雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

目錄目錄 1\o"CurrentDocument"第一章雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 2\o"CurrentDocument"第一節(jié) 系統(tǒng)電路原理圖 2\o"CurrentDocument"第二節(jié) 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 3\o"CurrentDocument"第三節(jié) 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 6\o"CurrentDocument"第二章 雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 9\o"CurrentDocument"第一節(jié) 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 10\o"CurrentDocument"第二節(jié) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 14第三節(jié)轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制——轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋……………18\o"CurrentDocument"第三章系統(tǒng)的仿真 20\o"CurrentDocument"總結(jié) 23參考文獻(xiàn)24第一章雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成第一節(jié)系統(tǒng)電路原理圖轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖如圖1-1所示，圖中兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR和ACR分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，二者串級(jí)連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)特性，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用PI調(diào)節(jié)器，其原理圖如圖所示。在圖中標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實(shí)際極性，它們都是按照觸發(fā)裝置GT的控制電壓U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。兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸出都帶有限幅，ASR的輸出限幅什U決定了電流調(diào)節(jié)器ACR的給定電壓最大值U，對(duì)就電機(jī)的最大電imim流；電流調(diào)節(jié)器ACR輸出限幅電壓U限制了整流器輸出最大電壓值，限最cm小觸發(fā)角a。圖1-1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理第二節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖1-2所示，PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特性一般存在兩種狀況：飽和—輸出達(dá)到限幅值，不飽和—輸出未達(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，飽和的調(diào)節(jié)器暫時(shí)隔斷了輸入與輸出的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)器開環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，PI作用使輸入偏差電壓ΔU在穩(wěn)定時(shí)總是零。在實(shí)際運(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)于靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種狀況。ASRU圖1-2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，

計(jì)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；戶一電流反饋系數(shù)31、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和穩(wěn)態(tài)時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓都是零，因此U*=U=αn=αnnn 0U*=U=βIiid式中a，β——轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)由第一個(gè)關(guān)系式可得從而得到圖1-3靜特性的

CA段。與此同時(shí)，由于ASR不飽和U*<U*，從上述第二個(gè)關(guān)

