【正文】 到環(huán)內，同時將給定信號改成，再把時間常數為和的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數為的慣性環(huán)節(jié)，其中，則轉速環(huán)結構框圖可簡化成圖515。圖515 等效成單位負反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理 轉速環(huán)開環(huán)傳遞函數應共有兩個積分環(huán)節(jié)，應該設計成典型II型系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能號的要求，ASR也應該采用PI調節(jié)器，不考慮負載擾動時，校正后的調速系統(tǒng)動態(tài)結構框圖如圖516所示⑶.轉速調節(jié)器的參數計算轉速調節(jié)器的參數包括和，按照典型Ⅱ型系統(tǒng)的參數關系有：圖516 校正后的典型II型系統(tǒng)⑷.轉速調節(jié)器的額實現含給定濾波和反饋濾波的PI型轉速調節(jié)器原理圖如圖517所示。其中轉速調節(jié)器參數與電阻、電容值的關系為圖517 含給定濾波和轉速濾波的PI型轉速調節(jié)器⑸.確定時間常數①.電流環(huán)等效時間常數，已取，則②.轉速濾波時間常數，取③.轉速環(huán)小時間常數，按小時間常數近似處理，取 ⑹.選擇轉速調節(jié)器參數按照設計要求，選用PI調節(jié)器，其傳遞函數為⑺.計算轉速調節(jié)器參數按照跟隨性能和抗擾性能都較好的原則，取h=5,則ASR的超前時間常數為轉速環(huán)開環(huán)增益ASR的比例系數為 ⑻.檢驗近似條件轉速環(huán)截止頻率為①.電流傳遞函數簡化條件為，滿足簡化條件②.轉速環(huán)小時間常數近似處理條件為 ，滿足近似條件⑼.計算調節(jié)器電阻和電容取，則，取，取，取含給定濾波和反饋濾波的PI型轉速調節(jié)器原理圖518。圖518 含給定濾波和轉速濾波的PI型轉速調節(jié)器第六章 抗干擾方案 概述所謂電氣干擾，是指由某種干擾源產生，并通過一定途徑，侵入電氣裝備或調節(jié)控制系統(tǒng)，對裝備或系統(tǒng)的正常工作造成某種程度影響的一些動態(tài)瞬變訊號或誤差訊號。隨著電力電子、微電子和計算機技術的迅速開發(fā)和廣泛應用，原來以強電和電氣為主，功能簡單的電氣控制設備已發(fā)展成強弱電緊密結合，以電力電子和微電子器件為核心，功能齊全的新型電子控制設備。在我國，新一代電子控制設備正越來越廣泛地應用到國民經濟各個部門，并產生了巨大的經濟效益。然而，電子控制設備由于其所用的元器件和電子電路，具有工作信號電平低、速度快、元器件安裝密度高等特點，對電磁干擾較敏感，因而對使用現場的電磁環(huán)境要求也較苛刻。另一方面，電子控制設備本身在工作時也向外界發(fā)出電磁干擾，往往影響其他電子設備的正常工作。國內外實踐證明，如果現代電子控制設備和系統(tǒng)在設計、制造、安裝和使用時缺乏正確的抗干擾技術指導，則往往設備既不能迅速投入正常工作，也不能長期穩(wěn)定可靠地運行，有的甚至嚴重影響整個企業(yè)的經濟效益。特別是近十幾年來，自動化技術高度發(fā)展，電子控制設備和系統(tǒng)的功能日趨復雜，規(guī)模也越來越大，使得電子控制的抗干擾問題具有更大的復雜性和普遍性。60年代初期那種簡單地憑經驗、定性分析及分散的抗干擾手段遠遠不能適應這種形勢，因而抗干擾問題已成為電子控制設備領域的一個既重要而又迫切需要解決的實際問題。