【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Ku=30，要求調(diào)速范圍D=20，轉(zhuǎn)差率s=10%。試：（1）計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。（2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（3）調(diào)整該系統(tǒng)，使時(shí)轉(zhuǎn)速n=1000r/min，此時(shí)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？（可認(rèn)為）（4）計(jì)算所需的放大器放大系數(shù)。（5）如果改用電壓負(fù)反饋，能否達(dá)到所提出的調(diào)速要求？若放大器的放大系數(shù)不變，最大給定電壓為30V，在靜差率為s=30％時(shí)采用電壓負(fù)反饋?zhàn)疃嗄軌虻玫蕉啻蟮恼{(diào)速范圍？如教材中圖1－23所示的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)中，已知數(shù)據(jù)有電動(dòng)機(jī)：Pnom=，Unom=220V，Inom=，nnom=1500r/min，Ra=1Ω。采用三相橋式整流電路，主電路總電阻R=，主電路總電感L=40mH，Ks=44，GD2=?m2。要求調(diào)速范圍D=15,s=5%。問：該系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，臨界開環(huán)放大系數(shù)為多少？第二章　多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要：1．為了同時(shí)改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)性能，提出了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR與電流調(diào)節(jié)器ACR串級(jí)聯(lián)接的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)其電原理圖畫出穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)而得出靜特性方程式，據(jù)此可計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)，ASR和ACR通常采用PI調(diào)節(jié)器，這時(shí)穩(wěn)態(tài)參數(shù)什算的變量關(guān)系有2．根據(jù)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電原理圖，可得到作為其數(shù)學(xué)模型的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。仔細(xì)分析起動(dòng)過程，可總結(jié)出該系統(tǒng)的控制特點(diǎn)：利用ASR的飽和非線性實(shí)現(xiàn)了”準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)”控制，同時(shí)帶來了轉(zhuǎn)速超調(diào)。由轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖可以繪出它的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，即數(shù)學(xué)模型，其中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACR都常用PI調(diào)節(jié)器。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動(dòng)過程波形的。按照轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在起動(dòng)過程中的飽和與不飽和狀況，可將起動(dòng)過程分為三個(gè)階段，即電流上升階段；恒流升速階段；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從起動(dòng)時(shí)間上看，第Ⅱ段恒流升速是主要的階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了在電流受限制下的快速起動(dòng)，利用了飽和非線性控制方法，達(dá)到“準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制”。帶PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個(gè)特點(diǎn)，就是起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速一定有超調(diào)。由于主電路的不可逆性質(zhì)，簡(jiǎn)單的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)快速回饋制動(dòng)。3．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在跟隨和抗擾方面表現(xiàn)出良好的動(dòng)態(tài)性能。兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR和ACR在其中所起的作用是不同的。在設(shè)計(jì)串級(jí)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器時(shí)，先設(shè)計(jì)內(nèi)環(huán)的ACR，然后主設(shè)計(jì)外環(huán)的ASR。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用是對(duì)轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)時(shí)無靜差，其輸出限幅值決定允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用是電流跟隨，過流自動(dòng)保護(hù)和及時(shí)抑制電壓擾動(dòng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的順序是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)，調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)取決于穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)校正的要求。4．在用工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器時(shí)，需要先對(duì)控制對(duì)象傳遞函數(shù)作近似處理，以便選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，將閉環(huán)系統(tǒng)校正為典型Ⅰ型或典型Ⅱ型系統(tǒng)。在分析典型Ⅰ型或典型Ⅱ型系統(tǒng)的參數(shù)與性能指標(biāo)關(guān)系的基礎(chǔ)上給出的調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法，優(yōu)于西門子方法，因?yàn)樗C合考慮了各項(xiàng)性能指標(biāo)，使之均在合理范圍內(nèi)。5．ACR設(shè)計(jì)步驟與計(jì)算公式如下：（1）確定時(shí)問常數(shù)1）按整流電路型式確定整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts。2）按整流電路型式確定電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi。3）按小時(shí)間常數(shù)近似處理，確定電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)T∑i。（2）選擇ACR結(jié)構(gòu)一般按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流環(huán)，ACR選用PI型，其傳遞函數(shù)為（3）選擇ACR的參數(shù)按要求查表2－2得KIT∑i，計(jì)算出KI，得（4）校驗(yàn)近似條件（5）計(jì)算ACR的電阻電容值6．ASR的設(shè)計(jì)步驟與計(jì)算公式如下：（1）確定時(shí)間常數(shù)1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為2T∑i。2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Ton按所用測(cè)速機(jī)紋波大小決定，一般取Ton=。3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)T∑n=2T∑i+Ton。