c2轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

1、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法 第第 2 章章本章需要掌握的知識(shí)點(diǎn)（學(xué)習(xí)目標(biāo)）：本章需要掌握的知識(shí)點(diǎn)（學(xué)習(xí)目標(biāo)）：1. 理解單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)方法。理解單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)方法。2. 掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)，能畫(huà)出其原理圖。掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)，能畫(huà)出其原理圖。3. 掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性分析方法，能進(jìn)行相關(guān)靜態(tài)掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性分析方法，能進(jìn)行相關(guān)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算。參數(shù)計(jì)算。4. 理解并掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程及其特點(diǎn)。理解并掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速

2、系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程及其特點(diǎn)。5. 理解并掌握轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用。理解并掌握轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用。6. 理解并掌握典型理解并掌握典型I型系統(tǒng)和典型型系統(tǒng)和典型II型系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。型系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。7. 理解調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法的原則和思路。理解調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法的原則和思路。8. 掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的工程設(shè)計(jì)方法。掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的工程設(shè)計(jì)方法。9. 能在實(shí)驗(yàn)室熟練完成雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的接線和基本單元的調(diào)能在實(shí)驗(yàn)室熟練完成雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的接線和基本單元的調(diào)試，會(huì)測(cè)試雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。試，會(huì)測(cè)試雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。內(nèi)容提要內(nèi)容提要 轉(zhuǎn)速、

3、電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是應(yīng)用最廣性能很好的直流調(diào)速系統(tǒng)。本章著重闡明其控制規(guī)律、性能特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，是各種交、直流電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。我們將重點(diǎn)學(xué)習(xí)：n轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性；n雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)性能分析；n調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法；n按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器n弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。內(nèi)容提要內(nèi)容提要2.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 及其靜特性及其靜特性n問(wèn)題的提出 第1章中表明，采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。但是，如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例

4、如：要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。1. 主要原因 是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過(guò)程。 在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門(mén)用來(lái)限制電流的，但它只能在超過(guò)臨界電流值 Idcr 以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形。b) 理想的快速起動(dòng)過(guò)程IdLntIdOIdma) 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)圖2-1 直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的電流和轉(zhuǎn)速波形2. 理想的起動(dòng)過(guò)程IdLntIdOIdmIdcr3. 解決思路 為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下的最快起動(dòng)，關(guān)鍵是要獲得一段使為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下的最快起動(dòng)，

5、關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值電流保持為最大值Idm的恒流過(guò)程。的恒流過(guò)程。 按照反饋控制規(guī)律，按照反饋控制規(guī)律，采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變?cè)摿炕静蛔?，那么，采用電流?fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒，那么，采用電流負(fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過(guò)程。流過(guò)程。改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： 再引一個(gè)電流調(diào)節(jié)環(huán)，對(duì)電樞電流起調(diào)節(jié)作用，構(gòu)成雙閉再引一個(gè)電流調(diào)節(jié)環(huán)，對(duì)電樞電流起調(diào)節(jié)作用，構(gòu)成雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。預(yù)期目標(biāo)：預(yù)期目標(biāo)： 使電動(dòng)機(jī)能在給定電壓下直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流不超過(guò)最使電動(dòng)機(jī)能在給定電壓下直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流不超過(guò)最大允許值，既保證電動(dòng)機(jī)有較大的

6、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)過(guò)程較快，大允許值，既保證電動(dòng)機(jī)有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)過(guò)程較快，又能保障系統(tǒng)安全又能保障系統(tǒng)安全 。 電機(jī)過(guò)載或堵轉(zhuǎn)時(shí)，起限電流保護(hù)。電機(jī)過(guò)載或堵轉(zhuǎn)時(shí)，起限電流保護(hù)。2.1.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套（或稱串級(jí)）聯(lián)接如下圖所示。TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAVM+-UdIdUPEL-MTG+圖2-2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1. 系統(tǒng)的組成ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR電

7、流調(diào)節(jié)器 TG測(cè)速發(fā)電機(jī)TA電流互感器 UPE電力電子變換器內(nèi)環(huán)外 環(huán) 圖中，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。 這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。2. 系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu) 為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用 P I 調(diào)節(jié)器，這樣構(gòu)成的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖示于下圖。圖中標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實(shí)際極性，它們是按照電力電子變換器的控制電壓Uc為正電壓的情況標(biāo)出的，并考慮到運(yùn)算放大器的倒相作用。系統(tǒng)原理圖圖2-3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 +

8、-+-MTG+-+-RP2nU*nR0R0UcUiTALIdRiCiUd+-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UnU*iLMMTGUPE3. 限幅電路二極管鉗位的外限幅電路C1R1R0RlimVD1VD2限幅電路（續(xù)） 穩(wěn)壓管鉗位的外限幅電路R1C1VS1VS2R0Rlim4. 電流檢測(cè)電路電流檢測(cè)電路 TA電流互感器TA5.具有限幅電路的具有限幅電路的PI調(diào)節(jié)器實(shí)際電路調(diào)節(jié)器實(shí)際電路(1)輸入端：三個(gè)輸入端用其中兩個(gè)。一般選用兩個(gè)對(duì)稱輸入端，輸入端：三個(gè)輸入端用其中兩個(gè)。一般選用兩個(gè)對(duì)稱輸入端，即即1接給定、接給定、3接反饋。接反饋。 R1-C2；R2-C3為輸入端濾波電路。為輸入

9、端濾波電路。 *若若3接給定、接給定、2接反饋，則接反饋，則R3-C1構(gòu)成微分反饋環(huán)節(jié)。構(gòu)成微分反饋環(huán)節(jié)。AB5.具有限幅電路的具有限幅電路的PI調(diào)節(jié)器實(shí)際電路調(diào)節(jié)器實(shí)際電路(2)輸入端保護(hù)電路：防止同相與反相輸入端有較大電壓差。輸入端保護(hù)電路：防止同相與反相輸入端有較大電壓差。 運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端在理論上相當(dāng)于虛短路，電位相同。運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端在理論上相當(dāng)于虛短路，電位相同。AB5.具有限幅電路的具有限幅電路的PI調(diào)節(jié)器實(shí)際電路調(diào)節(jié)器實(shí)際電路(3)反饋支路：反饋支路：PI調(diào)節(jié)器反饋支路需接入電阻和電容。調(diào)節(jié)器反饋支路需接入電阻和電容。 DJK4掛件上，若掛件上，若456之間呈虛線圖

