【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 t2對(duì)應(yīng)的控制角為а2，則另一對(duì)晶閘管在t4時(shí)刻才導(dǎo)通，平均整流電壓變成Vd02。假設(shè)平均整流電壓是在自然換相點(diǎn)變化的，則從Vct發(fā)生變化到Vd0發(fā)生變化之間的時(shí)間Ts便是失控時(shí)間。本設(shè)計(jì)采用三相橋式整流電路，平均失控時(shí)間Ts =(ms)，(ms) 用單位階躍函數(shù)來(lái)表示滯后，則晶閘管觸發(fā)和整流裝置的輸入輸出為 Ud0=KsUct1(tTs)按拉氏變換的位移定理,則傳遞函數(shù)為 (25)考慮到Ts很小,忽略其高次項(xiàng),則晶閘管觸發(fā)和整流裝置的傳遞函數(shù)可近似成一階慣性環(huán)節(jié) (26) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理及控制單元見(jiàn)圖28:（圖2－8 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理圖）其中GL—給定器 LSF—零速封鎖器ASR—轉(zhuǎn)速調(diào)速器材 ACR—電流調(diào)節(jié)器SB—轉(zhuǎn)速變速器材 LB—電流變送器GL—過(guò)流保護(hù)器材 CF—觸發(fā)器 過(guò)流保護(hù)器(GL)、電流變送器(LB)見(jiàn)圖29:（圖29 過(guò)流保護(hù)器(GL)、電流變送器(LB)）(ACR)見(jiàn)圖210:（圖210 電流調(diào)節(jié)器(ACR)） 給定器(GD)見(jiàn)圖212:（圖212 給定器(GD)） 轉(zhuǎn)速變送器(SB)見(jiàn)圖213:（圖213 轉(zhuǎn)速變送器(SB)） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(ASR)見(jiàn)圖214:（圖214 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(ASR)） 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了從整體理解整個(gè)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，此處給出各調(diào)節(jié)器和變送器的傳遞函數(shù)。 電流調(diào)節(jié)器和電流變送器的傳遞函數(shù) 電流調(diào)節(jié)器ACR的傳遞函數(shù)Uct (s ) /〔Un*( s )βId(s)〕= Ki (τis+1) /τis（Tois+1）其中： Ki=Ri/Ro—電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) τi=RiCi—電流調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)Toi=—電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) β—電流反饋系數(shù) 電流變送器LB的傳遞函數(shù) βId (s) / Id (s)= β (v/A) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速變送器的傳函 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的傳遞函數(shù)U i* (s) / {U n* (s) αn (s)} =Kn (τns+1) /τns（Tons+1）其中：Kn=Rn/R0—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) τn=RnCn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)Ton=—轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)α—轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 轉(zhuǎn)速變送器SB的傳遞函數(shù)Un(s)/n(s)=a（v/rpm） 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，由上述各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，即可繪出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。由于電流檢測(cè)信號(hào)中常含有交流分量，須加低通濾波，其濾波時(shí)間常數(shù)Toi按需要給定。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號(hào)中的交流分量，但同時(shí)也給反饋信號(hào)帶來(lái)延滯。為了平衡這一延滯作用，在給定信號(hào)通道中加入一個(gè)相同時(shí)間常數(shù)Toi的慣性環(huán)節(jié)，稱(chēng)作給定濾波環(huán)節(jié)。其意義是：使給定信號(hào)和反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)同樣的延滯，使二者在時(shí)間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜?，從而帶?lái)設(shè)計(jì)上的方便。同樣，由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有電機(jī)的換向紋波，因此也需要濾波，濾波時(shí)間常數(shù)由Ton表示。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，也需要在轉(zhuǎn)速給定通道配上時(shí)間常數(shù)為T(mén)on為濾波環(huán)節(jié)[6]。