224103655 系

3、統(tǒng)總體結構的設計 PAGEREF _Toc224103655 h 2 HYPERLINK l _Toc224103656 環(huán)節(jié)設計、部件選擇及參數(shù)計算 PAGEREF _Toc224103656 h 2 HYPERLINK l _Toc224103657 系統(tǒng)原理圖 PAGEREF _Toc224103657 h 2 HYPERLINK l _Toc224103658 建立系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型 PAGEREF _Toc224103658 h 2 HYPERLINK l _Toc224103659 三、設計方框圖 PAGEREF _Toc224103659 h 5 HYPERLINK l _Toc2

4、24103660 四、各局部電路設計及參數(shù)計算 PAGEREF _Toc224103660 h 6 HYPERLINK l _Toc224103661 設計方法的根本思路 PAGEREF _Toc224103661 h 6 HYPERLINK l _Toc224103662 典型系統(tǒng)及其參數(shù)與性能指標的關系 PAGEREF _Toc224103662 h 6 HYPERLINK l _Toc224103663 典型型系統(tǒng)及其參數(shù)與性能指標的關系 PAGEREF _Toc224103663 h 8 HYPERLINK l _Toc224103664 工程設計中的近似處理 PAGEREF _Toc

5、224103664 h 10 HYPERLINK l _Toc224103665 電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設計 PAGEREF _Toc224103665 h 12 HYPERLINK l _Toc224103666 五、元器件清單 PAGEREF _Toc224103666 h 18 HYPERLINK l _Toc224103667 小結 PAGEREF _Toc224103667 h 19 HYPERLINK l _Toc224103668 致謝 PAGEREF _Toc224103668 h 20 HYPERLINK l _Toc224103669 參考文獻 PAGEREF _Toc2

6、24103669 h 21沈陽工程學院課程設計任務書課程設計題目： 雙極式PWM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 系 別 自控系 班級 測控本062 學生姓名 XXX 學號 10 指導教師 XXX 職稱 助教 課程設計進行地點： 教學B座419 任 務 下 達 時 間： 2021 年 3 月 2 日起止日期： 2021 年 3 月 2 日起至 2021年 3 月 6 日止教研室主任 年 月 日批準1設計主要內(nèi)容及要求1主要內(nèi)容試設計一H型雙極式PWM直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。的根本參數(shù)如下：電動機：UN48V, IN, nN = 200r/min, Ra = 6.5，電樞回路總電阻R=8，電樞回路電磁時間常數(shù)

7、Tl，機電時間常數(shù)Tm，電源電壓US = 60V，給定轉(zhuǎn)速電壓最大值和ASR, ACR的輸出限幅值均為10V，電流反應系數(shù)，轉(zhuǎn)速反應系數(shù).min/r，電動勢轉(zhuǎn)速比Ce= V.min/r，選用D202電力晶體管作功放用開關管，D202的參數(shù)如下：Tce, tr0.103, tf。2要求按工程設計方法設計計算，設計的性能指標要求：穩(wěn)態(tài)指標：穩(wěn)態(tài)無靜差。動態(tài)指標：電流超調(diào)量?？蛰d起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。動態(tài)過渡過程時間s2對設計論文撰寫內(nèi)容、格式、字數(shù)的要求1 課程設計論文是表達和總結課程設計成果的載體，一般不應少于3000字。2 學生應撰寫的內(nèi)容為：中文摘要和關鍵詞、目錄、正文、參考文獻等。

8、課程設計論文的結構及各局部內(nèi)容要求可參照?沈陽工程學院畢業(yè)設計論文撰寫標準?執(zhí)行。應做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。3 論文要求打印，打印時按?沈陽工程學院畢業(yè)設計論文撰寫標準?的要求進行打印。4 課程設計論文裝訂順序為：封面、任務書、成績評審意見表、中文摘要和關鍵詞、目錄、正文、參考文獻。3.時間進度安排；順序階段日期計 劃 完 成 內(nèi) 容備注13月2日教師講解題目，學生查閱相關資料23月3日電流調(diào)節(jié)器結構及其參數(shù)設計33月4日速度調(diào)節(jié)器結構及其參數(shù)設計43月5日撰寫課程設計論文53月6日辯論沈 陽 工 程 學 院 伺 服 系 統(tǒng) 課程設計成績評定表系部： 自控系 班級： 測

9、控本062 學生姓名： ZXXX 指 導 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權重評 分加權分調(diào)研論證能獨立查閱文獻,收集資料；能制定課程設計方案和日程安排。5432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認真，遵守紀律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設計工作， 5432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設計任務，工作量飽滿，難度適宜。5432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整標準。5432指導教師評審成績加權分合計乘以12 分加權分合計指 導 教 師 簽 名： 年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權重評 分加

