雙閉環(huán)邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-12 11:28 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 這就是采用了兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)外兩個(gè)閉環(huán)的效果。這樣的靜特性顯然比帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性好。因此，上面論述的可以知道：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 電流反饋系數(shù) 其中兩個(gè)給定電壓的最大值和是受運(yùn)算放大器的允許輸入電壓限制的。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型首先我們來(lái)介紹一下帶電流截止負(fù)反饋的調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，只有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專(zhuān)門(mén)用來(lái)控制電流的，但它只是在起過(guò)臨界電流值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形。帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)的電流和轉(zhuǎn)速波形如圖44所示。圖44 帶電流截止負(fù)反饋的調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程當(dāng)電流從最大值降低下來(lái)以后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因而加速過(guò)程必然拖長(zhǎng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于那些經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，要求其具有盡可能短的起制動(dòng)過(guò)程以便提高生產(chǎn)率。 基于上述電流截止負(fù)反饋的調(diào)速系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過(guò)程過(guò)所遇到的問(wèn)題，我們來(lái)看看用雙閉環(huán)是否能解決。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖45圖45雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖中WASR(s)和WASR(s)分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。如果采用PI調(diào)節(jié)器，則有 下面我們來(lái)研究一下雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程：前已指出，設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個(gè)重要目的就是要獲得接近理想起動(dòng)過(guò)程，因此在分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能時(shí)，有必要首先探討它的起動(dòng)過(guò)程。 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程示于圖46。圖46 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形 由于在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成圖中標(biāo)明的I、II、III三個(gè)階段。 第I階段電流上升的階段 (0t1) 突加給定電壓Un后，Id上升，當(dāng) Id 小于負(fù)載電流Id 時(shí)，電機(jī)還不能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng) Id ≥Idl 后，電機(jī)開(kāi)始起動(dòng)，由于機(jī)電慣性作用，轉(zhuǎn)速不會(huì)很快增長(zhǎng)，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值 Uim，強(qiáng)迫電流 Id 迅速上升直到，Id = Idm， Ui = Uim 電流調(diào)節(jié)器很快就壓制 Id了的增長(zhǎng)，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。第 II 階段 恒流升速階段 (t1t2) 在這個(gè)階段中，ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流Uim給定下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id 恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)。與此同時(shí)，電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)E 也按線性增長(zhǎng)，對(duì)電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，E 是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量，為了克服它的擾動(dòng)，Ud0和Uc 也必須基本上按線性增長(zhǎng)，才能保持 Id 恒定。當(dāng)ACR采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，要使其輸出量按線性增長(zhǎng)，其輸入偏差電壓必須維持一定的恒值，也就是說(shuō)，Id 應(yīng)略低于Idm，恒流升速階段是起動(dòng)過(guò)程中的主要階段。第 III階段 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段 (t2t3)當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減少到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值 ，所以電機(jī)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(fù)，使它開(kāi)始退出飽和狀態(tài)， 和很快下降。但是,只要仍大于負(fù)載電流 ,轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。直到=時(shí),轉(zhuǎn)矩,則dn/dt = 0，轉(zhuǎn)速n才到達(dá)峰值(t =時(shí))。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(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而ACR則力圖使 Id 盡快地跟隨其給定值,或者說(shuō),電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)。表41 典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)（按Mrmin準(zhǔn)則確定關(guān)系時(shí)）h345678910/T/Tk%3%2%2%1%1%1%1%1表42 典型II型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系h345678910CMAX/CBtm/Ttv/T%%%%%%%%由表42中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，一般來(lái)說(shuō)， h 值越小， Cmax/Cb 也越小， tm和tv 都短，因而抗擾性能越好，這個(gè)趨勢(shì)與跟隨性能指標(biāo)中超調(diào)量與h 值的關(guān)系恰好相反，反映了快速性與穩(wěn)定性的矛盾。當(dāng)h 5 時(shí)，由于振蕩次數(shù)的增加，h 再小，恢復(fù)時(shí)間tv反而拖長(zhǎng)了。由此可見(jiàn)，h = 5是較好的選擇，這與跟隨性能中調(diào)節(jié)時(shí)間最短的條件是一致的(見(jiàn)表41)。因此，把典型Ⅱ型系統(tǒng)跟隨和抗擾的各項(xiàng)性能指標(biāo)綜合起來(lái)看，應(yīng)選擇h = 5。表43 校正成典型II型系統(tǒng)的幾種調(diào)節(jié)器選擇控制對(duì)象相近都很小調(diào)節(jié)器參數(shù)配合認(rèn)為：（或）(或)認(rèn)為：
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