【正文】 飽和 — 輸出未達到限幅值。當負載電流達到 dmI 時，對應于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和輸出 *imU ，這時，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護。 以上就是關(guān)于轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的一些內(nèi)容，為了實現(xiàn)更好的控制效果，我們需要讓電流負反饋和轉(zhuǎn)速負反饋分別起作用，這就是我要設計的轉(zhuǎn)速﹑電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。 系統(tǒng)設計的一般原則是：先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。 為了讓調(diào)節(jié)器零點與控制對象的大時間常數(shù)極點對消，選擇 τi=Tl 則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖 25 所示的典 型形式，其中 isIiKKK R??? K Is ( T ? is+ 1)I d ( s )+U * i ( s )? 10L / d B? ci 2 0 d B / d ec? / s 1 4 0 d B / d ecT ∑ i∑∑∑ a) b) 圖 25 校正成典型 I 型系統(tǒng)的電流環(huán) a) 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 b) 開環(huán)對數(shù)幅頻特性 電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)。 ③ 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 cioiS TT ????? 131131 滿足近似條件?？梢姡到y(tǒng)的跟隨性能是很好的。按照圖 67 分別在擾動信號作用點2 和 3 加階躍擾動信號后進行仿真，它們的階躍響應曲線如圖 69a）和圖 69b）所示。 該系統(tǒng)是在單閉環(huán)的基礎(chǔ)上加以改進后完成的，通過對 電力拖動 自動控制系統(tǒng)的學習，我們了解到了單閉環(huán)系統(tǒng)在運用中存在 一些缺點和不足，為了彌補這個不足，我們引入了 轉(zhuǎn)速﹑電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，它是通過轉(zhuǎn)速負反饋和電流負反饋兩個環(huán)節(jié)分別起作用來設計的。 最后，還要特別感謝我的父母和我的朋友們，在近二十年的求學生涯中，家人和朋友們給予了我無微不至的關(guān)心和全力支持，我的成長凝聚了他們的心血和汗水。在大多數(shù)綜合自動化系統(tǒng)中，自動化的電力拖動系統(tǒng)仍然是不可缺少的組成部分。 2．轉(zhuǎn)速環(huán) 的抗擾性能的分析 在分析了電流環(huán)的抗擾性能后，再來分析一下轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾性能。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 仿真 一 .電流環(huán)的仿真 1．電流環(huán)的輸出特性分析 24 圖 61 電流環(huán) Simulink 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 由圖 62 可以看出超調(diào)量 %?? ，系統(tǒng)曲線迅速上升，峰值時間 st p ? ，非常短，電流立即下降至恒定并在 內(nèi)響應即結(jié)束，這樣的階躍響應是很理想的。因此按典型 I 型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器。 (33) 圖 43 校正成典型Ⅰ性系統(tǒng)的電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 圖 44 繪出了校正后電流環(huán)的開環(huán)對 數(shù)幅頻特性。 圖 31 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu) 框圖 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為： 13 系統(tǒng)的動態(tài)校正 PI調(diào)節(jié)器設計 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 21所示： 圖 21 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 由于電流檢測信號中常含有交流分量，為了不使它影響到調(diào)節(jié)器的輸入，需加低通濾波。如果只依靠過流繼電器或熔斷器保護，一過 載就跳閘，也會給正常工作帶來不便。穩(wěn)態(tài)時 dmimd IUI ?? ?* (22) 其中，最大電流 dmI 是由設計者選定的，取決于電動機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度。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)。超調(diào)量越小，則相 對穩(wěn)定性越好，即動態(tài)響應比較平穩(wěn)。對于圖 2— 1 中的線 1 和線 2，它們有相同的轉(zhuǎn)速降落 1edn? = 2edn? ，但由于 0102 nn ? ，因此 12 ss ? 。 1 雙 閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)簡介 — M 系統(tǒng)簡介 晶閘管 — 電動機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱 V— M 系統(tǒng)），其簡單原理圖如圖 1。這表明平行機械特性低速時靜差率較大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性就越差。 3）調(diào)節(jié)時間 st 調(diào)節(jié)時間又稱過渡過程時間，它衡量系統(tǒng)整個調(diào)節(jié)過程的快慢。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。式 (22)所描述的靜特性對應于圖 25 中的 AB 段，它是一條垂直的特性。 為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)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)。這樣的濾波傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)來表示，其濾波時間常數(shù) oiT 按需要選定，以濾平電流檢測信號為準。上述結(jié)果是在一系列假定條件下得到的。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)見式 ssksW iiiA C R ?? )1()( ?? 式中 ik —— 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； i? —— 電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。這正好驗證了按典型Ⅰ型系統(tǒng)設計電流 環(huán)其超調(diào)量會很小的事實。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。 本文設計的是轉(zhuǎn)速﹑電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，在設計中， 使我對轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成、數(shù)學模型、靜特性和動態(tài)性能有了總體的認識，并對調(diào)節(jié)器的工程設計方法有了本質(zhì)上的把握，從而才具備了清晰的設計思路來完成本次設計。 。在對轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)作了相應的簡化后，依據(jù)設計所需要的靜特性與動態(tài)性能確定系統(tǒng)的型別及選用的調(diào)節(jié)器類型。主要是抗負載擾動和抗電網(wǎng)電壓擾動的性能。它的上升時間是 0 .0183s，上升時間是用來反映動態(tài)響應的快速性的，同樣，電流環(huán)的動態(tài)響應是比較快的。 ② 忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件 21 ciLm sTT ?????? ? 1313 滿足近似條件。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)() iiA CRiKsWs s?? ?? 式中 Ki — 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； ?i — 電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。由測速發(fā)電機得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有換向紋波，因此也需要濾波，濾波時間常數(shù)用 onT 表示，根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入時間常數(shù)為 onT 的給定濾波環(huán)節(jié)。那么，引入電流負反饋，應該能夠保持電流基本不變，使它不超過允許值。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于 dmI 時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負反饋起主要調(diào)節(jié)作用。它可以很方便地根據(jù)原理圖（見圖 23）畫出來，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。對于線性控制系統(tǒng)來說，理論上要到 ??t 才真正穩(wěn)定，但是實際系統(tǒng)由于存在非線性等因素并不是這樣。 由圖 2— 1 可見，對一個調(diào)速系統(tǒng)來說，如果能滿足最低轉(zhuǎn)速運行的靜差率 s，那么，其它轉(zhuǎn)速的靜差率也必然都能滿足。 優(yōu)點：通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。 然而靜差率和機械特性硬度又是 有區(qū)別的。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： 1）上升時間 rt 在典型的階躍響應跟隨過程中，輸出量從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值 ?c 所經(jīng)過的時間稱為上升時間，它表示動態(tài)響應的快速性，見圖 2— 2。二者之間實行嵌套（或稱串級）聯(lián)接 ,如圖 22 所示。 2． 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和 這時， ASR 輸出達到限幅值 *imU ，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。例如，由于故障使機械軸被卡住，或挖土機運行時碰到堅硬的石塊等等。圖中 )(sWASR 和 )(sWACR 分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