【正文】 通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 cU 來移動脈沖的相位，即可改變平均整流電壓dU ，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。 系統(tǒng)設(shè)計的一般原則是：先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。 檢查對電源電壓的抗擾性能： 0 .0 4 1 0 .8 10 .0 0 3 7liT sTs? ??，參照典型 I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系表格，可知各項指標(biāo)都是可以接受的。 111 1 1 3 5 . 1 7 7 . 53 3 0 . 0 0 2 5I onK ssT ???? ? ? 滿足簡化條件。實際運行的經(jīng)驗和理論的分析都表明，運用這種控制規(guī)律的許多工業(yè)過程進行控制時，都能得到滿意的效果。 （ 3）微分系數(shù) dk 可以改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，其作用主要是在影響過程中抑 14 制偏差向任何方向變化，對偏差變化進行提前預(yù)報。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用 PI 型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為( 1)() iiACRiKsWs s?? ?? 。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來處理這些控制問題。只有使用這些模糊變量的賦值詞（集合）作為輸入量，才能進行模糊邏輯推理。 結(jié) 論： y is B39。 基本模糊控制器按照一定模糊語言控制規(guī)則進行工作，這些控制規(guī)則是建立在實踐者對被控對象所進行的人工控制策略基礎(chǔ)上的，或者建立在歸納設(shè)計者對被控對象所認(rèn)識的模糊信息基礎(chǔ)上的。隨著現(xiàn)在控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng) PID 控制方法已難以滿足控制指標(biāo)的要求。在實際生產(chǎn)現(xiàn)場，由于各種因素，如控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與Ke d/dt Kec 模糊控制器 Ku G(s) I 24 實際有偏差 。但是在轉(zhuǎn)速開環(huán)的直流調(diào)速系統(tǒng)中， Nn? =eNCRI 是由直流電動機得參數(shù)決定的，無法改變。 RId n ?nU + nU? Uc 0dU + E Un 圖 51 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 PK sK eC1 ? 30 ，微分方程的解，即系統(tǒng)的動態(tài)過程，它包括兩部分：動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)解。然而轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)還存在一個問題，在起動和制動過程中和堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時，必須限制電樞電流。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用可分別歸納如下： 1） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n很快地跟隨給定電壓變化，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。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。其換向器與電刷的位置保證了電樞電流與勵磁電流的解耦。是他的言傳身教漸漸的影響著我， 他認(rèn)真、負(fù)責(zé)的敦促我們學(xué)習(xí)。特別是我的指導(dǎo)老師張 xx 教授給予我的幫助。從轉(zhuǎn)速的角度說模糊 PID 控制的調(diào)速系統(tǒng)的響應(yīng)速度快于常規(guī) PID 控制的調(diào)速系統(tǒng)。 4） 當(dāng)電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。 為了解決單閉環(huán)轉(zhuǎn)速反饋控制直流電動機調(diào)速系統(tǒng)所遇到的起動和堵轉(zhuǎn)時電流過大的問題，系統(tǒng)中必須有自動限制電樞電流的環(huán)節(jié)，這便是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的電流調(diào)節(jié)器。 進入 MATLAB,單擊 MATLAB 命令窗口的工具欄中的 SIMULINK 圖標(biāo)，在編輯窗口上單擊新建窗口，即打開模型編輯窗口： Kp 1?sTKs s )1( ?sTR l 1/12 ?? sTsTT Cmlm e ? 沈陽航空航 天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 圖 53 比例積分控制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 圖 54 電動機電流的仿真結(jié)果 32 圖 55 電動機轉(zhuǎn)速的仿真結(jié)果 單閉環(huán)與雙閉環(huán)的性能比較 單閉環(huán)轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)把轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)的被調(diào)節(jié)量，檢測誤差，糾正誤差，有效的解決了調(diào)速范圍和靜差率的矛盾，抑制直至消除擾動造 成的影響。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，被調(diào)節(jié)量是轉(zhuǎn)速，所構(gòu)成的是轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。 設(shè)置 E、 EC和 U均服從三角隸屬函數(shù)曲線分布。在原有模糊控制中直接加入積分環(huán) 節(jié)，形成模糊 — PID 混合控制策略，給出混合控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 42所示。基本模糊控制器的另一個顯著優(yōu)點是對被控對象內(nèi)部參數(shù)的變化具有較強的適應(yīng)性。為了求得受 控系統(tǒng)的輸出，必須將模糊集合B39。模糊控制理論發(fā)展至今，模糊推理的方法大致可分為三種，第一種推理法是依據(jù)模糊關(guān)系的合成法則，第二種推理法是依據(jù)模糊邏輯的推論法簡化而成，第三種推理法和第一種相類似，只是其后 件部分改由一般的線性式組成的。如果劃分的級數(shù)更多，可以在 控制規(guī)則 模糊化 模糊推理 模糊裁決 沈陽航空航 天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 負(fù)中左右加上“負(fù)中大”和“負(fù)中小”等。然而，對于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量越多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動態(tài)性能，于是工程師便利用各種方法來簡化系統(tǒng)的動態(tài)，以達成控制的目的，但卻不盡理想。 3)電流環(huán)小時間常數(shù)之和 sTTT oisi 0 0 3 ???? 。 ik 越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差消除越快，但 ik 過大，在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程產(chǎn)生較大超調(diào)。輸出端能真實地反映輸入端電流或電壓的波形參數(shù)。 