【正文】 在這里還是感謝一下肖勇老師，感謝他在百忙之中為我們悉心指導(dǎo)。在實驗報告的思路上，大致順序是按實驗的時間順序完成的，不過同樣實驗部分的實驗前分析，實驗過程和 實驗結(jié)論是寫在一起的，便于查閱。自己要理解老師的實驗要求，變成自己在做實驗。 最后是參數(shù)整定，計算得到的調(diào)節(jié)器參數(shù)只能作為參考，實際整定的結(jié)果和計算有相當大的差距，這是簡化過程和計算偏差帶來的，測定靜特性方程和動態(tài)起動波形圖的方法都是以往涉及的的，這次只是再溫習(xí)罷了。 然后是工程方法整定調(diào)節(jié)器，我們第一次對限幅有了體會，實際系統(tǒng)中的積分器一定有飽和，為了防止飽和，有必要人為設(shè)置限幅，限幅值的大小取決于輸出端的兩個正負鉗位電阻，與輸入無關(guān)。 同時，自己建立和化簡傳遞函數(shù)模型的過程也使自己加深了對傳遞函數(shù)作用的理解，傳遞函數(shù)的存在可以大致描述但 輸入單輸出的系統(tǒng)，對于可能存在的耦合，傳遞函數(shù)模型無法準確地描述，這也是為什么電流環(huán)的簡化模型忽略了反電動勢。 首先是傳遞函數(shù)模型，以往傳遞函數(shù)模型都是 題設(shè)中已知的，這次是第一次讓我們自己來測量分析雙閉環(huán)系統(tǒng)各個部分的模型，讓我認識到，模型就是對環(huán)節(jié)主要參數(shù)的突出和對次要參數(shù)或者復(fù)雜參數(shù)的忽略，例如電機的模型，我們只抓住了電機的慣性特性（電機的起動需要時間，起動過程電流和轉(zhuǎn)速都有一個變化過程）和電磁特性（電機在電路中就等效為一個實際電感）。 ⑤ 同樣是空載，加入負載電機，切除負載電阻和直接切除負載電機對系統(tǒng)靜特性的影響，即使扣除負載電機存在空載轉(zhuǎn)矩，仍然不同，這可能是負載電機等效成拖動端的模型是一個阻抗模型而不是一個簡單的電阻的緣故。 ④ 在 給定電壓太小時，空載或者負載過輕時出現(xiàn)了電流斷續(xù)的現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速也隨之大幅波動。在整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)時，為了將系統(tǒng)的波動消除，超調(diào)減少，會出現(xiàn)矯枉過正，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電容過大，積分作用變?nèi)?，系統(tǒng)消除靜差的能力小時間，最大給定電壓時調(diào)不到額定轉(zhuǎn)速上。轉(zhuǎn)速反饋環(huán)必須構(gòu)成負反饋，一旦環(huán)內(nèi)沒有一個環(huán)節(jié)取反，系統(tǒng)就會失去對轉(zhuǎn)速的控制作用，轉(zhuǎn)速很快會上升到 2200rpm 左右。 第五章 設(shè)計分析和心得總結(jié) 51 實驗中出現(xiàn)的問題 模型參數(shù)測定實驗和工程方法整定過程中出現(xiàn)的問題都已經(jīng)在表 31 和表 41 中列出了。 ③ 高階系統(tǒng)低階化成為一階慣性環(huán)節(jié)，加快了電流的跟隨作用，這樣設(shè)計出四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 35 來的系統(tǒng)超調(diào)量會減小，實際運行會出現(xiàn)更大的 超調(diào)。 忽略反電動勢對電流環(huán)影響的條件是 lmci TT13?? 實驗中用到的是小電機，機電時間常數(shù)mT偏小，又由于電樞電流偏小 （?)，所用的電感值小，電樞電阻大，所以電磁時間常數(shù)lT也較小，所以忽略反電動勢的條件可能使不穩(wěn)定的，會帶來較大的誤差。 ① 為了簡化設(shè)計工作，我們在計算電流內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)時忽略了反電動勢的影響，但是反電動勢和轉(zhuǎn)速成正比，雙閉環(huán)環(huán)系統(tǒng)起動過程中反電動勢的變化會引起起動電流的波動，并且會給電流帶來靜差。 表 43 系統(tǒng)的整定 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 31 測定的靜特性數(shù)據(jù)為 ctU/V dI/A n/rpm 1458 1461 1460 1459 1455 1454 456 456 454 455 454 453 表 44 系統(tǒng)的靜特性原始數(shù)據(jù) 圖 43 系統(tǒng)的靜特性曲線 系統(tǒng)動態(tài)起動 波形如下 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 32 圖 44 雙閉環(huán)系統(tǒng)的電流轉(zhuǎn)速起動波形 調(diào)整后的系統(tǒng)的 ASR， ACR 參數(shù)為 ASR ACR nR/?k FCn ?/ ?kRi/ /iC 電流 轉(zhuǎn)速 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 33 45 關(guān)于 ASR和 ACR 調(diào)節(jié)器的進一步探討 圖 45 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的 simulink 仿真和起動波形圖 用計算出來的參數(shù)調(diào)節(jié)測定出的 VM模型，轉(zhuǎn)速，電流超調(diào)量都滿足要求。 