【正文】 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； ? n — 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 令轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 KN為 則 )1()1()1()1()( 2????????? sTsTCsRKsTsTCRssKsWnmennnnmennnn ????????mennN TCRKK????)1()1()(2 ???? sTssKsWnnNn? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 校正后成為典型 Ⅱ 型系統(tǒng)： nn hT ???2221nN ThhK???nmen RThTChK?????2)1(無特殊要求時(shí)，一般以選擇 h=5 為好。 nNK ?、需要確定兩個(gè)參數(shù)： 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 模擬式 轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)器電路 U*n — 轉(zhuǎn)速 給定電壓； αn— 轉(zhuǎn)速 負(fù)反饋電壓； U*i — 電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。 含給定濾波與反饋濾波的 PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 0RRK nn ?nnn CR??onon CRT 041? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 例題 32 在例題 31中，除已給數(shù)據(jù)外，已知：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=， 要求轉(zhuǎn)速無靜差，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 σn≤10%。 試按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，并校驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量的要求能否得到滿足。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 解 1 確定時(shí)間常數(shù) （ 1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)。 由例題 31，已取KITΣi=，則 （ 2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)。根據(jù)所用測速發(fā)電機(jī)紋波情況，取 Ton=。 （ 3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 sTK iI0 0 7 0 3 ???? ?sTKT onIn 0 1 7 0 7 1 ?????? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 選用 PI調(diào)節(jié)器 3 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) 取 h=5，則 ASR的超前時(shí)間常數(shù)為 轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益： ASR的比例系數(shù)為 ssKsWnnnAS R ?? )1()( ??shT nn 1 7 ???? ??22222 601 621 ???????? sThhKnN )1( ????? ??????? nmen RThTChK?? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 檢驗(yàn)近似條件 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為 （ 1）忽略反電動(dòng)勢對轉(zhuǎn)速環(huán)的影響近似處理?xiàng)l件： 不滿足。 （ 1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件 （ 2）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 11 ???? sKK nNN ???iI sTK ???? ??3131onI sTK ???? ? 3131 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1313 1 ?????? ?sTTlm5 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 取 ?? kR 400????? kRKR nn 4 6 FFRCnnn ?? 1 8 8 104 7 00 8 63 ???????FFRTC onon ?11011040 630??????? ?取 470kΩ 取 μF 取 1μF 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量 當(dāng) h=5時(shí)，由 查表 得， σn%=%，不能滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際上，由于表格數(shù)據(jù)是按線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)， ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按 ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退飽和時(shí)轉(zhuǎn)速超調(diào)量的計(jì)算 當(dāng)轉(zhuǎn)速超過給定值之后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR由飽和限幅狀態(tài)進(jìn)入線性調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時(shí)的轉(zhuǎn)速環(huán)由開環(huán)進(jìn)入閉環(huán)控制，迫使電流由最大值 Idm降到負(fù)載電流 Idl 。 ASR開始退飽和時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)電流 Id仍大于負(fù)載電流 Idl ，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，直到 Id Idl時(shí)，轉(zhuǎn)速才降低。 這不是按線性系統(tǒng)規(guī)律的超調(diào)，而是經(jīng)歷了飽和非線性區(qū)域之后的超調(diào)，稱作“退飽和超調(diào)” 。 ? 退飽和超調(diào) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 突減負(fù)載的速升過程與退飽和超調(diào)過程是完全相同 ? 