10、權分查閱文獻查閱文獻有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力5432工作量工作量飽滿，難度適中。5432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整標準。5432評閱教師評審成績加權分合計乘以8分加權分合計評 閱 教 師 簽 名： 年 月 日課 程 設 計 總 評 成 績分中文摘要伺服系統(tǒng)對數(shù)控技術、自動化、電氣工程及其自動化、機電一體化等專業(yè)是一門很重要的專業(yè)技術課。伺服系統(tǒng)的作用是聯(lián)系數(shù)控裝置與被控設備的中間環(huán)節(jié)，起著傳遞指令信息和反應設備運行狀態(tài)信息的橋梁作用。在當代工業(yè)上PWM控制調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應用，其優(yōu)點還是日益突

11、現(xiàn)，而帶有雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)更是受到廣泛歡送。在本次設計中，為了使調(diào)速到達高精度、高準度的要求，我使用了電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，以此來組成雙閉環(huán)，電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)。這樣的設計能夠到達任務要求的靜態(tài)指標和動態(tài)指標。特別是把此兩環(huán)校正為典型型和典型型后的性能指標更是到達了要求。本次設計中的電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器都是使用PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器是由運放和各種電子元器件組成的，由于本次設計時間有限所以就沒有把相應的參數(shù)給調(diào)出來了。關鍵詞 PWM，型系統(tǒng)，型系統(tǒng)，電流調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)一、設計任務描述1任務試設計一H型雙極式PWM直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。的根本參數(shù)如下：電動機：UN48V, IN, nN =

12、 200r/min, Ra = 6.5，電樞回路總電阻R=8，電樞回路電磁時間常數(shù)Tl，機電時間常數(shù)Tm，電源電壓US = 60V，給定轉(zhuǎn)速電壓最大值和ASR, ACR的輸出限幅值均為10V，電流反應系數(shù)=1.33V/A，轉(zhuǎn)速反應系數(shù).min/r，電動勢轉(zhuǎn)速比Ce= V.min/r，選用D202電力晶體管作功放用開關管，D202的參數(shù)如下：Tce, tr0.103, tf。2要求按工程設計方法設計計算，設計的性能指標要求：穩(wěn)態(tài)指標：穩(wěn)態(tài)無靜差。動態(tài)指標：電流超調(diào)量?？蛰d起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。動態(tài)過渡過程時間s二、設計思路系統(tǒng)總體結構的設計此系統(tǒng)控制的對象是他勵直流電動機，控制信號為轉(zhuǎn)速

13、控制電壓給定信號，輸出信號為電動機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速信號。系統(tǒng)的閉環(huán)控制按內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，外環(huán)為轉(zhuǎn)速環(huán)的結構設計。電樞繞組的驅(qū)動為電力晶體管的PWM脈沖放大電路。轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器可采用由運算放大器組成的模擬電路。PWM調(diào)速系統(tǒng)由于具有動、靜特性好，損耗小和電網(wǎng)功率因數(shù)高等優(yōu)點，在中小功率伺服系統(tǒng)中已取代V-M系統(tǒng)，其使用日益廣泛。其中H型雙極式PWM變換器更為普遍。H型雙極式PWM變換器的優(yōu)點如下：電流一定是連續(xù)的；可以使電動機在四象限運行；電動機停止運行時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；在低速時每個晶體管的驅(qū)動脈沖仍比擬寬，有利于保證晶體管的可靠導通；低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達0-20000左右。環(huán)

14、節(jié)設計、部件選擇及參數(shù)計算根據(jù)總體結構要求設計各根本環(huán)節(jié)，由于電動機參數(shù)已由題意確定，所以需設計的環(huán)節(jié)主要有：電流、轉(zhuǎn)速反應環(huán)節(jié)，比擬環(huán)節(jié)，H型雙極式PWM變換器包括鋸齒波發(fā)生器，脈寬調(diào)制器，邏輯延時器，基極驅(qū)動電路和脈寬調(diào)制變換驅(qū)動器等，及電流、轉(zhuǎn)速兩個調(diào)節(jié)器等。最后根據(jù)已確定的各環(huán)節(jié)選擇部件及計算參數(shù)。系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖可以簡化。但為了給建立系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型打下根底，控制信號、反應原理信號比擬、調(diào)節(jié)原理和PWM調(diào)制和驅(qū)動電動機運行原理等都應在系統(tǒng)原理圖中表示清楚。建立系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型一般情況下，系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型主要通過傳遞函數(shù)建立。PWM調(diào)速系統(tǒng)的控制規(guī)律和動態(tài)數(shù)學模型與前題的V-M系統(tǒng)