iim系式可知：/</。這就是說，

ddmCA段靜特性從理想空載狀態(tài)的

Id=0一直延續(xù)到Id=Idm，

而Idm一般都是大于額定電流

Idm的。這就是靜特性的運(yùn)行

段，圖1-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

的靜特性

它是水平的特性。U*n=—B-=nαoh2、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和這時(shí)，ASR輸出達(dá)到限幅值U*，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化im對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時(shí)U*I=im=IdPdm式中，最大電流Idm是由設(shè)計(jì)者選定的，取決于電機(jī)的容許過載能力和拖動(dòng)系統(tǒng)允許的最大加速度。所描述的靜特性是上圖中的AB段，它是垂直的特性。這樣的下垂特性只適合于的n<n情況，因?yàn)槿绻鹡>n，oo則U>U*，ASR將退出飽和狀態(tài)。nn雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間有下列關(guān)系U*=U=αn=αnBB o\o"CurrentDocument"U*=U=βI=βIii d dLUUCn+1RCU*/α+1RU=-do=—e d—=—e_n dL—\o"CurrentDocument"CKK Kss s上述關(guān)系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上，轉(zhuǎn)速n是由給定電壓U*n決定的；ASR的輸出量U*i是由負(fù)載電流IdL決定的；控制電壓Uc的大小則同時(shí)取決于n和Id，或者說，同時(shí)取決于U*n和IdLo這些關(guān)系反映了PI調(diào)節(jié)器不同于P調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)。比例環(huán)節(jié)的輸出量總是正比于其輸入量，而PI調(diào)節(jié)器則不然，其輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要PI調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。鑒于這一特點(diǎn)，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算與單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)完全不同，而是和無靜差系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)計(jì)算相似，即根據(jù)各調(diào)節(jié)器的給定與反饋值計(jì)算有關(guān)的反饋系數(shù)：U*轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=一mnmaxU*電流反饋系數(shù)β=UmIdm兩個(gè)給定電壓的最大值U*和U*由設(shè)計(jì)者選定，設(shè)計(jì)原則如下：nmimU*受運(yùn)算放大器允許輸入電壓和穩(wěn)壓電源的限制nmU*為ASR的輸出限幅值im第三節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖在單閉環(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，如圖1-4所示：IB 圖1-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓U*由靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流n的動(dòng)態(tài)過程如圖1-5所示。由于在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過程就分成圖中標(biāo)明的I、II、In三個(gè)階段。圖1-5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速和電流的波形6/24第I階段電流上升的階段（0?tl）：突加給定電壓U*后，Id上升，當(dāng)Id小于負(fù)載電流IdL時(shí)，電機(jī)nm d d dL還不能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)Id≥IdL后，電機(jī)開始起動(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Ui*m,強(qiáng)迫電流Id迅速上升。直到，Id=Idm,U*=U*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)iim d束。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（tl?t2）：在這個(gè)階段中，ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流U*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im d系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)。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)來說，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。當(dāng)ACR采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，要使其輸出量按線性增長(zhǎng)，其輸入偏差電壓必須維持一定的恒值，也就是說，Id應(yīng)略低于Idmo第In階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（t2以后）：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*,所以電機(jī)仍在加速，使轉(zhuǎn)速im超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負(fù)，使它開始退出飽和狀態(tài)，U*和Id很快下降。但是，只要Id仍大于負(fù)載電流IdL,轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。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)）。此后，7/24電動(dòng)機(jī)開始在負(fù)載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在一小段時(shí)間內(nèi)（t?t4）,Id<IdL，直到穩(wěn)定，如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會(huì)有一些振蕩過程。在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和ACR都不飽和，ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而ACR則力圖使Id盡快地跟隨其給定值U;,或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)。第二章雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示，在它與圖1-3的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)。由于電流檢測(cè)信號(hào)中常含有交流分量，為了不使它影響到調(diào)節(jié)器的輸入，虛假低通濾波，然而在抑制交流分量的同時(shí)，濾波環(huán)節(jié)也延遲了反饋信號(hào)的作用，為了平衡這個(gè)延遲作用，在給定信號(hào)通道上加入一個(gè)同等時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有換向紋波，因此也需要濾波，根據(jù)電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入相同時(shí)間常數(shù)的給定濾波環(huán)節(jié)。這樣做的意義是，讓給定信號(hào)與反饋信號(hào)經(jīng)過相同的延時(shí)，是二者在時(shí)間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜希瑥亩鴰碓O(shè)計(jì)上的方便。其中T為電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)oiT為轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)onACE U,圖2-1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則：“先內(nèi)環(huán)后外環(huán)”，從內(nèi)環(huán)開始，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。第一節(jié)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)在經(jīng)過忽略反電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)態(tài)影響，等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)，小慣性環(huán)節(jié)近似處理的簡(jiǎn)化后的電流結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。圖2-2簡(jiǎn)化后的電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖圖中：T為電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和，T=T+T?！苅 ∑iSOi一、時(shí)間參數(shù)的確定1、電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)：U—IR N d anN220-6.1*3.481420=0.141Vmin/r電機(jī)額定勵(lì)磁下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：30 30C=C= X0.141=1.3465Nm/Am兀e兀電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)：L168mH.T=—= =0.042SlR4Q電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)：CeTmGD2R375CCem1.88X4375X0.141X1.3465=0.1056S5、整流濾波滯后時(shí)間常數(shù)：Ts=0.0033s6、電流濾波時(shí)間常數(shù)： Toi=0.002s7、電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和：按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取T∑i=Ts+Toi=0.0033s+0.002s=0.0052s二、選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求：σ≤5%，而且iT——T∑i0.0420.0053=7.92<10因此可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電流調(diào)節(jié)器選PI型。其傳遞函數(shù)為Ts+1-i K叱CMS)iTi小解釋：典型】型系統(tǒng)從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性，采用I型系統(tǒng)就夠了。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)過程中不超過允許值，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)。圖2-2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)可以寫成K(TS+1)W(S)二一i-i ACR Tsi式中：Ki—電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Ti—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T=T，則il電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖2-3a所示的典型形式，其中KIKKP——i S-TRi圖2-3b給出了校正后電流環(huán)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。a）動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 b）開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性三、選擇電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)1、ACR超前時(shí)間常數(shù)：T=T=0.042Sil2、電流環(huán)開環(huán)增益：在本設(shè)計(jì)中，要求。i≤5%時(shí)，應(yīng)取KT=0.5，因I∑i此：0.50.5 =94.34S一i0.0053S于是，ACR的比例系數(shù)為:KIT∑iKLKIiK=94.34X004?4=0.3635S四、校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率3=K=94.34STciI1、晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件為：1w≤——=101.01s-1Cc3Ts滿足近似條件。2、忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響的條件為：W.≥3'：-=45.047S-1Cc?τTml滿足近似條件。3、小時(shí)間常數(shù)近似條件處理?xiàng)l件為：W≤1.'?=129.75S-1Cc3?TT.SOc滿足近似條件。五、電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)含給定濾波和反饋濾波的模擬式電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖2-4所示。圖中：U*為電流給定電壓cId為電流負(fù)反饋電壓Uc電力電子變換器的控制電壓圖2-4含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器則由運(yùn)算放大器的電路原理可以得出，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入電阻R=40KΩo時(shí)，電流調(diào)節(jié)器的具體電路參數(shù)如下：R=KR=0.3635X40kΩ=14.54kΩ，取14kΩii0一T 0.042 一一C=K=- X106μF=3μF，取3μFiR 14X103i4T 4X0002C= = X106μF=0.2μF，取02μFoiR 40X1030按上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：ɑ%=4.3%<5%，滿足設(shè)計(jì)要求。i第二節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)一、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的設(shè)計(jì)（1）時(shí)間常數(shù)的確定：1、電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)： 2T=0.0106s∑i2、轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)：Ton=0.02s；3、轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)：按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取T、=2Tγ+T=0.0306S