在此期間，國內外許多部門先后投入了相當力量從事電子控制設備抗干擾技術的研究，國際性的抗干擾專業(yè)組織也相繼成立，對電磁干擾進行了大量的調查；開發(fā)了各種干擾量和抗干擾能力的測試方法和測試儀器，制定了一系列有關抗干擾的試驗、設計、施工等標準和規(guī)范；大力推廣研究成果，將抗干擾技術從憑經驗和定性分析的低級階段提高到依靠科學和定量分析來抑制干擾的高級階段?，F在已經能夠有目的地采取經濟而有效的措施來提高電子控制設備的抗干擾能力、減少其發(fā)出的干擾，并且使它們能在現場嚴酷的電磁環(huán)境中長期穩(wěn)定可靠地運行，從而在實踐中取得了明顯的社會經濟效益。對于電力拖動系統(tǒng)來說，干擾問題以往較少為人們注意，因為50年代以前的電力拖動裝置多屬高電平范圍。除主回路電機、變壓器等之外，控制回路及其電氣元件也差不多全屬較高電平。而系統(tǒng)和線路的靈敏度一般也比較低，在這種情況下，電氣線路和系統(tǒng)中侵入的干擾訊號由于電平低，相對說來顯得不突出，也就是說，干擾強度尚不足以達到直接影響系統(tǒng)正常工作的程度。但隨著半導體電子技術的迅速發(fā)展，特別是大功率半導體器件——可控硅整流器問世并被應用到電力拖動領域以后，在電力拖動系統(tǒng)的結構上引起了重大變革，其調節(jié)控制系統(tǒng)中的所有環(huán)節(jié)絕大部分都是由電平較低的半導體元件構成的，如觸發(fā)線路，調節(jié)放大器等。同時，很多生產機械的電力裝備也逐步采用了較先進的控制技術，如控制計算機，數字程序控制，邏輯控制系統(tǒng)等。這樣，一方面增多了干擾源，另一方面隨著系統(tǒng)靈敏度的提高和訊號電平的降低，抗干擾的能力也相應降低。因此，現代的電力拖動自動控制系統(tǒng)在設計、制造、調試的過程中，必須十分注意抗干擾的問題，否則不能達到工程的預期目的，甚至造成人力、物力和時間的浪費。 抗干擾設計的基本原則抗干擾設計的基本任務是使系統(tǒng)或裝置既不因外界電磁干擾的影響而誤動作而喪失功能；也不向外界發(fā)送過大的噪聲干擾，以免影響其他系統(tǒng)或裝置正常工作，所以其設計主要遵循下列三個原則：⑴.抑制噪聲源，直接消除干擾產生的原因；⑵.切斷電磁干擾的傳遞途徑，或者提高傳遞途徑對電磁干擾的衰減作用，以消除噪聲源和受擾設備之間的噪聲耦合；⑶.加強受擾設備抵抗電磁干擾的能力，降低其噪聲敏感度。為實現上述原則，對于具體電磁環(huán)境的噪聲干擾的物理性質、噪聲產生的機理、噪聲的頻譜特性、噪聲的傳遞方式、受擾設備本身的抗擾性能等，不僅要有定性了解，還要有定量分析，這樣才能得到更好的效果。目前國內外在這方面雖然已有打量實驗經驗，但在定量方面具體的測試，試驗方法還是較少的。許多問題尚有待進一步研究?？垢蓴_就是在自動控制系統(tǒng)的設計、制造、安裝、調試和維護的全過程中，注意正確地應用象濾波、補償、死區(qū)偏置、旁路、屏蔽、隔離和接地等措施，達到抑制干擾源產生電氣干擾的能力和提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，使系統(tǒng)能夠在規(guī)定的干擾強度下正確可靠地工作。 干擾源及抑制方法要解決號抗干擾問題，首先要弄清楚產生干擾的裝置，即干擾源及其性質。這樣才能對癥下藥的采用抑制干擾的方法。表61列出了電力拖動自動控制系統(tǒng)中主要的干擾源和抑制方法。表61 主要干擾源和抑制方法序號名稱說明抑制方法1可控硅整流裝置、半導體邏輯元件、數字脈沖電路及它們的引線快速的開關過程引起電路的暫態(tài)過程高的和值。開關作用造成電源電壓的突升和突降（電壓缺口）可控硅串20～40uH電抗器，隔離變壓器，交流進線電抗器，諧波補償等。