10、，說(shuō)明之間呈虛線圖，說(shuō)明R7、C5需要從需要從DJK08中中接入；若是實(shí)線圖，說(shuō)明掛件內(nèi)部已有此電阻電容，不虛外接。接入；若是實(shí)線圖，說(shuō)明掛件內(nèi)部已有此電阻電容，不虛外接。AB5.具有限幅電路的具有限幅電路的PI調(diào)節(jié)器實(shí)際電路調(diào)節(jié)器實(shí)際電路(4)調(diào)零電路：正常狀態(tài)下，調(diào)節(jié)器接成比例調(diào)節(jié)器時(shí)，若所有輸入端調(diào)零電路：正常狀態(tài)下，調(diào)節(jié)器接成比例調(diào)節(jié)器時(shí)，若所有輸入端都接地，則調(diào)節(jié)器的輸出電壓應(yīng)為零，否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)零。都接地，則調(diào)節(jié)器的輸出電壓應(yīng)為零，否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)零。 調(diào)零方法：調(diào)零方法：調(diào)節(jié)器接成比例調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)器接成比例調(diào)節(jié)器；三個(gè)輸入端都接地；三個(gè)輸入端都接地；調(diào)調(diào)節(jié)調(diào)零電位器節(jié)調(diào)零電位器RP3使

11、使7端輸出電壓盡量接近于零。端輸出電壓盡量接近于零。AB5.具有限幅電路的具有限幅電路的PI調(diào)節(jié)器實(shí)際電路調(diào)節(jié)器實(shí)際電路(5)限幅電路：限幅電路：VD3-RP1構(gòu)成正向輸出限幅電路，構(gòu)成正向輸出限幅電路，VD4-RP2構(gòu)成負(fù)向構(gòu)成負(fù)向輸出限幅電路。輸出限幅電路。RP1調(diào)節(jié)正向限幅值，調(diào)節(jié)正向限幅值，RP2調(diào)節(jié)負(fù)向限幅值。調(diào)節(jié)負(fù)向限幅值。 工作原理：當(dāng)輸出電壓為正時(shí)，輸出最大值不會(huì)超出工作原理：當(dāng)輸出電壓為正時(shí)，輸出最大值不會(huì)超出A點(diǎn)電位，否則點(diǎn)電位，否則VD4導(dǎo)通，輸出被嵌位導(dǎo)通，輸出被嵌位(等于等于A點(diǎn)電位點(diǎn)電位)。同理，輸出負(fù)電壓不超過(guò)。同理，輸出負(fù)電壓不超過(guò)UBAB2.1.2 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖

12、和靜特性穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性 為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，必須先繪出它的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖。它可以很方便地根據(jù)上圖的原理圖畫(huà)出來(lái)，只要注意用帶限幅的輸出特性表示PI 調(diào)節(jié)器就可以了。分析靜特性的關(guān)鍵是掌握這樣的 PI 調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征。 雙閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)雙閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu) 思考思考1：什么是穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖？：什么是穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖？ 思考思考2：穩(wěn)態(tài)時(shí)：穩(wěn)態(tài)時(shí)PI調(diào)節(jié)器輸入調(diào)節(jié)器輸入-輸出有什么特點(diǎn)？輸出有什么特點(diǎn)？ 思考思考3：上圖中各量之間有什么關(guān)系？：上圖中各量之間有什么關(guān)系？n輸入偏差為零；輸入偏差為零；n輸出不一定為零；輸出不一定為零；n輸出與輸入沒(méi)關(guān)系。輸出與輸入沒(méi)關(guān)系。1.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)

13、結(jié)構(gòu)圖2. 限幅作用 存在兩種狀況：n飽和輸出達(dá)到限幅值 當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號(hào)使調(diào)節(jié)器退出飽和；換句話說(shuō)，飽和的調(diào)節(jié)器暫時(shí)隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開(kāi)環(huán)。n不飽和輸出未達(dá)到限幅值 當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，正如1.6節(jié)中所闡明的那樣，PI 作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)總是零。 參數(shù)之間的關(guān)系參數(shù)之間的關(guān)系n0U*nnUUn*iidUUI*nUni0U(1)(2)反饋系數(shù)一定的情況下，轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速給定唯一決定。反饋系數(shù)一定的情況下，轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速給定唯一決定。ASR的輸出取決于負(fù)載的輸出取決于負(fù)載(電流電流)的大小。的大小。(3)*d0ede

14、ndLctsss/UC nI RC UI RUKKK ACR的輸出取的輸出取決于轉(zhuǎn)速給定和決于轉(zhuǎn)速給定和負(fù)載電流的大小。負(fù)載電流的大小。3. 系統(tǒng)靜特性實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對(duì)于靜特性來(lái)說(shuō)，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性如圖所示，圖2-5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 n0IdIdmIdnomOnABC 即給定不變時(shí)，轉(zhuǎn)速為不變，電流可為任意值。即給定不變時(shí)，轉(zhuǎn)速為不變，電流可為任意值。 3.雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性*nUn 思考思考4：什么是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性？：什么是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性？dnf I 思考思考5：雙

15、閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流有何關(guān)系？：雙閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流有何關(guān)系？ (1)正常工作狀態(tài)下正常工作狀態(tài)下(ASR不飽和，不飽和，IdIdm) (2)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)(ASR飽和，飽和，Id=Idm) ,n=0 雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性曲線如右圖示雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性曲線如右圖示 實(shí)線為理想特性，虛線為實(shí)際特性實(shí)線為理想特性，虛線為實(shí)際特性雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性為兩段特性：雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性為兩段特性： 恒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)恒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)-水平段水平段 ：電流：電流 增加，但轉(zhuǎn)速不變。增加，但轉(zhuǎn)速不變。恒電流調(diào)節(jié)恒電流調(diào)節(jié)-豎直段豎直段：該段可：該段可看作電機(jī)的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)過(guò)程?？醋麟姍C(jī)的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)過(guò)程。因?yàn)檗D(zhuǎn)速由