15、相比差異不大，主要不同點就是脈寬調(diào)制器和PWM變換器本身的傳遞函數(shù)。根據(jù)其工作原理，脈寬調(diào)制器和PWM變換器合起來可以看成是一個滯后環(huán)節(jié)，它的延時周期最大不超過一個開關周期T。和晶閘管裝置傳遞函數(shù)的近似處理一樣，當整個系統(tǒng)開環(huán)頻率特性截止頻率滿足下式時可將滯后環(huán)節(jié)近似看成是一階慣性環(huán)節(jié)。因此，脈寬調(diào)制器和PWM變換器的傳遞函數(shù)可以近似看成式中 KPWM一脈寬調(diào)制器和PWM變換器的放大系數(shù)KPWM= Ud/Uc ；Ud PWM變換器的輸出電壓；Uc脈寬調(diào)制器控制電壓。圖1-2是表示一雙極式PWM直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型的動態(tài)結構圖。圖1-2 雙極式PWM直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結構圖圖中 (

16、s)對應于給定轉(zhuǎn)速的控制電壓信號；Un(s)對應于實際轉(zhuǎn)速的反應電壓信號；Un (s)對應于轉(zhuǎn)速偏差的電壓信號；Ui(s對應于控制電流的電壓信號；Uct(s)對應于脈寬調(diào)制器的輸入控制電壓信號；Ud0(s)PWM驅(qū)動電路輸出的空載電壓；E (s)電動機的反電動勢；Id(s)電動機的電樞電流；Idl(s)對應于電動機負載轉(zhuǎn)矩的負載電流；n (s)電動機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速；Ton轉(zhuǎn)速反應環(huán)節(jié)濾波時間常數(shù)；Toi電流反應環(huán)節(jié)濾波時間常數(shù)；KPWM, TPWM脈寬調(diào)制器和PWM變換器放大倍數(shù)與其近似慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)；R電動機電樞回路總電阻；Tl電動機電磁回路時間常數(shù)；Tm包括電動機在內(nèi)的系統(tǒng)機電時間常數(shù)；Ce電

17、動機在額定磁通下的電動勢轉(zhuǎn)速比；ASR系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)器；ACR系統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)器；速度反應系數(shù)；電流反應系數(shù)。設計此動態(tài)結構圖時，應先設計各模塊的傳遞函數(shù)并求出各模塊的參數(shù)和時間常數(shù)，再根據(jù)“先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的原那么分別設計ACR和ASR. ACR和ASR的設計是動態(tài)結構圖設計的重點。其設計方法一般為先確定調(diào)節(jié)器結構，然后確定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。調(diào)節(jié)器結構的設計可根據(jù)所設計閉環(huán)的控制輸出量的要求及校正成哪一種典型系統(tǒng)的需要，在P, PI, PD, PID等類調(diào)節(jié)器中選一種。而調(diào)節(jié)器參數(shù)的設計那么主要根據(jù)該閉環(huán)的輸人、輸出、各環(huán)節(jié)的參數(shù)及校正的目標系統(tǒng)的需要，通過計算而取得。另外也要考慮兩個調(diào)節(jié)器限幅等非線

18、性作用。數(shù)學模型建立過程中，主要有兩項工作：一是要確定傳遞函數(shù)的結構；二是要計算各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)和放大系數(shù)比例系數(shù)。三、設計方框圖輸入信號轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器反應環(huán)節(jié)反應環(huán)節(jié)交流裝置調(diào)節(jié)對象輸出四、各局部電路設計及參數(shù)計算設計方法的根本思路預期典型系統(tǒng)選擇調(diào)節(jié)器計算參數(shù)一般直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)的工程設計，包括確定預期典型系統(tǒng)，選擇調(diào)節(jié)器形式，計算調(diào)節(jié)器參數(shù)。如以下圖4-1所示：圖4-1 調(diào)速系統(tǒng)的設計過程最終結果應滿足生產(chǎn)機械工藝要求提出的靜態(tài)與動態(tài)性能指標。在實際應用中雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是應用得比擬廣泛的，而且也是比擬典型的一種，也還是構成各種可逆調(diào)速系統(tǒng)的核心。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速反應和電

