【正文】 ，實際電機運行中還存在氣隙偏心等問題 ，但是只要對電樞電阻的影響小于 2%就可以忽略。 24 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的設計 ACR 首先要對電流內(nèi)環(huán)進行簡化，忽略反電動勢的影響，再將內(nèi)環(huán)等效為單位負反饋，進行小慣性環(huán)節(jié)近似處理，可以得到 圖 22 電流內(nèi)環(huán)的簡化 其中 sT 和 oi 一般都比lT小得多，可以近似為一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為 oisi TTT ??? 設計出電流調(diào)節(jié)器后將電流環(huán)作等效處理 12 1)( ?? ? sTsW icli 而內(nèi)環(huán)可以簡化為典型 Ⅰ 型環(huán)節(jié)，從而在穩(wěn)態(tài)性能上得到電流無靜差，在暫態(tài)性能上有較強的跟蹤能力。 本次實驗的主要目的是針對一套調(diào)速系統(tǒng)（包括電源，電機，勵磁回路等）建立模型并整定出帶濾波的電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)，投入運行。 典型 Ⅰ 型的閉環(huán)傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)為 2222)( nnncl ssW ???? ??? TKn ?? 為系統(tǒng)的自然振蕩頻率 KT121??為系統(tǒng)的阻尼比 典型 Ⅰ 型的閉環(huán)傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)為 112121)(222332 ???????hTssTh hsTh hhTsscl h為斜率為20dB/dec的中頻段寬度。 ，例如如果要研究電源的飽和現(xiàn)象要在電壓都較大時多取點。 飽和區(qū) 線性區(qū) 死 區(qū) 四川大學電氣信息學院自動化系課程設計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 16 實際上觸發(fā)角控制電壓的關(guān)系如下 )( ctUf?? 整流輸出的瞬時電壓和平均電壓為 dtdiLRiEu ddd ???0 ??? cossin0 mUmU md ? 其中 ?為脈沖觸發(fā)延遲角 mU整流輸出的最大電壓 m為一個周期內(nèi)的脈動個數(shù) 結(jié)合ctU影響觸發(fā)角的原理，輸 出電壓不僅由于器件存在飽和現(xiàn)象和不靈敏現(xiàn)象，同時受電感變化和諧波的影響，使得 Ks 即使在線性段也有較大的變化。 四川大學電氣信息學院自動化系課程設計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 28 圖 43 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 步驟 整定對象和目的 具體方法 注意事項 1 設定 ACR 的輸出限幅值 ①將手動的負給定直接施加給構(gòu)成 ACR的運放反向端。 Ⅱ .電機整定后的ASR， ACR參數(shù)和理論計算的參數(shù)存在相當大的差異，一方面是由于實驗電機的特性，如電樞電阻大，電源放大系數(shù)的非線性性，另一方面也是由于建模時的簡化有不少如小時間常數(shù)， sK線性化，忽略反電動勢影響等是不適合于實驗中電機的。 投入運行后實驗中出現(xiàn)了一系列問題，如 ① 轉(zhuǎn)速反饋線接反。 作為本科生涯的最后一次課程實驗，我覺得自己還是缺乏準備的，導致實驗完成得比較凌亂，對于實驗平臺也沒有去查找資料，做一些理解，以后無論是學習還是工作中遇事還是要多做準備，實驗能力相比前兩次在同一實驗平臺的經(jīng)歷還是有所提高的，至少自己 試著去尋找問題了，但是由于沒有理清實驗的思路，只是搬套老師的步驟，這就顯得意義不大了，真正的實驗四川大學電氣信息學院自動化系課程設計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 37 應該是自己需要實驗驗證自己的想法，實驗前就要羅列實驗中要驗證或者尋找的說法。傳遞函數(shù)模型的簡化大大降低了描述的精度，特別是對于不合適的簡化，例如本次實驗中所用的電機，一定程度上不符合所有的簡化過程，造成了較大的偏差。 ② 小慣性環(huán)節(jié)的近似，在得到電流內(nèi)環(huán)的簡化中 oisi TTT ??? 小慣性環(huán)節(jié)近似的條件是 oisci TT131?? 由于實際系統(tǒng)階數(shù)比簡化系統(tǒng)高，所以簡化系統(tǒng)的伯德圖截止頻率較低，這個條件不一定滿足。 Ⅰ .連接系統(tǒng)時，要注意無論是電流環(huán)還是轉(zhuǎn)速環(huán)都要構(gòu)成負反饋，也就是反饋，輸入給定要反號，電流環(huán)給定為 ，反饋為 +即可；轉(zhuǎn)速環(huán)給定為+，則轉(zhuǎn)速反饋須與ASR 端反接才能構(gòu)成負反饋。 