16、轉(zhuǎn)速給定值決定，轉(zhuǎn)速因?yàn)檗D(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速給定值決定，轉(zhuǎn)速給定沒(méi)變，所以轉(zhuǎn)速不變。給定沒(méi)變，所以轉(zhuǎn)速不變。恒流調(diào)節(jié)階段，恒流調(diào)節(jié)階段，ASR飽和，電流給定和電樞電流均達(dá)到最大值，電流調(diào)飽和，電流給定和電樞電流均達(dá)到最大值，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)主要表現(xiàn)為恒電流調(diào)節(jié)，起到自動(dòng)過(guò)電流保節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)主要表現(xiàn)為恒電流調(diào)節(jié)，起到自動(dòng)過(guò)電流保護(hù)作用。護(hù)作用。兩段靜特性是用兩段靜特性是用PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成內(nèi)、外兩個(gè)閉環(huán)的控制效果。調(diào)節(jié)器構(gòu)成內(nèi)、外兩個(gè)閉環(huán)的控制效果。 起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速?gòu)牧闵浇o定值；堵轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速?gòu)慕o定值降為零。起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速?gòu)牧闵浇o定值；堵轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速?gòu)慕o定值降為零。思考題：思考題：2試分

17、析下列情況下，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的哪個(gè)環(huán)起主要試分析下列情況下，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的哪個(gè)環(huán)起主要調(diào)節(jié)作用？實(shí)現(xiàn)什么調(diào)節(jié)？調(diào)節(jié)作用？實(shí)現(xiàn)什么調(diào)節(jié)？ (1)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí) （2）正常工作時(shí)）正常工作時(shí) （3）急速升速時(shí)）急速升速時(shí) （4）電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)）電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)3“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)雙閉環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)雙閉環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時(shí)雙閉環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于電流單閉環(huán)調(diào)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時(shí)雙閉環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于電流單閉環(huán)調(diào)節(jié)。節(jié)?！边@種說(shuō)法正確嗎？這種說(shuō)法正確嗎？1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)如果雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)如果ACR是是PI調(diào)節(jié)器，而調(diào)節(jié)器，而ASR是是P調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 器，能否實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速

18、？器，能否實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速？二、穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算二、穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算穩(wěn)態(tài)參數(shù)關(guān)系回顧：穩(wěn)態(tài)參數(shù)關(guān)系回顧：*nn*iiddLUUnUUII*d0edendLctsss/UC nI RC UI RUKKK *imdmUI*nmNUn*imdmUI0niUU 特例：堵轉(zhuǎn)情況特例：堵轉(zhuǎn)情況ASR輸出達(dá)到限幅值，即輸出達(dá)到限幅值，即*iimdmimUUUI00ddmeUIRnC0ddmUIR00dctsUUK(反饋系數(shù)的整定方法反饋系數(shù)的整定方法)4. 兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用n雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要調(diào)節(jié)作用。n當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到 Idm 后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，電流

19、調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差，得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。 這就是采用了兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個(gè)閉環(huán)的效果。這樣的靜特性顯然比帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性好。然而實(shí)際上運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)并不是無(wú)窮大，特別是為了避免零點(diǎn)飄移而采用 “準(zhǔn)PI調(diào)節(jié)器”時(shí)，靜特性的兩段實(shí)際上都略有很小的靜差，如上圖中虛線所示。 小結(jié)小結(jié)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成具有如下特點(diǎn)：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成具有如下特點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR與電流調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器ACR為串聯(lián)連接，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為串聯(lián)連接，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定。的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定。2、系統(tǒng)有兩個(gè)閉環(huán)回路，內(nèi)環(huán)

20、是電流環(huán)，外環(huán)是轉(zhuǎn)速環(huán)，轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)有兩個(gè)閉環(huán)回路，內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，外環(huán)是轉(zhuǎn)速環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，是主要調(diào)節(jié)；電流環(huán)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電環(huán)對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，是主要調(diào)節(jié)；電流環(huán)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電樞電流實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，是輔助調(diào)節(jié)。樞電流實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，是輔助調(diào)節(jié)。3、為了使系統(tǒng)獲得較好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，、為了使系統(tǒng)獲得較好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，2個(gè)調(diào)節(jié)器均采用個(gè)調(diào)節(jié)器均采用了了PI調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器。4、2個(gè)調(diào)節(jié)器輸出都是帶限幅的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出限幅決定個(gè)調(diào)節(jié)器輸出都是帶限幅的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出限幅決定了電樞電流最大值，電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅決定了整流裝置的最了電樞電流最大值，電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅決定了整流裝置的最

21、大輸出電壓。大輸出電壓。2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 和動(dòng)態(tài)性能分析和動(dòng)態(tài)性能分析本節(jié)提要n雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型n起動(dòng)過(guò)程分析n動(dòng)態(tài)抗擾性能分析n轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用2.2.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，即可繪出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示?；仡櫍夯仡櫍簄引入電流環(huán)的目的是解決單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)快速性引入電流環(huán)的目的是解決單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)快速性問(wèn)題和直接起動(dòng)電流過(guò)大的問(wèn)題。問(wèn)題和直接起動(dòng)電流過(guò)大的問(wèn)題。n那么雙閉環(huán)調(diào)速

22、系統(tǒng)能不能直接起動(dòng)呢？那么雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能不能直接起動(dòng)呢？n雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程分析，是其工作原理分析的主雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程分析，是其工作原理分析的主要內(nèi)容要內(nèi)容n起動(dòng)過(guò)程分析研究的主要內(nèi)容起動(dòng)過(guò)程分析研究的主要內(nèi)容：(1)電樞電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；電樞電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；(2)ASR和和ACR的工作狀態(tài)。的工作狀態(tài)。（3）起動(dòng)過(guò)程的主要特點(diǎn)）起動(dòng)過(guò)程的主要特點(diǎn)1. 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖2-6 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 U*n Uc-IdLnUd0Un+- +-UiWASR(s)WACR(s)Ks Tss+11/RTl s+1RTmsU*iId1/Ce+E2. 數(shù)學(xué)模型 圖中WAS

