v-m雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-06-29 19:32本頁面
【正文】 簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，可求得其閉環(huán)傳遞函數(shù):(46)忽略高次項(xiàng)，可近似降階為:(47)其近似條件為(48)式中 —轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率?！ 〗尤朕D(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為：(49)這樣，原來是雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對(duì)象，經(jīng)閉環(huán)控制后，可以近似地等效成只有較小時(shí)間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替圖41中的電流環(huán)，轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的等效動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖45：圖45 等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和電流環(huán)中一樣，把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)將給定信號(hào)改成/a，再把時(shí)間常數(shù)為1/KI和T0n的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)，其中(410)為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前面必須有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR中。在擾動(dòng)作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以轉(zhuǎn)速環(huán)應(yīng)該設(shè)計(jì)成典型Ⅱ型系統(tǒng)，這樣同時(shí)也能滿足動(dòng)態(tài)抗擾性能好的要求。 由此可見，ASR也應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為(411)式中 Kn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； tn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 可得調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為(412)令轉(zhuǎn)速開環(huán)增益KN為(413)則 (414)不考慮負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，校正后的調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖46所示。圖46 校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算1)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/KI：2)轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Ton：由給定的濾波時(shí)間常數(shù)Ton=3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和T∑n：按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取T∑n =+ Ton=+=1)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：2)由式413可求得轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益3) ASR的比例系數(shù)：轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為1)電流環(huán)傳遞函數(shù)的簡化條件為，滿足近似條件。2)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件，滿足近似條件。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)圖47 含給定濾波和反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器含給定濾波和反饋濾波的PI型調(diào)節(jié)器原理圖如圖47所示，圖中U*n—為轉(zhuǎn)速給定電壓；an—為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓；U*i—調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。 與電流調(diào)節(jié)器相似，取R0=40，則Rn=KnR0=40=，取175， 穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的校核由已給數(shù)據(jù)可以算出電動(dòng)機(jī)開環(huán)速降和滿足系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的閉環(huán)速降：則系統(tǒng)需要的開環(huán)增益：由反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性質(zhì)可知，系統(tǒng)開環(huán)增益越大，所能實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)性能越好所以，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求的靜差率和調(diào)速范圍。 轉(zhuǎn)速超調(diào)的校核和抑制突加階躍給定時(shí)，ASR飽和，系統(tǒng)呈現(xiàn)非線性。故應(yīng)該按ASR退飽和的情況計(jì)算超調(diào)量。已知h=5時(shí)，則可見，系統(tǒng)超調(diào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)要求。為此，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器上增設(shè)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋能抵制甚至消滅轉(zhuǎn)速超調(diào)，同時(shí)可以大大降低動(dòng)態(tài)速降。加入微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖48所示。其中，Cdn的主要作用是對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行微分，因此稱作微分電容；而Rdn的主要作用是濾去微分帶來的高頻噪聲，稱為濾波電阻。圖48 加入微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖 取Todn=Ton，再將濾波環(huán)節(jié)都移到環(huán)內(nèi)，并按小慣性環(huán)節(jié)處理，得簡化后的結(jié)構(gòu)框圖如圖49所示。和普通雙閉環(huán)系統(tǒng)相比，只是在反饋通道中并聯(lián)了微分項(xiàng)。圖49 帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)簡化框圖轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋環(huán)節(jié)中待定的參數(shù)是Cdn和Rdn。由于，而且已選定，只要確定，就可以計(jì)算出Cdn和Rdn了。對(duì)于已按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的未加微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，由參考文獻(xiàn)[2]得近似工程計(jì)算公式為 (415)式中 —用小數(shù)表示的允許超調(diào)量。取=，將系統(tǒng)參數(shù)帶入上式得=，于是Cdn=，Rdn=。按照上述參數(shù)可近似實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)為5%，滿足設(shè)計(jì)要求。綜合上述計(jì)算和選定，最終確定滿足設(shè)計(jì)各項(xiàng)性能指標(biāo)的系統(tǒng)電氣原理圖見附錄。參考文獻(xiàn)[1]——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（第3版）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003[2]．電工技術(shù)學(xué)報(bào),1986[3]黃俊，王兆安．電力電子變流技術(shù)（第3版）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001[4]爾桂花,竇曰軒．運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)．北京:清華大學(xué)出版社,2002[5]孫余凱,:電子工業(yè)出版社,
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