【正文】 參考文獻(xiàn)[1][M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[2]爾桂花,[M].北京：清華大學(xué)出版社，[3]王立紅,[J].遼寧：[4]潘新民,[M].北京：人民郵電出版社，[5]孫志毅，趙志誠(chéng)，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，致 謝寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師金坤善老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。由于開環(huán)控制不能自動(dòng)修正被控制量的偏離，因此系統(tǒng)的元件參數(shù)變化以及外界未知擾動(dòng)對(duì)控制精度的影響較大。 開環(huán)控制：控制裝置與受控對(duì)象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系及輸出對(duì)輸入沒有影響的控制。突加給定電壓，ASR的輸入很大，其輸出很快達(dá)到限幅值，電流上升也很快，接近其峰值。PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) （47） 令，則PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)也可以寫成如下的形式 （48）UinUinUexUexmtOUexKpUina) PI調(diào)節(jié)器輸出特性曲線Uc?UnUc12OtOt1+2b) PI調(diào)節(jié)器輸出動(dòng)態(tài)過程 PI調(diào)節(jié)器也可以用一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)來表示，是微分項(xiàng)中的超前時(shí)間常數(shù)，它和積分時(shí)間常數(shù)的物理意義是不同的?？傻孟率鼋Y(jié)論：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價(jià)是，須增設(shè)放大器以及檢測(cè)與反饋裝置。如果斷開反饋回路，則上述系統(tǒng)的開環(huán)機(jī)械特性為 (41)而閉環(huán)時(shí)的靜特性可寫成 (42)其中和分別表示開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速；和分別表示開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降。如果負(fù)載的生產(chǎn)工藝對(duì)運(yùn)行時(shí)的靜差率要求不高，這樣的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無級(jí)調(diào)速，可以找到一些用途。 當(dāng)一定時(shí),轉(zhuǎn)速n將穩(wěn)定在數(shù)值上。當(dāng)＞時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)過程為： ↑→=∣∣↓→↓→↓→↓最終保持電流穩(wěn)定。這樣，采用PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)必然有超調(diào)。此后，電動(dòng)機(jī)開始在負(fù)載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在一小段時(shí)間內(nèi)（~），直到穩(wěn)定，如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會(huì)有一些振蕩過程。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減少到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值，所以電機(jī)仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。當(dāng)ACR采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，要使其輸出量按線性增長(zhǎng)，其輸入偏差電壓必須維持一定的恒值，也就是說，應(yīng)略低于。 在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。 第I階段電流上升的階段（0~）。由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有電機(jī)的換向紋波，因此也需要濾波，其時(shí)間常數(shù)用表示。 在Simulink環(huán)境下的仿真及分析 電流、轉(zhuǎn)速雙環(huán) 在轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)的反饋通道和輸入端增加了轉(zhuǎn)速濾波、電流濾波和給定濾波環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在，滿足簡(jiǎn)化條件。近似處理，取。 3）校驗(yàn)小時(shí)間常數(shù)的近似處理是否滿足條件。 電流環(huán)截止頻率 1）校驗(yàn)晶閘管裝置傳遞函數(shù)的近似條件是否滿足。為了基本濾平波頭，應(yīng)有，因此取； 3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)。 工程設(shè)計(jì)舉例某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式全控整流電路，基本數(shù)據(jù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：、允許過載倍數(shù)=；晶閘管裝置放大系數(shù)：；電樞回路總電阻：=；時(shí)間常數(shù)：，；電流反饋系數(shù)：；轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：。 第四章 Matlab仿真及結(jié)果分析 仿真是在理想的情況下進(jìn)行的，獲得結(jié)果對(duì)研究分析系統(tǒng)可以得到相當(dāng)好的幫助。這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 （323）令轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為 （324）則 （325）校正后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖314 校正后成為典型II型系統(tǒng)3. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)包括和, (326) (327)因此 (341)至于中頻寬h應(yīng)選擇多少，要看動(dòng)態(tài)性能的要求決定。這就表明，電流的閉環(huán)控制改造了控制對(duì)象，加快了電流的跟隨作用，這是局部閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的一個(gè)重要功能。為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對(duì)消，選擇= （310）則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖317a所示的典型形式，其中 （311）3. 