23、R(s)和WACR(s)分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。如果采用PI調(diào)節(jié)器，則有 ssKsWnnnASR1)(ssKsWiiiACR1)(2.2.2 起動(dòng)過(guò)程分析起動(dòng)過(guò)程分析 前已指出，設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個(gè)重要目的就是要獲得接近理想起動(dòng)過(guò)程，因此在分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能時(shí)，有必要首先探討它的起動(dòng)過(guò)程。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓U*n由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程示于下圖。圖2-7 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形 n OOttIdm IdL Id n* IIIIIIt4 t3 t2 t1 1. 起動(dòng)過(guò)程 由于在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、

24、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成圖中標(biāo)明的I、II、III三個(gè)階段。 第I階段電流上升的階段（0 t1） n突加給定電壓 U*n 后，Id 上升，當(dāng) Id 小于負(fù)載電流 IdL 時(shí)，電機(jī)還不能轉(zhuǎn)動(dòng)。n當(dāng) Id IdL 后，電機(jī)開(kāi)始起動(dòng)，由于機(jī)電慣性作用，轉(zhuǎn)速不會(huì)很快增長(zhǎng)，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值 U*im，強(qiáng)迫電流 Id 迅速上升。IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第I階段（續(xù)）第 I 階段（續(xù)）n直到，Id = Idm ， Ui = U*im 電流調(diào)節(jié)器很快就壓制 Id 了的增長(zhǎng)，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。

25、在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。第 II 階段恒流升速階段（t1 t2） n在這個(gè)階段中，ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流U*im 給定下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流 Id 恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)。n IdL Id n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第 II 階段（續(xù)）第 II 階段（續(xù)）n與此同時(shí)，電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)E 也按線性增長(zhǎng)，對(duì)電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，E 是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量，為了克服它的擾動(dòng)， Ud0和 Uc 也必須基本上按線性增長(zhǎng)，才能保持 Id 恒定。n當(dāng)ACR采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，要使其

26、輸出量按線性增長(zhǎng)，其輸入偏差電壓必須維持一定的恒值，也就是說(shuō)， Id 應(yīng)略低于 Idm。第 II 階段（續(xù)） 恒流升速階段是起動(dòng)過(guò)程中的主要階段。 為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，在起動(dòng)過(guò)程中 ACR是不應(yīng)飽和的，電力電子裝置 UPE 的最大輸出電壓也須留有余地，這些都是設(shè)計(jì)時(shí)必須注意的。第 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（ t2 以后） n當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減少到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值U*im ，所以電機(jī)仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。n轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負(fù)，使它開(kāi)始退出飽和狀態(tài)， U*i 和 Id 很快下降。但是，只要 Id 仍大于負(fù)載電流 IdL ，轉(zhuǎn)

27、速就繼續(xù)上升。IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第 階段（續(xù)）第 階段（續(xù)）n直到Id = IdL時(shí)，轉(zhuǎn)矩Te= TL ，則dn/dt = 0，轉(zhuǎn)速n才到達(dá)峰值（t = t3時(shí)）。IdL Id n n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第 階段（續(xù)）n此后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始在負(fù)載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在一小段時(shí)間內(nèi)（ t3 t4 ）， Id 6dB 。 保留適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定裕度，是考慮到實(shí)際系統(tǒng)各環(huán)節(jié)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)不致使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。 在一般情況下，穩(wěn)定裕度也能間接反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的平穩(wěn)性，穩(wěn)定裕度大，意味著動(dòng)態(tài)過(guò)程振蕩弱、超調(diào)小。 設(shè)計(jì)步驟

28、n系統(tǒng)建模首先應(yīng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，選擇基本部件，按穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算參數(shù)，形成基本的閉環(huán)控制系統(tǒng)，或稱原始系統(tǒng)。n系統(tǒng)分析建立原始系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，畫(huà)出其伯德圖，檢查它的穩(wěn)定性和其他動(dòng)態(tài)性能。n系統(tǒng)設(shè)計(jì)如果原始系統(tǒng)不穩(wěn)定，或動(dòng)態(tài)性能不好，就必須配置合適的動(dòng)態(tài)校正裝置，使校正后的系統(tǒng)全面滿足性能要求。 設(shè)計(jì)方法n湊試法設(shè)計(jì)時(shí)往往須用多種手段，反復(fù)試湊。n工程設(shè)計(jì)法第2章。1. 典型I型系統(tǒng)n結(jié)構(gòu)圖與傳遞函數(shù) ) 1()(TssKsW)(sR) 1(TssK)(sC式中 T 系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)； K 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益。（2-9）開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性O(shè)n性能特性 典型的I型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其對(duì)數(shù)幅頻特性的中頻段

29、以 20 dB/dec 的斜率穿越 0dB 線，只要參數(shù)的選擇能保證足夠的中頻帶寬度，系統(tǒng)就一定是穩(wěn)定的，且有足夠的穩(wěn)定裕量，即選擇參數(shù)滿足 T1c1cT或于是，相角穩(wěn)定裕度 45arctg90arctg90180ccTT2. 典型型系統(tǒng)n結(jié)構(gòu)圖和傳遞函數(shù) ) 1() 1()(2TsssKsW)(sR)(sC) 1() 1(2TsssK（2-10）n開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性O(shè)n 性能特性 典型的II型系統(tǒng)也是以 20dB/dec 的斜率穿越零分貝線。由于分母中 s2 項(xiàng)對(duì)應(yīng)的相頻特性是 180，后面還有一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，在分子添上一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)（s +1），是為了把相頻特性抬到 180線以上，以保證系統(tǒng)