19、流反應組成，屬于多環(huán)控制系統(tǒng)，其動態(tài)結構如以下圖a：圖a 雙極式PWM直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結構圖其結構由內(nèi)到外，一環(huán)包圍一環(huán)，每一閉環(huán)都設有本環(huán)的調(diào)節(jié)器，構成一個完整的閉環(huán)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，而電流調(diào)節(jié)器的輸出那么去晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從系統(tǒng)結構上看，電流環(huán)在里面，稱為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，稱外環(huán)。為了使轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)性能。電流、轉(zhuǎn)速兩個調(diào)節(jié)器一般采用輸出帶限幅的PI調(diào)節(jié)器。典型系統(tǒng)及其參數(shù)與性能指標的關系典型型系統(tǒng)典型型系統(tǒng)的開環(huán)才傳遞函數(shù)為：由上式的結構可以看出典型型系統(tǒng)由一個積分環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)相乘得來，其方框圖如以下圖4-2：R

20、sEsCs圖4-2 典型型系統(tǒng)動態(tài)結構圖由上圖可以看出來典型型系統(tǒng)是一個由積分環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的閉環(huán)反應系統(tǒng)。型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)跟隨性能由控制理論誤差分析可知，型系統(tǒng)對階躍給定信號的穩(wěn)態(tài)誤差為零；對單位斜坡輸入信號的穩(wěn)態(tài)誤差不為零，即有跟蹤誤差。由上式可知，當開環(huán)增益K增大時，跟蹤誤差將減少。型系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：在式中自然振蕩頻率，=；阻尼比，=。此系統(tǒng)在零初始條件下的階躍響應動態(tài)性能指標計算公式為：超調(diào)量：調(diào)節(jié)時間： 截止頻率：相角裕量：在對型系統(tǒng)進行工程設計時，通常選用K=1/(2T)或=0.707為典型函數(shù)，稱為“型系統(tǒng)工程最正確參數(shù)。當取這兩個參數(shù)時，其性能指標為：實踐說明，上

21、述典型參數(shù)對應的性能指標適合于響應快而又不允許過大超調(diào)量的系統(tǒng)，一般情況下都能滿足工程設計要求。型系統(tǒng)的頻率特性典型型系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性如以下圖所示。當時，對數(shù)幅頻特性以20dB/dec的斜率通過零分貝線，其截止頻率L/dBO-20ww=K，其相角裕量為圖4-3 型系統(tǒng)的頻率特性從上述分析可知，與系統(tǒng)快速性相關的截止頻率取決于開環(huán)增益K，增益K值可提高系統(tǒng)的快速性，但另一方面又會使相角裕量減少，超調(diào)量增大，所以不能隨意增大。如果既要提高快速性，又要保持相角裕量不變，就應在增加的同時減少時間參數(shù)T，保持他們之間的比值不變。但時間常數(shù)T往往是系統(tǒng)的固有參數(shù)，較難改變，故在確定K值時，要兼顧快速

22、性和超調(diào)量兩項指標。典型型系統(tǒng)及其參數(shù)與性能指標的關系典型型系統(tǒng)典型型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下： ()其閉環(huán)系統(tǒng)結構圖和開環(huán)對數(shù)幅頻特性如以下圖4-4、4-5所示：C(s)R(s)圖4-4 典型型系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)結構圖Oh-40-20-40w圖4-5典型型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性從頻率特性上可見，由于T一定，改變就等于改變了中頻寬h；在確定以后，再改變K相當于使開環(huán)對數(shù)幅頻特性上下平移，從而改變了截止頻率。因此在設計調(diào)節(jié)器時，選擇兩個參數(shù)h和，就相當于選擇參數(shù)和K。性能指標與參數(shù)關系典型型系統(tǒng)的性能指標通常用三種方法描述：以相角裕量為基準的“最大法；以閉環(huán)諧振峰值為基準的“最小諧振峰值法；在第一種方法中

23、令h=4或在第二種方法中令h=5時得到的“三階工程最正確設計法。“最小法是根據(jù)最小振蕩指標，由閉環(huán)頻率特性推導的。反應控制系統(tǒng)的閉環(huán)幅頻特性如以下圖4-6：MpM(w)Iw圖4-6 典型型系統(tǒng)的閉環(huán)幅頻特性其中振蕩峰值用表示。可以證明對于典型型系統(tǒng)，當截止頻率符合以下關系式時，對應的最小，稱為“最正確頻比，此時系統(tǒng)現(xiàn)對穩(wěn)定性最好?；蚣催@時最小的值與h有簡單的關系：開環(huán)放大倍數(shù)那么按“最小法設計的典型型系統(tǒng)時的參數(shù)關系為假設取h=5，那么工程設計中的近似處理高頻段小慣性環(huán)節(jié)的近似處理在以下圖所示的系統(tǒng)中，和是兩個小慣性環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為假設按典型一型系統(tǒng)進行校正，取調(diào)節(jié)器參數(shù)=，那么系統(tǒng)