直流電源并接電容2繼電器，接觸器及其它開關設備，電源線圈及它們的引線切除繼電器等的線圈會引起高電壓和高的和 線圈兩端并接旁路阻容電路、二極管、穩(wěn)壓管、非線性電阻等3交流及直流動力線50周的交變電壓和電流，負載的突加或突減引起的暫態(tài)過程動力線和信號線需分開布置4接地和公共線錯誤接地線和公共線太細、接地電阻太大，多點接地等引起公共阻抗的干擾信號單點接地，粗的接地線和公共線。每個部件有獨立接地線或公共線的線。5其它焊點不良，檢測裝置的交流成分。保證焊接質量，濾波消除交流分量 主要敏感環(huán)節(jié)及抑制方法要弄清楚系統(tǒng)的敏感部位并提高取抗干擾能力。表62列出了電力拖動自動控制系統(tǒng)中主要敏感環(huán)節(jié)及提高抗干擾能力的措施。 干擾訊號及削弱方法干擾源可能在一個電氣設備內部，也可能在其外部。按照干擾源的位置，電氣干擾可分為內部干擾和外部干擾。外部干擾源產生的干擾波傳播到電氣設備有兩種途徑。一種是經過空間傳播的干擾，叫做放射干擾；另一種是經過電路傳播的干擾波，叫做導線干擾。對訊號沿著導線傳送的一般工業(yè)電氣設備干擾主要沿著導線傳播。表63列出了干擾訊號的傳送方式和削弱方法。 表62 主要敏感環(huán)節(jié)和提高抗干擾能力的措施序號名稱說明提高抗干擾能力的措施1可控硅及其觸發(fā)裝置可控硅承受太大正向誤導通。可控硅不觸發(fā)電壓、電流在高溫時僅有幾十毫伏和幾個毫安，容易誤導通。觸發(fā)裝置由于電源電壓波動，相間干擾，同步信號電壓畸變等引起干擾脈沖。串接20～40uH電抗器、選用高不觸發(fā)電壓、不觸發(fā)電流的元件，控制極加負偏壓1～2V，并電容，絞線。精心設計觸發(fā)器，同步電壓采用濾波（移相30176。以上），脈沖輸出線用絞線。2半導體邏輯元件及半導體數字電路往往由于干擾信號而誤動作信號輸入經小時間常數RC濾波；直流電源并接電容交流電源進線加濾波器或直流穩(wěn)壓器；引線入線與交流引線分開。3運算放大器有大的交流分量和零點偏移。輸入用絞線；小時間常數濾波；小電容（～)負反饋；引入線傳遞脈沖的線路及動力線分開。 設備和部件的布線在設計和施工中要十分注意設備和部件正確的不致和布線。控制系統(tǒng)的設備、部件和線路一般按高電平和低電平，高頻快速和低頻緩變，動力和控制等分類，表64列出了設備和布線的分類。按類布置設備和部件，不同類的線路不要混在一起，不要用同一根電纜，應有一定的空間距離，因為干擾無不是借連接導線構成回路，或沿導線進行傳播，而何況絕大多數的電、磁干擾是直接以導線為媒介。因此在整個防干擾措施中， 表63 干擾訊號傳送方式序號名稱說明削弱方法1電源線和信號線引入干擾許多干擾作用于電源和信號檢測裝置，再由它們的引線送入電氣控制系統(tǒng)濾波，靜電屏蔽隔離變壓器，獨立電源2靜電傳送高電壓和高的線路通過靜電寄生電容對低電平線路作用干擾。靜電屏蔽（屏蔽層絕緣單端接地）3磁場傳送大電流和高的線路通過互感器對低電平線路發(fā)生干擾絞線，導線套銅管4公共阻抗傳送在不正確的接地線的阻抗，公共線阻抗，公用電源內阻上壓降上引起的干擾單點接地，粗的接地線和公共線，每個部件有獨立接地線或接公共線的線。5電磁波傳送在一般工業(yè)控制系統(tǒng)像信號沿導線傳送的系統(tǒng)中不重要對通訊設備等要采取屏蔽措施。導線的選擇和施工布線問題占據重要地位。一般說來，在施工布線時應注意以下幾點：①.干擾源與靈敏器件之間，載有干擾的導線與低電平靈敏訊號之間，應保持一定的空間距離，盡可能不要平行走線。這是減低干擾的最簡單俄而有效的方法之一。②.所有訊號電纜均穿鋼管走線。凡屬毫伏級電平的靈敏線路，要用屏蔽電纜。對靈敏器件的雙輸入線一律用絞線。③.走線應直而短，勿捆扎。④.應備有電源隔離變壓器，將不同的控制系統(tǒng)或線路進行隔離。⑤.共用線或零線要有粗的截面。系統(tǒng)盡可能有單一的低電阻接地，屏蔽層均應在訊號源或訊號發(fā)送器外接地。復雜系統(tǒng)應盡可能采用局部接地。