30、穩(wěn)定，即應(yīng)選擇參數(shù)滿足 T11cT或 且 比 T 大得越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度越大。2.3.3 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)包括： 跟隨性能指標(biāo) 抗擾性能指標(biāo) 系統(tǒng)典型的階躍響應(yīng)曲線5%（或2%） )(tCCCCmaxmaxCC0 tOtrts圖2-12 典型階躍響應(yīng)曲線和跟隨性能指標(biāo)1. 跟隨性能指標(biāo)：跟隨性能指標(biāo)： 在給定信號(hào)或參考輸入信號(hào)的作用下，系統(tǒng)輸出量的變化情況可用跟隨性能指標(biāo)來(lái)描述。常用的階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)有ntr 上升時(shí)間n 超調(diào)量nts 調(diào)節(jié)時(shí)間 突加擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程和抗擾性能指標(biāo)圖2-13 突加擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程和抗擾性能指標(biāo)maxC1C

31、2C5%（或2%） CNNO ttmtvCb2. 抗擾性能指標(biāo) 抗擾性能指標(biāo)標(biāo)志著控制系統(tǒng)抵抗擾動(dòng)的能力。常用的抗擾性能指標(biāo)有nCmax 動(dòng)態(tài)降落ntv 恢復(fù)時(shí)間 一般來(lái)說(shuō)，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主，而隨動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)則以跟隨性能為主。2.3.4 典型典型I型系統(tǒng)性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系型系統(tǒng)性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系 典型I型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如式（2-9）所示，它包含兩個(gè)參數(shù)：開(kāi)環(huán)增益 K 和時(shí)間常數(shù) T 。其中，時(shí)間常數(shù) T 在實(shí)際系統(tǒng)中往往是控制對(duì)象本身固有的，能夠由調(diào)節(jié)器改變的只有開(kāi)環(huán)增益 K ，也就是說(shuō)，K 是唯一的待定參數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)，需要按照性能指標(biāo)選擇參數(shù) K 的大小。 K 與開(kāi)

32、環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性的關(guān)系 圖2-13繪出了在不同 K 值時(shí)典型 I 型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性，箭頭表示K值增大時(shí)特性變化的方向。 K 與截止頻率 c 的關(guān)系 當(dāng)c 1 / T時(shí)，特性以20dB/dec斜率穿越零分貝線，系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性。由圖中的特性可知cclg20) 1lg(lg20lg20K所以 K = c （當(dāng) c 時(shí)） T1(2-12) 式（2-12）表明，K 值越大，截止頻率c 也越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，但相角穩(wěn)定裕度 = 90 arctgcT 越小，這也說(shuō)明快速性與穩(wěn)定性之間的矛盾。在具體選擇參數(shù) K時(shí)，須在二者之間取折衷。 下面將用數(shù)字定量地表示 K 值與各項(xiàng)性能指標(biāo)之間的關(guān)系。 表2-

33、1 I型系統(tǒng)在不同輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差輸入信號(hào)階躍輸入斜坡輸入加速度輸入穩(wěn)態(tài)誤差 0v0 / K0)(RtRtvtR0)(2)(20tatR1. 典型I型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 （1）穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)）穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)：系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)可用不同輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)表示。 由表可見(jiàn)：n在階躍輸入下的 I 型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)是無(wú)差的；n但在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差，且與 K 值成反比；n在加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為 。 因此，I型系統(tǒng)不能用于具有加速度輸入的隨動(dòng)系統(tǒng)。（2）動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)n閉環(huán)傳遞函數(shù)：典型 I 型系統(tǒng)是一種二階系統(tǒng)，其閉環(huán)傳遞函數(shù)的一般形式為 2nn22ncl2)

34、()()(sssRsCsW（2-13） 式中 n 無(wú)阻尼時(shí)的自然振蕩角頻率，或稱 固有角頻率； 阻尼比，或稱衰減系數(shù)。nK、T與標(biāo)準(zhǔn)形式中的參數(shù)的換算關(guān)系 TKnKT121T21n(2-15) (2-16) (2-17) 且有 n二階系統(tǒng)的性質(zhì)l當(dāng) 1 時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是欠阻尼的振蕩特性，l當(dāng) 1 時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是過(guò)阻尼的單調(diào)特性；l當(dāng) = 1 時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是臨界阻尼。 由于過(guò)阻尼特性動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，所以一般常把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成欠阻尼狀態(tài)，即 0 1 由于在典 I 系統(tǒng)中 KT 0.5。因此在典型 I 型系統(tǒng)中應(yīng)取 下面列出欠阻尼二階系統(tǒng)在零初始條件下的階躍響應(yīng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)計(jì)算公式 15 . 0(2

35、-18) n性能指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系 %100e%)1/(2)arccos(122rTt(2-19) (2-20) (2-21) 2np1t超調(diào)量 上升時(shí)間 峰值時(shí)間 表表2-2 典型典型I型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 （ 與與KT的關(guān)系服從于式的關(guān)系服從于式2-16） 具體選擇參數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工藝要求選擇參數(shù)以滿足性能指標(biāo)。參數(shù)關(guān)系KT0.250.39 0.50.69 1.0阻尼比超調(diào)量 上升時(shí)間 tr峰值時(shí)間 tp 相角穩(wěn)定裕度 截止頻率c 1.0 0 % 76.30.243/T 0.8 1.5% 6.6T8.3T69.90.367

36、/T 0.707 4.3 % 4.7T6.2T 65.50.455/T 0.6 9.5 % 3.3T4.7T59.2 0.596/T 0.5 16.3 % 2.4T3.2T 51.8 0.786/T2. 典型I型系統(tǒng)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 圖2-15a是在擾動(dòng) F 作用下的典型 I 型系統(tǒng)，其中，W1(s)是擾動(dòng)作用點(diǎn)前面部分的傳遞函數(shù)，后面部分是W2(s) ，于是 只討論抗擾性能時(shí)，令輸入作用 R = 0，得到圖2-15b所示的等效結(jié)構(gòu)圖。 ) 1()()()(21TssKsWsWsW(2-25) 圖2-15 擾動(dòng)作用下的典型I型系統(tǒng))a)b0)(sR)(2sW)(1sW)(sF)()(s