（2）選擇ASR結(jié)構(gòu)一般按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)，ASR選用PI型，其傳遞函數(shù)為（3）選擇ASR的參數(shù)　，對(duì)于一般系統(tǒng)，通常取h=5。（4）校驗(yàn)近似條件（5）計(jì)算ASR的電阻電容值（6）校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量7．在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋是為抑制轉(zhuǎn)速超調(diào)量而提出的。在轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋?zhàn)饔孟?，由于退飽和時(shí)間和退飽和轉(zhuǎn)速均獲得了提前，而抑制了轉(zhuǎn)速超調(diào)。同時(shí)又增添了系統(tǒng)抗擾能力，使負(fù)載在擾動(dòng)下的速降減小，但恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)。有關(guān)計(jì)算公式如下：退飽和時(shí)間　　　　　　　退飽和轉(zhuǎn)速　　　　　　　微分反饋時(shí)間常數(shù)　　　　無超調(diào)時(shí)　　　　　　　　 1)直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)引入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋后，可使突加給定起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器提前退飽和，從而有效地抑制以至消除轉(zhuǎn)速超調(diào)。同時(shí)也增強(qiáng)了調(diào)速系統(tǒng)的抗擾能力，在負(fù)載擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)速降大大減低，但恢復(fù)時(shí)間有所延長(zhǎng)。 2)微分反饋必須帶濾波電阻，否則將引入新的干擾。 3)求帶微分反饋雙環(huán)系統(tǒng)的退飽和過渡過程不能象普通雙環(huán)系統(tǒng)那樣借助于系統(tǒng)的抗擾性能曲線，因?yàn)槌跏紬l件不一致。只能以退飽和點(diǎn)為初始條件求解帶微分負(fù)反饋系統(tǒng)的微分方程。 4)作為調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法的延伸，本節(jié)中給出了微分反饋時(shí)間常數(shù)的近似計(jì)算公式式。表211給出了在指定條件下不同τdn值所對(duì)應(yīng)的抗擾性能指標(biāo)。8．分析設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的方法可推廣應(yīng)用到更多調(diào)節(jié)器串級(jí)聯(lián)接的多環(huán)系統(tǒng)中去。如為了在起動(dòng)或制動(dòng)過程中保持電動(dòng)機(jī)容許的最大電流變化率，可設(shè)置電流變化率內(nèi)環(huán)以構(gòu)成帶電流變化率內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了提高抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的能力，可設(shè)置電壓內(nèi)環(huán)構(gòu)成帶電壓內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。9．在有弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)中，電樞電壓與弱磁的控制需要互相配合，以保證電動(dòng)機(jī)在額定磁通下起動(dòng)，在額定轉(zhuǎn)速以上才減弱磁通升速。常用的是非獨(dú)立控制勵(lì)磁的調(diào)速系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，電樞電壓控制仍采用ASR串級(jí)ACR的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，調(diào)磁部分可以電動(dòng)勢(shì)調(diào)節(jié)器AER串級(jí)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器AFR的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，也可采用一個(gè)調(diào)節(jié)器，勵(lì)磁電流反饋和電動(dòng)勢(shì)反饋都作用在這個(gè)調(diào)節(jié)器上，同時(shí)用一個(gè)二極管最大值選擇電路使它們不同時(shí)起作用。電動(dòng)勢(shì)信號(hào)難于直接測(cè)量，可由容易檢測(cè)到的Ud、Id經(jīng)運(yùn)算器運(yùn)算得到。習(xí)題 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增加轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un是增加、減小還是不變？ ASR、ACR均為PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，當(dāng)系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)ΔUi是否為零？ 如果反饋信號(hào)的極性接反了，會(huì)產(chǎn)生什么后果？ 某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、ACR均采用近似PI調(diào)節(jié)器，試問①調(diào)試中怎么才能做到Uim*=6V時(shí)，Idm=20A；如欲使Unm*=10V時(shí)，n=1000r/min，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？②如發(fā)現(xiàn)下垂特性不夠陡或工作段特性不夠硬，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？ 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動(dòng)與負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，哪個(gè)調(diào)節(jié)器起主要作用？ 有一系統(tǒng)，已知，要求將系統(tǒng)校正成典型I型系統(tǒng)，試選擇調(diào)節(jié)器類型并計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)。 有一系統(tǒng)，已知其前向通道傳遞函數(shù)為，反饋通道傳遞函數(shù)為，將該系統(tǒng)校正為典型Ⅱ型系統(tǒng)，畫出校正后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。大作業(yè)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為式中，K1＝2；T1＝；T2＝；T3＝；T4＝。要求階躍輸入時(shí)系統(tǒng)的超調(diào)量σ%5%。①試分別用I、PI和PID調(diào)節(jié)器校正成典型Ⅰ系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)各調(diào)節(jié)器參數(shù)并計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間ts。②試分別用PI和PID調(diào)節(jié)器校正成典型Ⅱ系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)各調(diào)節(jié)器參數(shù)并計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間ts。某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：晶閘管裝置放大系數(shù)：電樞回路總電阻：。時(shí)間常數(shù)：電流反饋系數(shù)：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)： 設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：無靜差；動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量≤5％；空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤10％。教材中圖2－2所示雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知電機(jī)參數(shù)為：，，電樞繞組電阻。采用三相橋式整流電路，整流裝置內(nèi)阻。平波電抗器電阻。整流回路總電感。ASR限幅輸出，ACR限幅輸