【文章內(nèi)容簡介】 ） 相角穩(wěn)定裕度 ?? %5?Ttns 63 ????2124 ]214[ ???? ???nc2124 ]214[2a r c t g??????? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 參數(shù)關(guān)系 KT 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 0 % ? ? 176。 % 176。 % 176。 % 176。 % 176。 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 具體選擇參數(shù)時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工藝要求選擇參數(shù)以滿足性能指標(biāo)。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 （ 2）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)之間的關(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)只適用于一種特定作用點。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 電流環(huán)的在電壓擾動作用下的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 電壓擾動作用點前后各有一個一階慣性環(huán)節(jié)， 采用 PI調(diào)節(jié)器，則有電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖為： )(sWA CR?雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)電流環(huán)內(nèi)的抗電壓擾動性能分析 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 RKTTTTls????221電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu) R=0，輸出量為 ΔC 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 1)()1()1()1()1()(2221111????????sTKsWsTssKsTKssKsW sp ???系統(tǒng)開環(huán)傳函： )1()1(1)1()1()()()(121221121 ?????????TssKsTsKKsTKsTssKsWsWsW ?1 /psK K K ??2T? ? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 在階躍擾動下， ，得到 在選定 KT=， 經(jīng)過拉普拉斯反變換，可得擾動輸出動態(tài)響應(yīng)表達(dá)式： sFsF ?)())(1()1(11)()(1)()(2222122212KsTssTTsFKTsKKssTFKsWsWsWsFsC????????????)122)(1()1(2)(2222?????TssTsTTsTFKsC? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ]2s i n2c os)1()1[(1222)(2/2//22 2TtmeTtememmmmFKtCTtTtTt???????????121 ??TTm式中 為控制對象中小時間常數(shù)與大時間常數(shù)的比值。取不同 m值，可計算出相應(yīng)的動態(tài)降落和恢復(fù)時間 221TTTTm ??51101201301%100m a x ??bCC % % % % tm / T tv / T 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 ?KT2bC F K?結(jié)論：當(dāng)控制對象的兩個時間常數(shù)相距較大時，動態(tài)降落減小，但恢復(fù)時間卻拖得較長。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 Ⅱ 型系統(tǒng) ? 開環(huán)傳遞函數(shù)和結(jié)構(gòu)圖 典型 II型系統(tǒng)的時間常數(shù) T也是控制對象固有的，而待定的參數(shù)有兩個： K 和 ? 。 )1()1()(2 ???TsssKsW ? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ? 開環(huán)對數(shù)頻率特性 )1()1()(2 ???TsssKsW ? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ? 性能特性 典型的 II型系統(tǒng)也是以 –20dB/dec 的斜率穿越零分貝線，參數(shù)選擇應(yīng)滿足： T11c ?? ??T??或 且 ? 比 T 大得越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度越大。 系統(tǒng)相角穩(wěn)定裕度為： τ比 T大得越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度就越大 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 Tcc ???? a r c t a na r c t a n ??中頻寬： 表示了斜率為 20dB/sec的中頻的寬度 選擇頻域參數(shù) h，就相當(dāng)于選擇參數(shù) τ 12??? ??Th 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 改變 K相當(dāng)于使開環(huán)對數(shù)幅頻特性上下平移，相當(dāng)于改變特性的剪切頻率。 在設(shè)計調(diào)節(jié)器時，選擇頻域參數(shù) h和 ωc，就相當(dāng)于選擇參數(shù) τ和 K 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 11 lg20)lg( l g20)1lg( l g40lg20 ????? cccK ?????cK ?? 1?? 采用“振蕩指標(biāo)法”中的閉環(huán)幅頻特性峰值最小準(zhǔn)則，可以找到和兩個參數(shù)之間的一種最佳配合。 ? 計算典型 Ⅱ 型系統(tǒng)參數(shù)公式： 122?? hhc??211?? hc??hT??11??21)(1212 2212111hhThKc??????? ??????ccchhh ????? 2121221 ?????? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 （ 1）動態(tài)跟隨性能指標(biāo) ? 按 Mr最小準(zhǔn)則選擇調(diào)節(jié)器參數(shù)，典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ? 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) )1(1)21()1()1()(2222 ???????Tssh T sThhTsssKsW ?112121)1(21)1()1(21)(1)()(22233222222????????????????h T ssThhsThhh T sh T sThhTssh T sThhsWsWsW cl 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ? 當(dāng) R(t)為單位階躍函數(shù)時， ，則 ssR1)( ?]11212[1)(222332???????h T ssThhsThhsh T ssC 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 h 3 4 5 6 7 8 9 10 ? tr / T ts / T k % 3 % 2 % 2 % 1 % 1 % 1 % 1 % 1 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo) (按 Mrmin準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系 ) 以 h=5的動態(tài)跟隨性能比較適中。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 （ 2）動態(tài)抗擾性能指標(biāo) 轉(zhuǎn)速環(huán)在負(fù)載擾動作用下的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 是電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù) 采用 PI調(diào)節(jié)器 )(sW c li)( sW A S R 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)在一種擾動作用下的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 作為一個擾動作用點之前的控制對象， 1?TsKd 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 取 hTKKKKKK dp ??? 12111 ,/ ??)1()1()( 11 ???Tssh T sKsWsKsW 22 )( ?系統(tǒng)開環(huán)傳函： )1()1()1()1()()()(22121 ???????Tssh T sKsKTssh T sKsWsWsW 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ? 在階躍擾動下， ,按 Mrmin準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系 11212)1(12)(222332222?????????hT ssThhsThhTsTFKhhsCsFsF /)( ?取 2T時間內(nèi)的累加值作為基準(zhǔn)值： Cb = 2FK2T 可計算出對應(yīng)不同 h值的動態(tài)抗擾過程曲線 C(t)，從而求出抗擾性能指標(biāo)與 h值間的關(guān)系 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 （控制結(jié)構(gòu)和擾動作用點如圖 315所示，參數(shù)關(guān)系符合 準(zhǔn)則） h 3 4 5 6 7 8 9 10 Cmax/Cb tm / T tv / T % % % % % % % % minrM典型 Ⅱ 型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ? 可見， h值越小， 也越小，恢復(fù)時間和動態(tài)降落的時間都短，因而抗擾性能越好。而 跟隨性指標(biāo) 中 … ? 但是，當(dāng) h5時，由于振蕩次數(shù)的增加， h再小，恢復(fù)時間反而拖長了。 ? h=5是較好的選擇，這與跟隨性能中調(diào)節(jié)時間 最短的條件是一致的。 bCC /m a x? 轉(zhuǎn)速、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)和典型 Ⅱ 型系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)誤差上有區(qū)別。 ?典型 I型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差。 ?典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的超調(diào)量相對較大