37、CsC)(sN)(11sW)(2sW)(sC典型I型系統(tǒng) 由于抗擾性能與 W1(s) 有關(guān)，因此抗擾性能指標(biāo)也不定，隨著擾動(dòng)點(diǎn)的變化而變化。在此，我們針對(duì)常用的調(diào)速系統(tǒng)，分析圖2-16的一種情況，其他情況可仿此處理。經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算可得到表 2-3 所示的數(shù)據(jù)。221TTTTm51101201301%100maxbCC55.5%33.2%18.5%12.9%tm / T2.83.43.84.0tv / T14.721.728.730.4表表2-3 典型典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系(控制結(jié)構(gòu)和擾動(dòng)作用點(diǎn)如圖2-15所示，已選定的參數(shù)關(guān)系KT=0.5)

38、n 分析結(jié)果： 由表2-3中的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)控制對(duì)象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)相距較大時(shí)，動(dòng)態(tài)降落減小，但恢復(fù)時(shí)間卻拖得較長(zhǎng)。2.3.5 典型典型II型系統(tǒng)性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系型系統(tǒng)性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系 n可選參數(shù)： 在典型II型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)式(2-10)中，與典型 I 型系統(tǒng)相仿，時(shí)間常數(shù)T也是控制對(duì)象固有的。所不同的是，待定的參數(shù)有兩個(gè)： K 和 ，這就增加了選擇參數(shù)工作的復(fù)雜性。 為了分析方便起見(jiàn)，引入一個(gè)新的變量 (圖2-16)，令 12Th(2-32) 典型型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性dBL/0 11T12hKlg20-20 40 -40 / s-1c=120dB/dec40dB/dec40

39、dB/dec圖2-16 典型型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性和中頻寬中頻寬度n中頻寬h 由圖可見(jiàn)，h 是斜率為20dB/dec的中頻段的寬度（對(duì)數(shù)坐標(biāo)），稱作“中頻寬”。由于中頻段的狀況對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)起著決定性的作用，因此 h 值是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。 只要按照動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求確定了h值，就可以代入這兩個(gè)公式計(jì)算K 和 ，并由此計(jì)算調(diào)節(jié)器的參數(shù)。 表25 II型系統(tǒng)在不同輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差輸入信號(hào)階躍輸入斜坡輸入加速度輸入穩(wěn)態(tài)誤差00 0)(RtRtvtR0)(2)(20tatRKa /0（1）穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)）穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo) 型系統(tǒng)在不同輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差列于表2-5中 1. 典

40、型II型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系 由表可知： n在階躍和斜坡輸入下，II型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)均無(wú)差；n加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差與開(kāi)環(huán)增益K成反比。表2-6 典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)（按Mrmin準(zhǔn)則確定關(guān)系時(shí)） h 3 4 56 7 8 9 10 tr / Tts / T k 52.6% 2.412.15 3 43.6% 2.65 11.65 237.6% 2.85 9.55 2 33.2% 3.0 10.45 129.8% 3.1 11.30 127.2% 3.2 12.25 125.0% 3.3 13.25 1 23.3% 3.35 14.20 1（2）動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo) 圖2-17b 典

41、型II型系統(tǒng)在一種擾動(dòng)作用下的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖+ ) 1() 1(1TsshTsKsK2)(sF)(sC0)(1sW- )(2sWn抗擾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2. 典型型系統(tǒng)抗擾性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系n擾動(dòng)系統(tǒng)的輸出響應(yīng)在階躍擾動(dòng)下， 11212) 1(12)(222332222hTssThhsThhTsTFKhhsC（2-43） 由式（2-43）可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)于不同 h值的動(dòng)態(tài)抗擾過(guò)程曲線C(t)，從而求出各項(xiàng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)，列于表2-7中。在計(jì)算中，為了使各項(xiàng)指標(biāo)都落在合理的范圍內(nèi)，取輸出量基準(zhǔn)值為 Cb = 2FK2T （2-44） 表2-7 典型II型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 （控制結(jié)構(gòu)和階躍擾動(dòng)

42、作用點(diǎn)如圖2-18，參數(shù)關(guān)系符合最小Mr準(zhǔn)則） h 3 4 56 7 8 9 10 Cmax/Cbtm / T tv / T 72.2% 2.4513.60 77.5% 2.70 10.4581.2% 2.85 8.80 84.0% 3.00 12.9586.3% 3.15 16.8588.1% 3.25 19.8089.6% 3.30 22.80 90.8% 3.40 25.85 由表2-7中的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，一般來(lái)說(shuō)， h 值越小， Cmax/Cb 也越小， tm 和 tv 都短，因而抗擾性能越好，這個(gè)趨勢(shì)與跟隨性能指標(biāo)中超調(diào)量與 h 值的關(guān)系恰好相反，反映了快速性與穩(wěn)定性的矛盾。 但是，當(dāng) h

43、 5 時(shí)，由于振蕩次數(shù)的增加， h 再小，恢復(fù)時(shí)間 tv 反而拖長(zhǎng)了。 n分析結(jié)果 由此可見(jiàn)，h = 5是較好的選擇，這與跟隨性能中調(diào)節(jié)時(shí)間最短的條件是一致的（見(jiàn)表2-6）。 因此，把典型型系統(tǒng)跟隨和抗擾的各項(xiàng)性能指標(biāo)綜合起來(lái)看，h = 5應(yīng)該是一個(gè)很好的選擇。 n兩種系統(tǒng)比較 比較分析的結(jié)果可以看出，典型I型系統(tǒng)和典型型系統(tǒng)除了在穩(wěn)態(tài)誤差上的區(qū)別以外，在動(dòng)態(tài)性能中，n典型典型 I 型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差，小，但抗擾性能稍差，n典型典型型系統(tǒng)的超調(diào)量相對(duì)較大，抗擾性型系統(tǒng)的超調(diào)量相對(duì)較大，抗擾性能卻比較好能卻比較好。 這是設(shè)計(jì)時(shí)選擇典型系