⑥.對多個回路由一個總的獨立電源供電的情況，電源供電的連接方式應避免采用串行連接，可采用共用母線輻射式連接或環(huán)形供電方式?？傊?，干擾雖是多種多樣，但是目前對于干擾防護的基本原則不外乎是在干擾源處抑制干擾，在接受設備處加防護提高抗干擾能力，消除干擾的傳到途徑和正確的設計、安裝設備和布線。表64 設備和布線分類序號設備 線路1訊號接受裝置、調節(jié)器低頻模擬信號線2半導體邏輯線路，數字脈沖線路快速開關脈沖裝置高速脈沖信號線3工業(yè)電視等高頻裝置高速信號線4直流控制裝置（繼電器、接觸器線圈等）直流控制線5交流控制裝置交流控制線6直流電源裝置（可控硅裝置）直流動力線7交流電源裝置交流動力線第七章 基于MATLAB的雙閉環(huán)直流調速仿真系統(tǒng)仿真仿真就是模型試驗，即通過對系統(tǒng)模型進行試驗來研究一個存在的或設計中的系統(tǒng)。隨著科學技術、仿真理論及計算機的不斷發(fā)展，仿真技術不斷提高。在如今的科學研究中，仿真技術提高了科學研究水平，縮短了科學研究周期，降低了科學研究成本及風險，促進了各種不同領域學科融合、加速了科研成果轉化為生產力?？梢哉f仿真技術已成為科學研究中必不可少的使用技術。因此在現代科學研究及應用中，仿真技術被廣泛應用于數學、電子、通信、醫(yī)學、生物等眾多領域。MATLAB是當今國際科學與工程領域中應用最廣、最受人們喜愛的一種軟件環(huán)境，它是一個高度集成的軟件系統(tǒng)，集科學與工程計算、圖形可視化、圖像處理、多媒體處理于一身，并提供了實用的Windows圖形界面設計方法，使用戶能設計出友好的圖形界面，因此它在自動控制、航天工業(yè)、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學工程、醫(yī)學處理、圖像信號處理、雷達工程、信號分析、計算機技術等各行各業(yè)中都有廣泛的應用。SIMULINK是MATLAB中一個進行動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的軟件包，是一個結合了框圖界面和交互仿真能力的系統(tǒng)級設計和仿真的工具，它可以處理的系統(tǒng)包括線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務、多任務離散系統(tǒng)事件。它以MATLAB的核心數學、圖形和語言為基礎，可以讓用戶毫不費力的完成從算法開發(fā)、仿真或者模型驗證的全過程，而不需要傳遞數據、重寫代碼或改變軟件環(huán)境。在SIMULINK提供的用戶界面CUI上，只要進行鼠標的簡單拖拉操作就可構造出復雜的仿真模型，用戶可以在仿真過程中改變感興趣的參數，實時觀測系統(tǒng)行為的變化。 系統(tǒng)仿真在直流調速系統(tǒng)中，為獲得良好的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能，采用轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，轉速調節(jié)器的輸出作為電流控制回路的給定，這樣做可以使電流的大小和變化根據轉速來決定。從結構上看，電流控制回路串在轉速回路里，電流為內環(huán)，轉速為外環(huán)，因此這種控制系統(tǒng)屬于串級控制系統(tǒng)，每個環(huán)都含有一個調節(jié)器，它們是比例積分環(huán)節(jié)，用來改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，以及綜合輸入和反饋信號。該系統(tǒng)中，轉速控制回路是主回路，電流控制回路是副回路。電流回路的主要作用是