退飽和超調(diào)量的計(jì)算： 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 退飽和超調(diào)量計(jì)算 典型 Ⅱ 型抗擾動(dòng)態(tài)降落指標(biāo)計(jì)算 轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖： 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? 與討論典型 II型系統(tǒng)抗擾過程所用的圖完全相同?？梢岳玫湫?II型系統(tǒng)抗擾性能指標(biāo)來計(jì)算退飽和超調(diào)量。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （控制結(jié)構(gòu)和擾動(dòng)作用點(diǎn)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(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 取 2T時(shí)間內(nèi)的累加值作為基準(zhǔn)值： Cb = 2FK2T 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ?C的基準(zhǔn)值： TFKC b 22?nmeTTTCRK???2dLdm IIF ??medLdmnb TCIIRTn )(2 ??? ??n的基準(zhǔn)值是： 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) mnNbbbn TTnnzCCnnnnnn ?????????????*m a x*m a x*m a x )(2%)(% ??mnNb TTnzn ????? )(2 ?edNN CRIn ??λ — 電動(dòng)機(jī)允許的過載倍數(shù)： z — 負(fù)載系數(shù)： dNdmII??開環(huán)機(jī)械特性額定穩(wěn)態(tài)速降： 退飽和轉(zhuǎn)速超調(diào)量計(jì)算公式： 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) dNdLIIz ?例題 33 試按退飽和超調(diào)量的計(jì)算方法計(jì)算例題 32中調(diào)速系統(tǒng)空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量，并校驗(yàn)它是否滿足設(shè)計(jì)要求。 解 當(dāng) h=5時(shí)， 查表 得： mnNbbbn TTnnzCCnnCC ?????????*m a x*m a x )% ) ((2%)(% ??%10%0 1 7 1 4 6 01 3 3 6% ????????%?? bCC 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注意： （ 1）轉(zhuǎn)速的退飽和超調(diào)量與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速有關(guān)。 按照退飽和過程計(jì)算超調(diào)量，其具體數(shù)值與 n*有關(guān) （ 2）反電動(dòng)勢對轉(zhuǎn)速環(huán)和轉(zhuǎn)速超調(diào)量的影響 。 反電動(dòng)勢的動(dòng)態(tài)影響對于電流環(huán)來說是可以忽略的。 對于轉(zhuǎn)速環(huán)來說，忽略反電動(dòng)勢的條件就不成立了。好在反電動(dòng)勢的影響只會(huì)使轉(zhuǎn)速超調(diào)量更小，不考慮它并無大礙。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 3）內(nèi)、外環(huán)開環(huán)對數(shù)幅頻特性的比較 ? 外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 ? 采用了轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者要選擇 ASR和 ACR兩個(gè)調(diào)節(jié)器的 PI參數(shù)，有效的方法是使用調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法。 ? 工程設(shè)計(jì)是在一定的近似條件下得到的，再用MATLAB仿真軟件進(jìn)行仿真，可以根據(jù)仿真結(jié)果對設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行必要的修正和調(diào)整。 ．電流環(huán)的仿真 考慮到反電動(dòng)勢變 化的動(dòng)態(tài)影響 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 飽和非線性模塊 (Saturation)，來自于 Discontinuities組 飽和上界 , 改為 10。 飽和下界 , 改為 10。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 PI參數(shù)按照： 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 ?KT設(shè)定 ?KTPI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 ?KT 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 2．轉(zhuǎn)速環(huán)的系統(tǒng)仿真 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 從 Signal Routing組中選用了 Mux模塊來把幾個(gè)輸入聚合成一個(gè)向量輸出給Scope 輸入量的個(gè)數(shù)設(shè)置為 2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 雙擊階躍輸入模塊把階躍值設(shè)置為 10 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 2 0 0020040060080010001200140016001800滿載起動(dòng) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 0 0 . 5 1 1 . 5 2 0 002004006008001000120014001600在空載運(yùn)行時(shí)，突加額定負(fù)載，轉(zhuǎn)速與電流響應(yīng)曲線。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 0 0 . 5 1 1 . 5 2 0 0020040060080010001200140016001800? 在工程設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)典型 I型系統(tǒng)或典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的方法計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)， ? 然后利用 MATLAB下的 SIMULINK軟件進(jìn)行仿真， ? 靈活修正調(diào)節(jié)器參數(shù)，直至得到滿意的結(jié)果。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真