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算a）動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 式（39）給出，電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)有：和， 其中已選定，見式（310），剩下的只有比例系數(shù)， 可根據(jù)所需要的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)選取。 如果把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)把給定信號(hào)改成，則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)（圖39a）。在這里，首先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。簡(jiǎn)化的基本思路是，把調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)過程分為兩步： 第一步，選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)典型化并滿足穩(wěn)定和穩(wěn)態(tài)精度。若事先深入研究低階典型系統(tǒng)的特性并制成圖表，那么將實(shí)際系統(tǒng)校正或簡(jiǎn)化成典型系統(tǒng)的形式再與圖表對(duì)照，設(shè)計(jì)過程就簡(jiǎn)便多了。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)性能分析 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型1. 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖36 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，即可繪出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖36所示。 這些關(guān)系反映了PI調(diào)節(jié)器不同于P調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)。 這就是采用了兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個(gè)閉環(huán)的效果。式（32）所描述的靜特性是上圖中的AB段，它是垂直的特性。這就是靜特性的運(yùn)行段，它是水平的特性。1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和圖35 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 式中b—— 轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)。 2) 不飽和——輸出未達(dá)到限幅值當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，PI作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)總是零。圖中標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實(shí)際極性，它們是按照電力電子變換器的控制電壓Uc為正電壓的情況標(biāo)出的，并考慮到運(yùn)算放大器的倒相作用。圖32 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ASR—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR—電流調(diào)節(jié)器 TG—測(cè)速發(fā)電機(jī)TA—電流互感器 UPE—電力電子變換器 圖中，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。按照反饋控制規(guī)律，采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么，采用電流負(fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程。 b) a)圖31 直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的電流和轉(zhuǎn)速波形a）帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) b) 理想的快速起動(dòng)過程: 1) 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程如圖31a所示，起動(dòng)電流達(dá)到最大值后，受電流負(fù)反饋的作用降低下來，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也隨之減小，加速過程延長(zhǎng)。第三章 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性 第2章中表明，采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。 圖213 直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的變換和簡(jiǎn)化 直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)還有比例放大器和測(cè)速反饋環(huán)節(jié)，它們的響應(yīng)都可以認(rèn)為是瞬時(shí)的，因此它們的傳遞函數(shù)就是它們的放大系數(shù)，即 比例放大器 （230）測(cè)速反饋環(huán)節(jié) （231）閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖214所示。在零初始條件下，取等式兩側(cè)的拉氏變換，得電壓與電流間的傳遞函數(shù) （228）電流與電動(dòng)勢(shì)間的傳遞函數(shù) （229）c）直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 圖212 額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 a) 電壓電流間結(jié)構(gòu)框圖 b) 電流電動(dòng)勢(shì)間結(jié)構(gòu)框圖 a) b)=0 直流電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)輸入量，一個(gè)是施加在電樞上的理想空載電壓，另一個(gè)是負(fù)載電流。然而放大系數(shù)太大又可能引起閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，這時(shí)應(yīng)再增加動(dòng)態(tài)校正措施，才能保證系統(tǒng)的正常工作，此外，還須滿足系統(tǒng)的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的要求。2） 比較電壓與給定電壓的作用一致，好象把理想空載轉(zhuǎn)速提高到D點(diǎn) 。UdIdVDU+MRs+Ui接放大器接放大器UiRsVSTUbrMIdUd+b) 利用穩(wěn)壓管產(chǎn)生比較電壓A）利用獨(dú)立直流電源作比較電壓圖28電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié) 如圖28所示，為臨界的截止電流，當(dāng)電流大于時(shí)，將電流負(fù)反饋信號(hào)加到放大器