第四章 工程設計方法設計和整定轉(zhuǎn)速，電流反饋調(diào)速系統(tǒng) 41 設計整定的思路 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是一個典型的串級系統(tǒng)，其整定方法和其他串級系統(tǒng)類似，有三種整定方法，一步整定法，兩步整定法和逐步逼近法，本次課程設計用的是兩步整定法，先整定電流內(nèi)環(huán)，后整定轉(zhuǎn)速外環(huán)。 (4)電源放大系數(shù)sK 計算公式 nddd RIUU ??0 1010ctctddctd UU UUUUKs ?????? 四川大學電氣信息學院自動化系課程設計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 14 計算結(jié)果sK 給定電壓ctU/V 電源端電壓dU/V 電 樞 電 流I/A 37 59 85 102 122 135 151 165 179 186 204 221 230 247 260 261 表 35 電源放大系數(shù)的測量結(jié)果 四川大學電氣信息學院自動化系課程設計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 15 圖 期望的電源放大系數(shù)關(guān)系 給定電壓和電源輸出電壓的關(guān)系只有在一定范圍內(nèi)才可以被看成一個比例關(guān)系，過小的給定 電壓，輸出處于死區(qū)，而過大的給定電壓又會使輸出飽和，輸出電壓的值不再隨給定電壓的增加而增加。 ，也不能改變。 第二章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設計理論 21 典型 Ⅰ 型和典型 Ⅱ 型系統(tǒng) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，無論是電機還是調(diào)節(jié)器都被看成一個拉普拉斯變換成的s域模型，這些環(huán)節(jié)通過串并聯(lián)合反饋連接在一起，構(gòu)成了系統(tǒng)，要對系統(tǒng)進行分析，就要先清楚一些典型系統(tǒng)的特性。高性能的計算機可以實時完成復雜的運算；系統(tǒng)辨識，參數(shù)估計和算法魯棒性上的應用，大幅改善了控制效果。 作的規(guī)整度，主要收電機的轉(zhuǎn)軸偏離中心程度和換向片 和電刷的接觸電阻。 四川大學電氣信息學院自動化系課程設計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 13 原始數(shù)據(jù)中的nUct和建立模型后仿真得到的結(jié)果又較大差異，這一點有可能是勵磁變化導致的，在后面的模型偏差分析中會做較詳細的討論。 ②改變電樞電阻，觀察轉(zhuǎn)速的變化 圖 35 改變電樞電阻后的電機起動（空載 /負載） 可以看到，在存在負載時，電樞電阻偏大會降低最后的轉(zhuǎn)速，但是計算模型時的電阻只包括電樞內(nèi)阻，電抗阻值和電源內(nèi)阻，實驗時還存在起動電阻沒有完全切 除的可能，所以電阻測量的偏差不是模型誤差的來源。 ② 將雙閉環(huán)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)按圖連接好，加入勵磁磁通和負載，反饋線也接好。 ① 為了簡化設計工作，我們在計算電流內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)時忽略了反電動勢的影響，但是反電動勢和轉(zhuǎn)速成正比，雙閉環(huán)環(huán)系統(tǒng)起動過程中反電動勢的變化會引起起動電流的波動，并且會給電流帶來靜差。 首先是傳遞函數(shù)模型，以往傳遞函數(shù)模型都是 題設中已知的，這次是第一次讓我們自己來測量分析雙閉環(huán)系統(tǒng)各個部分的模型，讓我認識到，模型就是對環(huán)節(jié)主要參數(shù)的突出和對次要參數(shù)或者復雜參數(shù)的忽略，例如電機的模型，我們只抓住了電機的慣性特性（電機的起動需要時間，起動過程電流和轉(zhuǎn)速都有一個變化過程）和電磁特性（電機在電路中就等效為一個實際電感）。在實驗報告的思路上，大致順序是按實驗的時間順序完成的，不過同樣實驗部分的實驗前分析，實驗過程和 實驗結(jié)論是寫在一起的，便于查閱。在整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)時，為了將系統(tǒng)的波動消除，超調(diào)減少，會出現(xiàn)矯枉過正，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電容過大，積分作用變?nèi)?，系統(tǒng)消除靜差的能力小時間，最大給定電壓時調(diào)不到額定轉(zhuǎn)速上。 ③ 改變電機給定電壓到 ，將以上步驟重復。 2 設定 ASR 的輸出限幅值 方法和步驟 1相同，只是限幅值不同，是5V。 線性區(qū)s 平均s 表 36 sK的線性化 (5)直接測量得到的量 平波電抗器直流電阻dR/? 平波電抗器電感dL/mH 電樞電感aL/mH 758 318 四川大學電氣信息學院自動化系課程設計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 17 測得平波電抗器的電阻后就可以得到電樞回路的總電阻 ?????? 48dan RRRR 由直接測量得到的兩個電感值和電樞回路總電阻就可以得到電機的電磁時間常數(shù) 4??? ?R LLT dal (6)示波器采集到的轉(zhuǎn)速