44、統(tǒng)的重要依據(jù)。2.3.6 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇和傳遞函數(shù)的近似調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇和傳遞函數(shù)的近似 處理處理非典型系統(tǒng)的典型化非典型系統(tǒng)的典型化1. 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇n基本思路: 將控制對(duì)象校正成為典型系統(tǒng)。系統(tǒng)校正控制對(duì)象 調(diào)節(jié)器 輸入輸出典型系統(tǒng) 輸入輸出n選擇規(guī)律： 幾種校正成典型I型系統(tǒng)和典型II型系統(tǒng)的控制對(duì)象和相應(yīng)的調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)列于表 2-8和表2-9中，表中還給出了參數(shù)配合關(guān)系。有時(shí)僅靠 P、I、PI、PD及PID幾種調(diào)節(jié)器都不能滿足要求，就不得不作一些近似處理，或者采用更復(fù)雜的控制規(guī)律。表2-8 校正成典型I型系統(tǒng)的幾種調(diào)節(jié)器選擇控制對(duì)象調(diào)節(jié)器參數(shù)配合) 1)(1)(

45、1(3212sTsTsTK) 1)(1(212sTsTKT1、T2 T312TsK) 1(2TssK) 1)(1)(1(3212sTsTsTK321,TTT ssK11pi) 1(sKipKss) 1)(1(21ssK11pi) 1(11T2211,TT3211,TTTTT1 T2表2-9 校正成典型II型系統(tǒng)的幾種調(diào)節(jié)器選擇控制對(duì)象調(diào)節(jié)器參數(shù)配合) 1(2TssK21212) 1)(1(TTsTsTK相近21212,) 1)(1(TTsTsTsK都很小21212,) 1)(1(TTsTsTsK3213212) 1)(1)(1(TTTsTsTsTK、認(rèn)為： ssK11pi) 1(ssK11pi

46、1ss) 1)(1(21hT1認(rèn)為： 21hTsTTs11111）（或）（或122211 ThThThT)(211TTh)(321TThsTsT11111ssK11pi1ssK11pi12. 傳遞函數(shù)近似處理（1）高頻段小慣性環(huán)節(jié)的近似處理 實(shí)際系統(tǒng)中往往有若干個(gè)小時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，這些小時(shí)間常數(shù)所對(duì)應(yīng)的頻率都處于頻率特性的高頻段，形成一組小慣性群。例如，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 ) 1)(1)(1() 1()(321sTsTsTssKsW小慣性環(huán)節(jié)可以合并 當(dāng)系統(tǒng)有一組小慣性群時(shí)，在一定的條件下，可以將它們近似地看成是一個(gè)小慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)等于小慣性群中各時(shí)間常數(shù)之和。 1)(1) 1)(

47、1(13232sTTsTsT例如：(2-47) 近似條件32c31TT(2-46) （2）高階系統(tǒng)的降階近似處理 上述小慣性群的近似處理實(shí)際上是高階系統(tǒng)降階處理的一種特例，它把多階小慣性環(huán)節(jié)降為一階小慣性環(huán)節(jié)。下面討論更一般的情況，即如何能忽略特征方程的高次項(xiàng)。以三階系統(tǒng)為例，設(shè) 其中 a，b，c都是正系數(shù)，且bc a，即系統(tǒng)是穩(wěn)定的。1)(23csbsasKsW(2-50) n降階處理： 若能忽略高次項(xiàng)，可得近似的一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為n近似條件 1)(csKsW(2-51) ),1min(31cacb(2-52) （3）低頻段大慣性環(huán)節(jié)的近似處理 表2-9中已經(jīng)指出，當(dāng)系統(tǒng)中存在一個(gè)時(shí)間常數(shù)

48、特別大的慣性環(huán)節(jié)時(shí)，可以近似地將它看成是積分環(huán)節(jié)，即 11TsTs1n近似條件 T3c(2-53) ) 1() 1()(221bsTsTsKsW) 1)(1() 1()(21asTsTssKsW例如：cn對(duì)頻率特性的影響圖2-21 低頻段大慣性環(huán)節(jié)近似處理對(duì)頻率特性的影響 返回目錄返回目錄低頻時(shí)把特性a近似地看成特性b 2.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)系統(tǒng)的按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)系統(tǒng)的 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 本節(jié)將應(yīng)用前述的工程設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器。主要內(nèi)容為系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)象系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟-IdLUd0Un+-+-UiACR1/RTl s+1RTmsU*iUcKs

49、 Tss+1Id1Ce+E T0is+11 T0is+1ASR1 T0ns+1 T0ns+1U*nn電流內(nèi)環(huán)圖2-22 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)象 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖繪于圖2-22，它與前述的圖2-6不同之處在于增加了濾波環(huán)節(jié)，包括電流濾波、轉(zhuǎn)速濾波和兩個(gè)給定信號(hào)的濾波環(huán)節(jié)。其中nT0i 電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)nT0n 轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) 2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則n系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則： “先內(nèi)環(huán)后外環(huán)先內(nèi)環(huán)后外環(huán)” 從內(nèi)環(huán)開(kāi)始，逐步向外擴(kuò)展。在這里，首先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。設(shè)計(jì)分為

50、以下幾個(gè)步驟：1.電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化2.電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇3.電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算4.電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)2.4.1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1. 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化內(nèi)容：n忽略反電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)態(tài)影響 n等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng) n小慣性環(huán)節(jié)近似處理 n忽略反電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)態(tài)影響 在按動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動(dòng)勢(shì)變化的動(dòng)態(tài)影響，即E0。這時(shí)，電流環(huán)如下圖所示。 Ud0(s)+-Ui (s)ACR1/RTl s+1U*i(s)Uc (s)Ks Tss+1Id (s) T0is+11 T0is+1圖2-23 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其化簡(jiǎn) n等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng) 如果把給定濾波和反饋濾波兩

51、個(gè)環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)把給定信號(hào)改成U*i(s) / ，則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)（圖2-23b）。 +-ACRUc (s)Ks /R (Tss+1)(Tl s+1)Id (s)U*i(s) T0is+1圖2-23bn小慣性環(huán)節(jié)近似處理 最后，由于Ts 和 T0i 一般都比Tl 小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為 Ti = Ts + Toi (2-55) 簡(jiǎn)化的近似條件為 oisci131TT(2-56) 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡(jiǎn)化成圖2-23c。 +-ACRUc (s)Ks /R (Tls+1)(Tis+1)Id (s)U*i(s)+-ACRUc (s)Ks