∑n ∑i on（2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)：由于設(shè)計(jì)要求無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動(dòng)態(tài)要求，應(yīng)按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。故ASR選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為Ts+1WG）=KT——ASR nTsn小解釋：典型1】型系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，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，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II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，ASR也應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為K(TS+1)W(S)=—n-n ASR TSn式中：Kn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Tn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)這樣轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖2-6所示的典型形式，其中V KaRK= n NτβCTnem圖2-6校正后成為典型I型系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(3)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：按跟隨和抗干擾性能較好的原則，取h=5,則1、ASR的超前時(shí)間常數(shù)為：τ=hT?n乙n=5X0.0306S=0.153SKNh+162h2TS22X25X0.03062

乙n=128.16S-2于是，ASR的比例系數(shù)：V (h+保CT 6X1.09X0.141x0.1056K= e-m= =11.37n 2haRTy 2X5X0.007X4X0.0306乙n（4）校驗(yàn)近似條件：轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為：K13=—N=KT=128.16X0.153=19.61ST;Cn3 Nn S11、電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件：3≤?cn 5TEi現(xiàn)在-?=—1—1.S=37.74s-1>ω,滿足簡(jiǎn)化條件\o"CurrentDocument"5Ty 5X0.0053 Cn\o"CurrentDocument"1 12、轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似條件為：ω≤1'—1—Cn31：2TSTyion一， 1, 1 ,-一.現(xiàn)在-』 二22.89>ω，滿足近似條件。\o"CurrentDocument"3?2X0.0053X0.02 Cn（5）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：含給定濾波和反饋濾波的PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖2-7所示，圖中：U*為轉(zhuǎn)速給定電壓nn為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓U*為調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓iR∏Gl圖2-7含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器則由運(yùn)算放大器的電路原理可以得出，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入電阻R=40KΩo時(shí)，電流調(diào)節(jié)器的具體電路參數(shù)如下：R=KR=11.37義40kΩ=454.8kΩ，取460kΩnn0C='=0」53X106NF=0.333μF，取035μF〃R460X103nCon4T onR04X0.0240X103X106μF=2μF，取2μF(6)校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量：NC Cσ%=(—max?%)?2(λ-Z)

nCbTTmNn nomn*NC當(dāng)h=5時(shí)——max%=81.2%Cb而IR6.1X4Nn =-dnom= r/mnnomC0.141=173r/min，e因此17300306σ%=81.2%X2X1.5X——X =8.6%<10%n 14200.1056所以，為實(shí)現(xiàn)無超調(diào)，還需加入轉(zhuǎn)速超調(diào)抑制環(huán)節(jié)。第三節(jié)轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制——轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋根據(jù)設(shè)計(jì)要求，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋采用轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋，即在轉(zhuǎn)速反饋電路上加一個(gè)帶濾波的轉(zhuǎn)速微分環(huán)節(jié)，在轉(zhuǎn)速變化過程中，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋兩個(gè)信號(hào)一起與未定信號(hào)U*相抵，將在比普通雙閉環(huán)系統(tǒng)更早一些n的時(shí)刻達(dá)到平衡，開始退飽和，提前進(jìn)入了線性閉環(huán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，從而使轉(zhuǎn)速超調(diào)量減小。τ=RC——轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù)dn0dnT=RC——轉(zhuǎn)速微分濾波時(shí)間常數(shù)odndndnC的作用主要是對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行微分，因此稱作微分電容；而R的主dn dn要作用是濾去微分后帶來的高頻噪聲，可以叫做濾波電阻。圖帶微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在將電流環(huán)簡(jiǎn)化后，可將電流環(huán)視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，在經(jīng)過忽略高次項(xiàng)降階處理，為了分析方便起見，取T=T；再將濾波環(huán)節(jié)都移到轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，odnon并按小慣性近似方法，令Ty=T+2TV并等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性的乙non Vi近似處理后的帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-5所示。圖2-5帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖對(duì)于按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)未加微分反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，已知h=T/TV，推導(dǎo)出了nVn微分反饋時(shí)間常數(shù)T的近似工程計(jì)算公式dn4h+2h+1TdnTVn—2σTmn*6-Z?nnom如果要求無超調(diào)，則σ=0，上式中的第一項(xiàng)即為所需的T值。因此，無超調(diào)時(shí)的微

dn4h+2.分時(shí)間常數(shù)應(yīng)該是 T ≥-——TVdnσ=0h+1Vn所以本設(shè)計(jì)中，取T=T=0.02s，odnonT ≥4h+2TS=4X5+2*0.0306=0.1122Sdnσ=0 h+1Vn 6第三章系統(tǒng)的仿真MATLAB仿真電路圖如下所示圖電流環(huán)仿真模型圖轉(zhuǎn)速環(huán)有超調(diào)仿真模型圖帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的雙閉環(huán)直流調(diào)速仿真模型仿真波形圖圖仿