課程設(shè)計論文-雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-wenkub.com
2025-03-29 23:20 本頁面
【正文】 結(jié)果證明，這種控制方法能夠有效地克服傳統(tǒng)雙閉環(huán)控制存在的不足，只要 選擇適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)速率、比例因子、權(quán)重初值，就可使系統(tǒng)在允許負載下保持無靜差，無超調(diào)的優(yōu)良性能。其中，曲線 1 為轉(zhuǎn)速給定，曲線 2為電機轉(zhuǎn)速，曲線 3 為單神經(jīng)元控制器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩給定，曲線 4 為電機電流。經(jīng)多次仿真，本例取W1(0)=W2(0)=， W3(0)=， η1=1 ， η2= ， η3= ，則在允許負載，電樞電阻和轉(zhuǎn)動慣量變化的范圍內(nèi)，都保持無靜差，無超調(diào)的優(yōu)良性能。發(fā)現(xiàn)若 k 值大，則響應(yīng)速度快但超調(diào)也大，甚至可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定。 圖 2 基于單神經(jīng)元的直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 單神經(jīng)元 PID 控制器的參數(shù)設(shè)計主要是選擇控制器的比例因子 k、學(xué)習(xí)速率 η 、權(quán)重初值、采樣周期等參數(shù)，它們對學(xué)習(xí)和控制效果有一定的影響。同時針對直流調(diào)速系統(tǒng)的特點，則應(yīng)用反饋原理，將無監(jiān)督的 Hebb 學(xué)習(xí)規(guī)則和有監(jiān)督的學(xué)習(xí)規(guī)則結(jié)合起來，通過調(diào)整神經(jīng)元的輸入權(quán)值來實現(xiàn)單神經(jīng)元的學(xué)習(xí) ,得到神經(jīng)元控制器的學(xué)習(xí)算法： V(k)=e(k)｜ u(k)｜ Xi(k)(3) Wi(k+1)=Wi(k)+ηiV(k)(4) 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 17 式中 ηi—— 學(xué)習(xí)速率 ,ηi0 據(jù)以上分析：用學(xué)習(xí)規(guī)則調(diào)整各輸入量的權(quán)重值，單神經(jīng)元就相當(dāng)于變系數(shù)的自適應(yīng)PID 調(diào)節(jié)器， 它既有自適應(yīng)能力，又具備傳統(tǒng) PID 控制器的優(yōu)點。對應(yīng)的 11min ??? hhM ，經(jīng)驗表明， Mrmin 在 — 之間， 1在 310之間，確定了 h 和 Wc，可以很容易計算乙和 K 乙 =hT K=W1W2=W12 222 2 12 1)1(2 1 ThhhhTh ????? 典型Ⅱ型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)和參數(shù)關(guān)系。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 13 典型Ⅱ型系統(tǒng)的開環(huán)傳函 W（ s） = )1( )12(2 ??TSS SK 中，與典型Ⅰ型系統(tǒng)相仿，時間常數(shù) T 也是控制對象固有的。 在計算抗干擾性能指標(biāo)時，為了方便起見，輸出量最大動態(tài)降落△ max 用基準(zhǔn)值 Cb 的百分?jǐn)?shù)表示，所以對用的時間 tm 用時間常數(shù) T 倍數(shù)表示，允許誤差帶為177。因為在典型Ⅰ型系統(tǒng)中 ， KT〈 1。 典型Ⅰ型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)與參數(shù)關(guān)系 穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)：系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)可用不同輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差來表示。因此， ASR也應(yīng)采用 PI調(diào)節(jié)器，其佳函為：WASR= ZnSZnSKn )1( ? ，這樣調(diào)速系統(tǒng)的無環(huán)傳函為： Wn（ s） = )1()1(??nSTC e T m SRZ n SZ n SKn??? 令轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增考長 N為 KN= CeTmZn RKn?? ，則 Wn(s)= )1( )1( ??nSTS ZnSKN ? 不考慮負載擾動時，校正后的調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)如圖（ 33c）所示，上述結(jié)果所需服從的近似條件歸納如下： Wn≤ iTKI?31 ,W≤ TonKI31 2 、 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)包括 Kn 和 Zn，按照典型Ⅱ型系統(tǒng)的參數(shù)關(guān)系，有： hhKNnhTZn 2 1, ??? ? 因此 Kn= nRTh CeTmh ???2 )1( ? Ton= RoCon41 至于中頻寬 h應(yīng)選擇的少，要看動態(tài)性能的要求決定，一般從以選擇 h=5 為好 . 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 10 典型環(huán)節(jié)的性能指標(biāo)分析 典型 Ⅰ 型系統(tǒng)性能指標(biāo)和參數(shù)關(guān)系 由于典型 Ⅰ 型系統(tǒng)的調(diào)節(jié)只需改變開環(huán)增差 K，也就是說 K 是唯一的待定參數(shù)，設(shè)計時需要按照性能指標(biāo)選擇參數(shù) K的大小。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 9 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計與選擇 用等效電流環(huán)節(jié)代替電流環(huán)后，整個轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖（ 33a）所示，相應(yīng)環(huán)節(jié)合并代簡后為 圖（ 33b）所示。 如圖（ 3— 1c）表明，電流環(huán)的控制對象是雙慣性的，要校正成典型 I 型系統(tǒng)，顯然應(yīng)用用 PI型的電流調(diào)節(jié)器，傳遞函數(shù)為 Wacr（ s） = SZSZK iii )1( ? ，為了讓調(diào)節(jié)器零點與控制對象的大時間常極極點對消，選擇 Zi=Tl，則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖（ 3— 2a）所示的典雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 8 型形式，其中 KI= RZKKi si ? ，圖（ 3— 2b）繪出了校 正后的電流環(huán)的開環(huán)對數(shù)怕頻特性。因此，為了保持穩(wěn)定性和良好的穩(wěn)態(tài)精度，多用 I型和Ⅱ型系統(tǒng)。 Ton轉(zhuǎn)速反饋濾時間常數(shù)， Ton=1/4Ron α轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) β電流反饋系數(shù) 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 7 3 雙閉環(huán)系統(tǒng)的工程校正設(shè)計方法 典型系統(tǒng) 在許多控制系統(tǒng)中，開環(huán)傳遞函數(shù)都可以用下式表示： ??????? ni irmj isTssKsW11)1()1(?）（ 其中分子和分母上還有可能含有復(fù)數(shù)零點和復(fù)數(shù)極點。在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電動機準(zhǔn)許的最大電流從而加快動態(tài)過程。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的各部分組成及作用 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n 很快的跟隨給定電壓 Un 變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)
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