52、 /R (Tls+1)(Tis+1)Id (s)U*i(s)圖2-23c2.電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇n典型系統(tǒng)的選擇：l從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無(wú)靜差，以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性，由圖2-23c可以看出，采用 I 型系統(tǒng)就夠了。l從動(dòng)態(tài)要求上看，實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時(shí)有太大的超調(diào)，以保證電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超過(guò)允許值，而對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的及時(shí)抗擾作用只是次要的因素，為此，電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，應(yīng)選用典型I型系統(tǒng)。 n電流調(diào)節(jié)器選擇 圖2-23c表明，電流環(huán)的控制對(duì)象是雙慣性型的，要校正成典型 I 型系統(tǒng)，顯然應(yīng)采用PI型的電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫(xiě)成 ssKsWiiiACR) 1()(（

53、2-57） 式中 Ki 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； i 電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對(duì)消，選擇 則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖2-24a所示的典型形式，其中 lTi（2-58）RKKKisiI（2-59）K I s(Tis+1)Id (s)+-U*i(s)n校正后電流環(huán)的結(jié)構(gòu)和特性 圖2-24 校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán) a) 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖: b) 開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性: 10L/dBci-20dB/dec /s-1-40dB/decTi3. 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算 式（2-57）給出，電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)有：Ki 和 i， 其中 i 已選定，見(jiàn)式（2-58），剩下的只

54、有比例系數(shù) Ki， 可根據(jù)所需要的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)選取。n參數(shù)選擇 在一般情況下，希望電流超調(diào)量i 5%，由表2-2，可選 =0.707，KI Ti =0.5，則iciI21TK)(22isisiTTKRTKRTKll(2-60) (2-61) 再利用式（2-59）和式（2-58）得到 n注意： 如果實(shí)際系統(tǒng)要求的跟隨性能指標(biāo)不同，式（2-60）和式（2-61）當(dāng)然應(yīng)作相應(yīng)的改變。 此外，如果對(duì)電流環(huán)的抗擾性能也有具體的要求，還得再校驗(yàn)一下抗擾性能指標(biāo)是否滿足。4. 電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)n模擬式電流調(diào)節(jié)器電路圖中l(wèi) U*i 為電流給定電壓；l Id 為電流負(fù)反饋電壓；l Uc 電力電子變換器的控制電壓

55、。圖2-25 含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器 n電流調(diào)節(jié)器電路參數(shù)的計(jì)算公式0iiRRK iiiCRoi0oi41CRT (2-62) (2-63) (2-64) 設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)步驟：1.電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇3.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇4.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)2.4.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1. 電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)n電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù) 電流環(huán)經(jīng)簡(jiǎn)化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)。由圖2-24a可知 111) 1(1) 1(/ )()()(I2IiiIiI*idclisKsKTsTsKsTsKsUsIsW(2-65) n傳

56、遞函數(shù)化簡(jiǎn)忽略高次項(xiàng)，上式可降階近似為 111)(IclisKsW(2-66) iIcn31TK近似條件可由式（2-52）求出 (2-67) 式中 cn 轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)頻率特性的截止頻率。 n電流環(huán)等效傳遞函數(shù) 接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為U*i(s)，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為 111)()()(Icli*idsKsWsUsI(2-68) 這樣，原來(lái)是雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對(duì)象，經(jīng)閉環(huán)控制后，可以近似地等效成只有較小時(shí)間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。 n物理意義： 這就表明，電流的閉環(huán)控制改造了控制電流的閉環(huán)控制改造了控制對(duì)象，加快了電流的跟隨作用，這是局部對(duì)象，加快了電流的跟隨作用，這是局

57、部閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的一個(gè)重要功能閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的一個(gè)重要功能。 2. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇n轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu) 用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替圖2-22 中的電流環(huán)后，整個(gè)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便如圖2-26a所示。n (s)+-Un (s)ASRCeTmsRU*n(s)Id (s) T0ns+11 T0ns+1U*n(s)111sKI+-IdL (s)圖2-26 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其簡(jiǎn)化 電流環(huán)n系統(tǒng)等效和小慣性的近似處理 和電流環(huán)中一樣，把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)將給定信號(hào)改成 U*n(s)/，再把時(shí)間常數(shù)為 1 / KI 和 T0n 的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來(lái)，近似成一個(gè)時(shí)間常

58、數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)，其中onIn1TKT（2-69） n轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 n (s)+-ASRCeTmsRU*n(s)Id (s) / Tns+1U*n(s)+-IdL (s)b)等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理 n轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選擇 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前面必須有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 中（見(jiàn)圖 2-26b），現(xiàn)在在擾動(dòng)作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)成典型 型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時(shí)也能滿足動(dòng)態(tài)抗擾性能好的要求。 由此可見(jiàn)，ASR也應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為ssKsWnnnASR) 1()(（2-70

59、） 式中 Kn 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； n 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 n調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為) 1() 1() 1() 1()(n2mennnnmennnnsTsTCsRKsTsTCRssKsW令轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益為mennNTCRKK) 1() 1()(n2nNnsTssKsW（2-72） 則 （2-71） n校正后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) n (s)+-U*n(s) 1() 1(2sTssKnnNc) 校正后成為典型 II 型系統(tǒng) 3. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)包括 Kn 和 n。按照典型型系統(tǒng)的參數(shù)關(guān)系，由式(2-38) nn hT（2-74） 2n2N21

60、ThhKnmen2) 1(RThTChK再由式（2-39） （2-75） （2-76） 因此 n參數(shù)選擇 至于中頻寬 h 應(yīng)選擇多少，要看動(dòng)態(tài)性能的要求決定。 無(wú)特殊要求時(shí)，一般可選擇 5h4. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)n模擬式轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路圖2-27 含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 圖中l(wèi) U*n 為轉(zhuǎn)速給定電壓，l - n 為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓，l U*i 調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。 n轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算0nnRRK (2-77) nnnCRon0on41CRT(2-78) (2-79) n轉(zhuǎn)速環(huán)與電流環(huán)的關(guān)系： 外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程設(shè)