【正文】 ，基本上保持電流 dI 恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。與此同時，電機的反電動勢 E也按線性增長，對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說， E是一個線性漸增的擾動量，為了克服它的擾動， 0dU 和 cU 也必須基本上按線性增長，才能保持 dI 恒定。當 ACR采用 PI調(diào)節(jié)器時，要使其輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓 iimi UUU ??? * 必須維持一定的恒值，也就是說， dI 應略低于 dmI 。 圖 27 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉(zhuǎn)速和電流波形 n O O t t Idm IdL Id n* I II III t4 t3 t2 t1 2－ 6 第Ⅲ階段（ 2t 以后）是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段 。當轉(zhuǎn)速上升到給定值 0* nn ? 時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR的輸入偏差減小到零，輸出維持在限幅值 *imU ，電機仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負，開始退出飽和狀態(tài)， *iU 和 dI 很快下降。但是，只要 dI 仍大于負載電流 dLI ，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。直到 dI = dLI 時，轉(zhuǎn)矩 Le TT? ，則 dn/dt=0，轉(zhuǎn)速 n才到達峰值（ 3tt? 時）。此后，電動機開始在負載的阻力下減速，與此相應，在 43~tt 時間內(nèi)，dI dLI? ，直到穩(wěn)定。如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會有一段振蕩過程。在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)， ASR和 ACR都不飽和， ASR起主導的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而 ACR則力圖使 dI 盡快地跟隨其給定值 *iU 。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點 ： 飽和非線性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準時間最優(yōu)控制 。 動態(tài)抗擾性能分析 一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動態(tài)性能。對于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能是抗擾性能。主要是抗負載擾動和抗電網(wǎng)電壓擾動的性能。 抗負載擾動 負載擾動作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR來產(chǎn)生抗負載擾動的作用。 圖 2－ 7 抗負載擾動 抗電網(wǎng)電壓擾動 電網(wǎng)電壓變化對調(diào)速系統(tǒng)也產(chǎn)生擾動作用，圖 28。 雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動可以通過電流反饋得到比較及時的調(diào)節(jié)。 ? 1/Ce U*n n Ud0 Un + ASR 1/R Tl s+1 R Tms Ks Tss+1 ACR ? U*i Ui E Id 2－ 7 圖 2－ 8 抗電網(wǎng)電壓波動 轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器的作用 1. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 (1) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n很快地跟隨給定電壓 *nU 變化 , 穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用 PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。 (2) 對負載變化起 抗擾作用。 (3) 其輸出限幅值決定電機允許的最大電流。 2. 電流調(diào)節(jié)器的作用 (1) 作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給 定電壓 *iU （即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。 (2) 對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用。 (3) 在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。 (4) 當電機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。一旦 故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復正常。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。 調(diào)節(jié)器的工 程設計方法 必要性 : 設計調(diào)節(jié)器須同時解決穩(wěn)、準、快、抗干擾等各方面相互有矛盾的靜、動態(tài)性能要求。 可能性 : 電力拖動自動控制系統(tǒng)可由低階系統(tǒng)近似，事先研究低階典型系統(tǒng)的特性，將實際系統(tǒng)校正成典型系統(tǒng)，設計過程就簡便多了。 建立調(diào)節(jié)器工程設計方法所遵循的原則是： （ 1）概念清楚、易懂； （ 2）計算公式簡明、好記； （ 3）不僅給出參數(shù)計算的公式，而且指明參數(shù)調(diào)整的方向； （ 4）能考慮飽和非線性控制的情況，同樣給出簡單的計算公式； （ 5）適用于各種可以簡化成典型系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)。 工程設計方法的基 本思路 調(diào)節(jié)器的設計過程分作兩步： ? 1/Ce U*n n Ud0 Un + ASR 1/R Tl s+1 R Tms Id Ks Tss+1 ACR ? U*i Ui E 2－ 8 第一步，先選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時滿足所需的穩(wěn)態(tài)精度。 第二步，再選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以滿足動態(tài)性能指標的要求。 在選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)時，采用少量的典型系統(tǒng)，它的參數(shù)與系統(tǒng)性能指標的關系都已事先找到，就使設計方法規(guī)范化，大大減少了設計工作量。 典型系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可表示??????? niirmjjsTssKsW11)1()1()(? 分母中的 rs 項表示該系統(tǒng)在原點處有 r 重極點，根據(jù) 0?r ,1,2,??等不同數(shù)值，分別稱作 0型、 I型、Ⅱ型、??系統(tǒng)。 0型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度低，而Ⅲ型和Ⅲ型以上的系統(tǒng)很難穩(wěn)定。因此，為了保證穩(wěn)定性和較好的穩(wěn)態(tài)精度，多用 I型和 II型系統(tǒng)。 典型 I型系統(tǒng) 典型 I型系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為)1()( ?? Tss KsW， T — 系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)； K — 系統(tǒng)的開環(huán)增益。閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示于圖 29a，圖 29b 表示它的開環(huán)對數(shù)頻率特性。 a) b) 圖 2－ 9 典型 I型系統(tǒng) 典型 I型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，對數(shù)幅頻特性的中頻段以 20? dB/dec的斜率穿越零分貝線，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。 當 Tc 1??或 1?Tc? 時， 045?Tarctg c? ，相角穩(wěn)定裕度 ???? 459090180 ?????? Ta r c t gTa r c t g cc ??? 。 )(sR )1( ?Tss K )(sCdB/dec dB/dec 2－ 9 典型Ⅱ型系統(tǒng) 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為)1( )1()( 2 ??? Tss sKsW ?，閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和開環(huán)對數(shù)頻率特性示于圖 210，中頻段也是以 20? dB/dec的斜率穿越零分貝線。 圖 2－ 10 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)開環(huán)頻率特性 當 Tc 11 ????或 T?? 時，相角穩(wěn)定裕度 Ta r c t ga r c t gTa r c t ga r c t g cccc ??????? ?????? ?? 1 8 01 8 0 ? 比 T 大得越多，則系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度越大。 控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標 自動控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標包括對給定輸入信號的跟隨性能指標和對擾動輸入信號的抗擾性能指標。 一般來說，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)指標以抗擾性能為主，而隨動系統(tǒng)的動態(tài)指標則以跟隨性能為主。 跟隨性能指標 常用的階躍響應跟隨性能指標有上升時間、超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間，圖 211。 O 2－ 10 圖 2－ 11 動態(tài)響應 抗擾性能指標 控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行中，突加一個使輸出量降低的擾動量 F 以后，輸