運動控制轉(zhuǎn)速電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)教學(xué)課件ppt(編輯修改稿)
2024-11-15 00:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 F恢復(fù)時間 動態(tài)降落 最大動態(tài)降落時間 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 抗擾性能指標(biāo) 1)動態(tài)階落 Δ Cmax%：系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，突加一定數(shù)值的階躍擾動后所引起的輸出量最大降落，用原穩(wěn)態(tài)值 C∞1 的百分?jǐn)?shù)表示，叫做動態(tài)降落 （ Δ Cmax/C∞1 ） 100%。 2)恢復(fù)時間 tv：從階躍擾動作用開始，到輸出量恢復(fù)到新穩(wěn)態(tài)值 C∞2 之差進(jìn)入某基準(zhǔn)量 Cb的177。 5%(或177。 2%)范圍之內(nèi)所需的時間，稱為恢復(fù)時間。其中 Cb稱為抗擾指標(biāo)中輸出量的基準(zhǔn)值，視具體情況選定。 3)最大動態(tài)降落時間 tm：從階躍擾動作用開始，到輸出量達(dá)到最大偏移量所需的時間，稱為最大動態(tài)降落時間。 K sT 1 + 1＋s T 2 + 1s＋－R(s) K p τ + 1s( )τ sW(s)1 F(s) W(s)2K 2 C(s)調(diào)節(jié)器控制對象 (內(nèi)環(huán) )開始，對其進(jìn)行必要的變換和近似處理，然后根據(jù)電流環(huán)的控制要求確定把它校正成 I型系統(tǒng)。 根據(jù)表 31確定參數(shù) K和 T ? ? ? ?1?? Tss KsW? ? ? ? ? ?sWsWsW A C R 被控對象??（ 被控對象 對快速性和穩(wěn)定性的要求 ）確定電流調(diào)節(jié)器的類型（ PI）。按動態(tài)性能指標(biāo)要求確定電流調(diào)節(jié)器的參數(shù) ?,pK 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ? 工程設(shè)計方法： 在設(shè)計時，把實際系統(tǒng)校正或簡化成典型系統(tǒng)，可以利用現(xiàn)成的公式和圖表來進(jìn)行參數(shù)計算，設(shè)計過程簡便得多。 ? 調(diào)節(jié)器工程設(shè)計方法所遵循的原則： – 概念清楚、易懂； – 計算公式簡明、好記； – 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； – 能考慮 飽和非線性 控制的情況，同樣給出簡單的計算公式； – 適用于各種可以簡化成典型系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)。 ? 在典型系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用 MATLAB/SIMULINK進(jìn)行計算機輔助分析和設(shè)計，可設(shè)計出實用有效的控制系統(tǒng)。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ? 調(diào)節(jié)器的設(shè)計步驟： – 第一步：選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時滿足 穩(wěn)態(tài) 精度； – 第二步：選擇調(diào)節(jié)器參數(shù)，以滿足 動 態(tài)性 能指標(biāo)。 ? ?? ?? ???????? niirmiisTssKsW1111?（ 39） ? 控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)都可表示為： 分母中的項表示該系統(tǒng)在 s=0處有 r重極點，或者說，系統(tǒng)含有 r個積分環(huán)節(jié)，稱作 r型系統(tǒng) 。 ? 為了使系統(tǒng)對 階躍給定 無穩(wěn)態(tài)誤差，不能使用 0型系統(tǒng) (r=0)，到少是 I型系統(tǒng) (r=1)；當(dāng)給定是 斜坡輸入 時，則要求是 Ⅱ 型系統(tǒng) (r=2)才能實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無差。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 典型 I型系統(tǒng) ? 選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)能滿足所需的穩(wěn)態(tài)精度。由于 Ⅲ 型 (r=3)和 Ⅲ型以上的系統(tǒng)很難穩(wěn)定，而 0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度低。因此 常把 Ⅰ 型和 Ⅱ 型系統(tǒng)作為系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo) 。 ? 作為典型的 I型系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為： ? ? ? ?1?? Tss KsW （ 310） 式中， T系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)， K系統(tǒng)的開環(huán)增益。 ? 對數(shù)幅頻特性的中頻段以 20dB/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。 ? 只包含開環(huán)增益 K和時間常 T兩個參數(shù)，時間常數(shù) T往往是控制對象本身固有的 ，唯一可變的是開環(huán)增益 K，設(shè)計時，需控制性能指標(biāo)選擇參數(shù) K。 ? 分貝 /十倍頻 dB/dec 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ＋－R(s) KT + 1ss( )C(s)OL/dBOφ2 0d B/ de cω c4 0d B/ de cT120 lg K1O90O180Oω /s1γω /s1? ? ccK ?? lg201lglg20lg20 ??? 典型 I型系統(tǒng) ?????? ?? TK cc 1??閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 開環(huán)對數(shù)幅頻特性 ? 典型 I型系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性的幅值為： 得到： TT cc ??? a r c t a n90a r c t a n90180 000 ?????? 相角裕度為： ? K值越大，截止頻率 ωc也越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，相角穩(wěn)定裕度 γ 越小，快速性與穩(wěn)定性之間存在矛盾： ? 在選擇參數(shù) K時，須在快速性與穩(wěn)定性之間取折衷。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ? ? ? ?? ? ? ?? ?2222 211111 nnncl ssTKsTsTKTssKTssKsWsWsW????????????????TKn ?? 典型 I型系統(tǒng) 動態(tài)跟隨性能指標(biāo) （ 312） KT121??? 典型 I型系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 式中： 自然振蕩角頻率 阻尼比 – ξ 1，欠阻尼振蕩特性； – ξ 1 ，過阻尼的單調(diào)特性； – ξ =1 ，臨界阻尼。 ? 過阻尼動態(tài)響應(yīng)較慢， 一般把系統(tǒng)設(shè)計成欠阻尼，即： 0 ξ 1。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 Ttns 63 ????)a r c c o sπ(12 2r ??? ??? Tt2np 1π?? ??t（ 313） ? ?2124 214 ???? ??? nc? 超調(diào)量： 典型 I型系統(tǒng) 動態(tài)跟隨性能指標(biāo) %1 0 0e )1/π( 2 ?? ?? ???? 上升時間： （ 314） ? 峰值時間： （ 315） ? 當(dāng)調(diào)節(jié)時間在 ξ 、誤差帶為 177。 5%的條件下可近似計算，得： （ 316） ? 截止頻率 (按準(zhǔn)確關(guān)系計算 )： （ 317） T系統(tǒng)的慣性時 間常數(shù)，給定系 統(tǒng)是固定 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 典型 I型系統(tǒng) 動態(tài)跟隨性能指標(biāo) ? 相角穩(wěn)定裕度： ? ?2124 214 2 ?? ?? ??? ar c t g （ 318） 表 31 典型 I型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 % 176。 % 176。 % 176。 % 176。 0% ? ? 176。 阻尼比 ? 超調(diào)量 ? 上升時間 tr 峰值時間 tp 相角穩(wěn)定裕度 ? 截止頻率 ?c 參數(shù)關(guān)系 KT 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 典型 I型系統(tǒng) 動態(tài)跟隨性能指標(biāo) ? 如果工藝要求動響應(yīng)快，可取 ξ =~ ，把 K選大一些； ? 如果要求超調(diào)小，可取 ξ =~ ，把 K選小些； ? 如果要求無超調(diào)，可取 ξ = ， K=； ? 無特殊要求，可折中，取 ξ = ， K=，此時略有超調(diào) (σ %=%)； ? 如果無法滿足所有指標(biāo)，則采用其它控制。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 典型 I型系統(tǒng) 動態(tài)抗擾性能指標(biāo) ? 影響到參數(shù) K的選擇的第二個因素是它和抗擾性能指標(biāo)間的關(guān)系； ? 典型 I型系統(tǒng)已經(jīng)規(guī)定了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析它的抗擾性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素是擾動作用點； ? 某種定量的抗擾性能指標(biāo) 只適用于一種特定的擾動作用點 。 K s I dT s + 1＋ 1/Rs T l + 1s＋W ACR (s)β－U i*U iU c U d0U dΔ電流環(huán)在電壓擾
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