24、的開環(huán)傳遞函數(shù)為結構圖如以下圖4-7：調(diào)節(jié)器交流裝置調(diào)節(jié)對像反應環(huán)節(jié)圖4-7 典型型系統(tǒng)的結構圖式中：K=顯然，比典型一型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)多了一個小慣性環(huán)節(jié)。為此需要將兩個小慣性環(huán)節(jié)用一個等效慣性環(huán)節(jié)代替，并保持等效前后相角裕量不變，便可得到等效的典型一型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)低頻段大慣性環(huán)節(jié)的近似處理在把系統(tǒng)校正成典型型系統(tǒng)時，有時需要將系統(tǒng)中的大慣性環(huán)節(jié)近似用積分環(huán)節(jié)代替。假設把以下圖校正成為典型型系統(tǒng)，在把兩個小慣性環(huán)節(jié)等效成一L(w)WopBWopAL(w)L(w)L(w)L(w)L(w)個小時間常數(shù)T的慣性環(huán)節(jié)的同時，還需把大慣性環(huán)節(jié)等效成積分環(huán)節(jié)。w圖4-8 大慣性環(huán)節(jié)近似為積分環(huán)節(jié)

25、近似等效前，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為式中K=假設把大慣性環(huán)節(jié)用積分環(huán)節(jié)來近似，即那么就成為典型型系統(tǒng)的形式電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設計由任務書上的參數(shù)可以知道：電動機：=48V，=3.7V，=200r/min，最大整流電壓：=1.05V，ACR輸出限幅值：=10VASR輸出限幅值：=10V速度給定最大值：=10V電樞回路總電阻：R=8歐姆電樞回路電磁時間常數(shù)：機電時間常數(shù)：電源電壓：=60V電流反應系數(shù)：速度反應系數(shù)：=0.05V min/r電動勢轉(zhuǎn)速比： min/r電力晶體管D202：啟動電流：電流調(diào)節(jié)器ACR的設計最常用的電流調(diào)節(jié)器是PI。由于電流反應濾波環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)折算到前向通道上表現(xiàn)為微分

26、環(huán)節(jié)，電流超調(diào)將會增大，為此，在給定通道上也加一濾波環(huán)節(jié)給定濾波器，以抵消電流反應環(huán)節(jié)的影響。圖4-9 PI調(diào)節(jié)器結構圖對PI調(diào)節(jié)器，其輸出表達式為：其動態(tài)結構圖，如以下圖所示，式中雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中電流調(diào)節(jié)過程比轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程快得多，因此電流環(huán)節(jié)設計時，可忽略電動機反電動勢的影響。近似處理調(diào)節(jié)條件是：考慮到一般電動機電池時間常數(shù)要比晶閘管整流器等效時間常數(shù)和反應濾波時間常數(shù)大得多，設計時可把和大得多，設計時可把和合并為小慣性群，即化簡校正過程如下：上圖為等效前，以下圖為等效后化簡如下把電流環(huán)校正為典型型系統(tǒng)取“工程最正確參數(shù)，結果如下：由此得調(diào)節(jié)器參數(shù)為性能指標如下：把上面幾個參數(shù)代入得：校

27、正后電流環(huán)動態(tài)結構圖如以下圖所示，等效閉環(huán)傳遞函數(shù)為圖4-10 校正后電流環(huán)動態(tài)結構圖根據(jù)任務書說給參數(shù)可求得具體參數(shù)如下：(2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR結構的的選擇用電流環(huán)的等效傳遞函數(shù)代替電流閉環(huán)后，整個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)結構圖變成以下圖4-11所示：ASR圖4-11 整個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)結構圖如果把給定濾波和反應濾波環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號變?yōu)?，再取時間常數(shù)，那么轉(zhuǎn)速環(huán)可簡化為以下圖4-12：圖4-12 化簡后的轉(zhuǎn)速環(huán)根據(jù)實踐所得，轉(zhuǎn)速環(huán)應該校正成為典型型環(huán)節(jié)，這不但符合靜態(tài)無精差，而且使到調(diào)速系統(tǒng)具有良好的抗干擾性能，至于其階躍響應超調(diào)量大的問題，是在線性條件下的計算數(shù)據(jù)，實際系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很多情況下是階躍給定，因此，調(diào)節(jié)器會很快飽和，這個非線性作用會使超調(diào)量大大降低。把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型型環(huán)節(jié)，ASR應該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：PI調(diào)節(jié)區(qū)結構如下：按法及典型型系統(tǒng)關系