10 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 含給定濾波與反饋濾波的 PI 型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器如圖 25 所示： 圖 25 含給定濾波與反饋濾波的 PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 其中 *nU 為轉(zhuǎn)速給定電壓， n?? 為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓， *iU ：調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。 2)選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計要求： 穩(wěn)態(tài)無靜差 ,超調(diào)量 5%i?? ，可按典型 I型系統(tǒng)設(shè)計電路調(diào)節(jié)器。然而，在抑制交流分量的同時，濾波環(huán)節(jié)也延遲了反饋信號的作用，為了平衡這個延遲作用，在給定信號通道上加入一個等時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。這樣構(gòu)成的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。 在設(shè)計過程中，為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，需要設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，兩者之間實行串級連接，即把轉(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)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，只有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。在工程設(shè)計與理論學(xué)習(xí)過程中，會接觸到大量關(guān)于調(diào)速控制系統(tǒng)的分析、綜合與設(shè)計問題。這就形成了轉(zhuǎn)速、電 流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 基于設(shè)計題目，直流電動機調(diào)速控制器選用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路。然后確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和各元部件的設(shè)計，同時對其參數(shù)的計算，包括整流變壓器、晶閘管、電抗器和保護電路的參數(shù)計算。s main circuit design and the research” . The main circuit design is rests on the thyristor electric motor (VM) the system position, Its system by rectification transformer TR, the thyristor rectification speeder, flat wave reactor L and the electric motor power set and so on is posed. After rectification transformer TR and the thyristor rectification speeder39。 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)介紹 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是一種當(dāng)前應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟、適用的電力傳動系統(tǒng)。這時，啟動電流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長的。 調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器 , 即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 (ASR)和電流調(diào)節(jié)器(ACR), 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。晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在 410 以上，門極電流可以直接用電子控制；響應(yīng)時間是毫秒級，具有快速的控制作用；運行損耗小效率高；這些優(yōu)點使 VM系統(tǒng)獲得了優(yōu)越的性能。在這里，首先設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。 3)計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù) 電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)： ? ?? 。 5)計算調(diào)節(jié)器電阻和電容 取 0 40Rk??，則 0 40 K R k k? ? ? ? ? ?，取 33k? 30 .0 4 9 5 1 .53 3 1 0nn nC F u FR?? ? ??，取 304 4 0 .0 0 2 5 0 .2 54 0 1 0onon TC F u FR ?? ? ??，取 6)校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量 當(dāng) 5h? 時， %n? ? ，不能滿足設(shè)計要求。 常規(guī) PID控制器理論 常規(guī) PID控制器大量應(yīng)用于工業(yè)控制中，并取得了較好的控制效果。但 dk 過大，會使響應(yīng)過程提前制動，從而延長調(diào)節(jié)時間，而且還會降低系統(tǒng)的抗干擾能力。 檢查對電流電壓的抗繞性能： ??? ilTT，參見相關(guān)資料中各 項指標(biāo)都是可沈陽航空航 天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 以接受的。 自從 發(fā)展出模糊數(shù)學(xué)之后，對于不明確系統(tǒng)的控 制有極大的貢獻，自七十年代后，便有一些實用的模糊控制器相繼完成，使得我們在控制領(lǐng)域中又向前邁進了一大步。 模糊控制規(guī)則 模糊控制規(guī)則是模糊控制器的核心，規(guī)則的正確與否直接影響控制器的性能，而控制數(shù)目的多寡也是一個重要因素。 表示法中的條件命題相當(dāng)于模糊控制中的模糊控制規(guī)則，前件部和后件部的關(guān)系，可以用模糊關(guān)系式來表達；至于推論演算，則是將模糊關(guān)系和模糊集合 A39。因此，基本模糊控制器適用于控制那些具有高度非線性、參數(shù)隨工作環(huán)境變動較大、受環(huán)境因素干擾強烈、不易獲得精確數(shù)學(xué)模型、無法獲得數(shù)學(xué)模型以及數(shù)學(xué)模型多變的一類被控對象。主要表現(xiàn)為：采用離線調(diào)節(jié)，沈陽航空航 天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 難以在線調(diào)整控制參數(shù)，動態(tài)特性不太理想；不具有自適應(yīng)控制能力；對時變、非線性控制系統(tǒng)控制效果不佳。 電機本身的參數(shù)和拖動負(fù)載的參數(shù) (如轉(zhuǎn)動慣量 ) 并不如模型那樣不可變化，在某些應(yīng)用場合會隨工況而變化 。解決矛盾的有效途徑是采用反饋技術(shù)。在動態(tài)過程中，從施加給定輸入值的時刻開始，到輸出達到穩(wěn)態(tài)以前，是系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)；系統(tǒng)到達穩(wěn)態(tài)后，即可用穩(wěn)態(tài)解來描述系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。 在轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)上突加給定電壓時，由于慣性的作用，轉(zhuǎn)速不可能立即建立起來，反饋電壓為零，相當(dāng)于偏差電壓 ??? nn UU ，調(diào)節(jié)器的輸出是 *nPUK 。 2） 對負(fù)載變化起抗擾作用。 常規(guī) PI