【正文】 轉速調節(jié)器的比例系數； ? n — 轉速調節(jié)器的超前時間常數。 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 調速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為 令轉速環(huán)開環(huán)增益 KN為 則 )1()1()1()1()( 2????????? sTsTCsRKsTsTCRssKsWnmennnnmennnn ????????mennN TCRKK????)1()1()(2 ???? sTssKsWnnNn? 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 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，一般以選擇 h=5 為好。 nNK ?、需要確定兩個參數： 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 模擬式 轉速 調節(jié)器電路 U*n — 轉速 給定電壓； αn— 轉速 負反饋電壓； U*i — 電流調節(jié)器的給定電壓。 含給定濾波與反饋濾波的 PI型轉速調節(jié)器 0RRK nn ?nnn CR??onon CRT 041? 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 例題 32 在例題 31中，除已給數據外，已知：轉速反饋系數α=， 要求轉速無靜差，空載起動到額定轉速時的轉速超調量 σn≤10%。 試按工程設計方法設計轉速調節(jié)器，并校驗轉速超調量的要求能否得到滿足。 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 解 1 確定時間常數 （ 1）電流環(huán)等效時間常數。 由例題 31，已取KITΣi=，則 （ 2）轉速濾波時間常數。根據所用測速發(fā)電機紋波情況，取 Ton=。 （ 3）轉速環(huán)小時間常數。按小時間常數近似處理，取 sTK iI0 0 7 0 3 ???? ?sTKT onIn 0 1 7 0 7 1 ?????? 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 2 選擇轉速調節(jié)器結構 選用 PI調節(jié)器 3 計算轉速調節(jié)器參數 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 ssKsWnnnAS R ?? )1()( ??shT nn 1 7 ???? ??22222 601 621 ???????? sThhKnN )1( ????? ??????? nmen RThTChK?? 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 4 檢驗近似條件 轉速環(huán)截止頻率為 （ 1）忽略反電動勢對轉速環(huán)的影響近似處理條件： 不滿足。 （ 1）電流環(huán)傳遞函數簡化條件 （ 2）轉速環(huán)小時間常數近似處理條件 11 ???? sKK nNN ???iI sTK ???? ??3131onI sTK ???? ? 3131 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 1313 1 ?????? ?sTTlm5 計算調節(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 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 6 校核轉速超調量 當 h=5時，由 查表 得， σn%=%，不能滿足設計要求。實際上，由于表格數據是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時， ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應該按 ASR退飽和的情況重新計算超調量。 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 3．轉速調節(jié)器退飽和時轉速超調量的計算 當轉速超過給定值之后，轉速調節(jié)器 ASR由飽和限幅狀態(tài)進入線性調節(jié)狀態(tài)，此時的轉速環(huán)由開環(huán)進入閉環(huán)控制，迫使電流由最大值 Idm降到負載電流 Idl 。 ASR開始退飽和時，由于電動機電流 Id仍大于負載電流 Idl ，電動機繼續(xù)加速，直到 Id Idl時，轉速才降低。 這不是按線性系統(tǒng)規(guī)律的超調，而是經歷了飽和非線性區(qū)域之后的超調，稱作“退飽和超調” 。 ? 退飽和超調 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 突減負載的速升過程與退飽和超調過程是完全相同 ? 退飽和超調量的計算： 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 退飽和超調量計算 典型 Ⅱ 型抗擾動態(tài)降落指標計算 轉速環(huán)動態(tài)結構圖： 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 ? 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)抗擾性能指標來計算退飽和超調量。 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 （控制結構和擾動作用點如圖 315所示，參數關系符合 準則） 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)抗擾性能指標與參數的關系 取 2T時間內的累加值作為基準值： Cb = 2FK2T 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 ?C的基準值： TFKC b 22?nmeTTTCRK???2dLdm IIF ??medLdmnb TCIIRTn )(2 ??? ??n的基準值是： 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 mnNbbbn TTnnzCCnnnnnn ?????????????*m a x*m a x*m a x )(2%)(% ??mnNb TTnzn ????? )(2 ?edNN CRIn ??λ — 電動機允許的過載倍數： z — 負載系數： dNdmII??開環(huán)機械特性額定穩(wěn)態(tài)速降： 退飽和轉速超調量計算公式： 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 dNdLIIz ?例題 33 試按退飽和超調量的計算方法計算例題 32中調速系統(tǒng)空載起動到額定轉速時的轉速超調量，并校驗它是否滿足設計要求。 解 當 h=5時， 查表 得： mnNbbbn TTnnzCCnnCC ?????????*m a x*m a x )% ) ((2%)(% ??%10%0 1 7 1 4 6 01 3 3 6% ????????%?? bCC 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 注意： （ 1）轉速的退飽和超調量與穩(wěn)態(tài)轉速有關。 按照退飽和過程計算超調量，其具體數值與 n*有關 （ 2）反電動勢對轉速環(huán)和轉速超調量的影響 。 反電動勢的動態(tài)影響對于電流環(huán)來說是可以忽略的。 對于轉速環(huán)來說，忽略反電動勢的條件就不成立了。好在反電動勢的影響只會使轉速超調量更小，不考慮它并無大礙。 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 （ 3）內、外環(huán)開環(huán)對數幅頻特性的比較 ? 外環(huán)的響應比內環(huán)慢，這是按上述工程設計方法設計多環(huán)控制系統(tǒng)的特點。 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的設計 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真 ? 采用了轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)，設計者要選擇 ASR和 ACR兩個調節(jié)器的 PI參數，有效的方法是使用調節(jié)器的工程設計方法。 ? 工程設計是在一定的近似條件下得到的，再用MATLAB仿真軟件進行仿真，可以根據仿真結果對設計參數進行必要的修正和調整。 ．電流環(huán)的仿真 考慮到反電動勢變 化的動態(tài)影響 轉速、電流反饋控制直流調速系統(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。 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真 PI參數按照： 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真 ?KT設定 ?KTPI調節(jié)器的傳遞函數為 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真 ?KT 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真 2．轉速環(huán)的系統(tǒng)仿真 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真 從 Signal Routing組中選用了 Mux模塊來把幾個輸入聚合成一個向量輸出給Scope 輸入量的個數設置為 2 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真 雙擊階躍輸入模塊把階躍值設置為 10 轉速、電流反饋控制直流調速系統(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 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真 0 0 . 5 1 1 . 5 2 0 002004006008001000120014001600在空載運行時，突加額定負載，轉速與電流響應曲線。 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真 0 0 . 5 1 1 . 5 2 0 0020040060080010001200140016001800? 在工程設計時，首先根據典型 I型系統(tǒng)或典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的方法計算調節(jié)器參數， ? 然后利用 MATLAB下的 SIMULINK軟件進行仿真， ? 靈活修正調節(jié)器參數，直至得到滿意的結果。 轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真