6 得到系統(tǒng)的電流，轉(zhuǎn)速起動波形 ① 將給定調(diào)到最大，突加給定，在示波器上顯示轉(zhuǎn)速（nU)和電樞電流（iU)的起動波形，得到調(diào)整后系統(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)。 ③ 改變電機給定電壓到 ，將以上步驟重復(fù)。 5 測定兩條系統(tǒng)的靜特性曲線 ① 將整定后的參數(shù)調(diào)整好并記錄下來。 ② ACR的調(diào)整方式基本相同，主要通過調(diào)節(jié)電容值使電流的波形呈現(xiàn)矩形狀，達到準時間最優(yōu)控制的目的，電流超調(diào)量要控制在 5%以內(nèi) Ⅰ .先整定轉(zhuǎn)速再整定電流。 Ⅱ .系統(tǒng)須要穩(wěn)定運行，也就轉(zhuǎn)速不出現(xiàn)持續(xù)的等幅振蕩，否則整個系統(tǒng)的參數(shù)都會不斷振蕩。 ④ 通過調(diào)節(jié)負載使電樞電流穩(wěn)定在 大約，也就是額定工作點，然后調(diào)節(jié)速度反饋阻值，直到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 1450rpm處完成。 ② 將雙閉環(huán)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)按圖連接好，加入勵磁磁通和負載，反饋線也接好。 Ⅱ .調(diào)節(jié)反饋系數(shù)所用的給定電壓只是最大給定電壓的一半，這樣防止了過大的電流沖擊系統(tǒng)，它的依據(jù)是傳感器的輸入輸出關(guān)系一定是基本線性的。 + + + M TG + + RP2 n U*n R0 R0 Uc Ui TA L Id Ri Ci Ud + + R0 R0 Rn Cn ASR ACR LM GT V RP1 Un U*i LM UPE 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 29 3 調(diào)節(jié)好電流反饋系數(shù)? ① 計算電流內(nèi)環(huán)的反饋系數(shù) dmimIU*?? ② 將手動給定接入 ACR 的反向輸入端，ACR輸出端接晶閘管電源，電機不施加勵磁。 2 設(shè)定 ASR 的輸出限幅值 方法和步驟 1相同，只是限幅值不同，是5V。 ②計算 ACR的限幅值，等于最大控制電壓除以它對應(yīng)的電源放大系數(shù)Sctmm KUU ?Io ③調(diào)節(jié)運放反向端和輸出端所連的電阻 piR，直到運放輸出端輸出電壓恰好為預(yù)設(shè)的限幅值。 42 電流調(diào)節(jié)器的整定和電流內(nèi)環(huán)的校正，簡化 已經(jīng)計算得到的系統(tǒng)模型參數(shù)如下 電動勢系數(shù) eC 電源放大倍數(shù)sK/s 電磁時間常數(shù)lT/s 機電時間常數(shù)mT/s 失控時間（三相橋式）sT/s 電樞回路總電阻 R/? 48 表 41 模型參數(shù) 要求的性能指標和已知條件如下 性能指標 靜態(tài) 靜差率 %s 5% 調(diào)速范圍Ds 3 動態(tài) 輸入超調(diào)量%i? 5% 擾動超調(diào)量n 10% 已知條件 限幅值 最大速度給定*nmU 5V 最大電流給定*im 5V 電流反饋強度? 5V/ 速度反饋強度? 5V/1450rpm 濾波環(huán)節(jié) 調(diào)節(jié)起輸入電阻 ?? kRoi 20 ?? kon 20 調(diào)節(jié)器濾波電容 FCoi ? Fo ?? 表 42 性能指標 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 24 由 036 7s???? oisi TTT ?? rpmV? AVAV ??? 所以電流內(nèi)環(huán)簡化為 ))(( )1)(1( / ????? ? sssTsT RK il s? sRCT ioi 3600 ?????? ? 電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 ssKsW iiiACR ?? )1()( ?? 檢查電源電壓的抗擾能力 ??? ssTT il 查看抗擾能力表可知，可以滿足題目的要求 電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù) sTli ??? 要求起動超調(diào)量小于 5%，查表，取??iITK( I為電流環(huán) 開環(huán)增益） ?? ??? ssTK iI 所以電流調(diào)節(jié)器的開環(huán)增益為 ???s iIi K RK 得到電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 ssssW A C R )( 677)( ???? 電流內(nèi)環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)時間常數(shù) ? 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計