所以實(shí)際的電路需增加電流濾波、轉(zhuǎn)速濾波、和兩個(gè)給定濾波環(huán)節(jié)，見(jiàn)圖216:（圖216 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖）第三章 電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)本章應(yīng)用經(jīng)典控制理論的工程設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng),然后利用現(xiàn)代控制理論中的線性二次型性能指標(biāo)最優(yōu)設(shè)計(jì)方法, 設(shè)計(jì)此調(diào)速系統(tǒng)。 給定數(shù)據(jù)（1）被控直流電動(dòng)機(jī) Pnom= kw Unom=220 v Inom= A Nnom=1500 rpm = Cm= （3）電樞回路總電阻 R＝Rn+Rs=RB+Rγ+RN+Rp+RD=（6）系統(tǒng)時(shí)間常數(shù) Tl＝ s Tm=（8）調(diào)節(jié)器最大給定電壓 U*nm=U*im=10 v 設(shè)計(jì)指標(biāo)性能指標(biāo)： 1）調(diào)速范圍：D5 2）靜差率：S≤5% 3）電流超調(diào)量σi%≤5% 4）轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn%≤10% 5) 突加負(fù)載的動(dòng)態(tài)速降≤5% 6）恢復(fù)時(shí)間t?≤1秒 工程設(shè)計(jì)方法的基本思路用經(jīng)典的動(dòng)態(tài)校正方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器必須同時(shí)解決自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性、抗干擾性等各方面相互矛盾的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能要求?；舅悸肥牵颜{(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)過(guò)程分為兩步：第一步，先選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)滿(mǎn)足所需要的穩(wěn)態(tài)精度。第二步，再選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)在選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)時(shí)，只采用少量的典型系統(tǒng)，它的參數(shù)與性能指標(biāo)的關(guān)系都已事先找到，具體選擇參數(shù)時(shí)只須按現(xiàn)成的公式和表格中的數(shù)據(jù)計(jì)算以下就可以了。 ACR的設(shè)計(jì) 電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化 設(shè)計(jì)電流環(huán)首先遇到的問(wèn)題是反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的交叉反饋?zhàn)饔谩Ｋ磙D(zhuǎn)速環(huán)輸出量對(duì)電流環(huán)的影響。實(shí)際系統(tǒng)中的電磁時(shí)間常數(shù)TL一般遠(yuǎn)小于機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm，因而電流的調(diào)節(jié)過(guò)程往往比轉(zhuǎn)速的變化過(guò)程快得多，也就是說(shuō)，比反電動(dòng)勢(shì)E的變化快得多。反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)來(lái)說(shuō)只是一個(gè)變化緩慢的擾動(dòng)作用，在電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過(guò)程中可以近似的認(rèn)為E不變，即△E=0。這樣，在設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動(dòng)勢(shì)變化的動(dòng)態(tài)作用，而將電動(dòng)勢(shì)反饋?zhàn)饔脭嚅_(kāi)，從而得到忽略電動(dòng)勢(shì)影響的電流環(huán)近似結(jié)構(gòu)圖。再把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)。（圖31 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其化簡(jiǎn)） 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇首先應(yīng)決定要把電流環(huán)校正成哪一類(lèi)典型系統(tǒng),電流環(huán)的一項(xiàng)重要作用就是保持電樞電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超過(guò)允許值,因而在突加控制作用時(shí)不希望有超調(diào),或者超調(diào)量越小越好。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā),應(yīng)該把電流環(huán)校正成典Ⅰ系統(tǒng)?？呻娏鳝h(huán)還有另一個(gè)對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)及時(shí)調(diào)節(jié)的作用,為了提高其抗擾性能,又希望把電流環(huán)校正成典Ⅱ系統(tǒng)。一般情況下,當(dāng)控制對(duì)象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)之比TL/T∑I ≥10時(shí),典Ⅰ系統(tǒng)的抗擾恢復(fù)時(shí)間還是可以接受的。因此,一般多按典Ⅰ系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)電流環(huán)[6]。本設(shè)計(jì)因?yàn)?δi% ≥5%且TL/T∑I =10。所以 按典Ⅰ系統(tǒng)設(shè)計(jì),選PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 (31)式中 Ki—電流調(diào)節(jié)器的比例