【正文】 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 。 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 PI參數(shù)按照： 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 ?KT設定 ?KTPI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 ?KT 轉速、電流反饋控制直流調(diào)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(diào)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(shù)設置為 2 轉速、電流反饋控制直流調(diào)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(diào)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(diào)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。 ．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(diào)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。 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真 ? 采用了轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)，設計者要選擇 ASR和 ACR兩個調(diào)節(jié)器的 PI參數(shù)，有效的方法是使用調(diào)節(jié)器的工程設計方法。好在反電動勢的影響只會使轉速超調(diào)量更小，不考慮它并無大礙。 反電動勢的動態(tài)影響對于電流環(huán)來說是可以忽略的。 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(diào)速系統(tǒng)的設計 注意： （ 1）轉速的退飽和超調(diào)量與穩(wěn)態(tài)轉速有關?？梢岳玫湫?II型系統(tǒng)抗擾性能指標來計算退飽和超調(diào)量。 這不是按線性系統(tǒng)規(guī)律的超調(diào)，而是經(jīng)歷了飽和非線性區(qū)域之后的超調(diào)，稱作“退飽和超調(diào)” 。 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 3．轉速調(diào)節(jié)器退飽和時轉速超調(diào)量的計算 當轉速超過給定值之后，轉速調(diào)節(jié)器 ASR由飽和限幅狀態(tài)進入線性調(diào)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 。 （ 1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件 （ 2）轉速環(huán)小時間常數(shù)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(diào)速系統(tǒng)的設計 1313 1 ?????? ?sTTlm5 計算調(diào)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(diào)速系統(tǒng)的設計 6 校核轉速超調(diào)量 當 h=5時，由 查表 得， σn%=%，不能滿足設計要求。 （ 3）轉速環(huán)小時間常數(shù)。 由例題 31，已取KITΣi=，則 （ 2）轉速濾波時間常數(shù)。 試按工程設計方法設計轉速調(diào)節(jié)器，并校驗轉速超調(diào)量的要求能否得到滿足。 nNK ?、需要確定兩個參數(shù)： 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 模擬式 轉速 調(diào)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(diào)節(jié)器的給定電壓。 ? ASR采用 PI調(diào)節(jié)器 ssKsWnnnAS R ?? )1()( ??Kn — 轉速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； ? n — 轉速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 轉速環(huán)的簡化及近似處理： 電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)作為轉速環(huán)上的一個傳遞函數(shù) 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 等效成單位負反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理 ? 把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號改成 U*n(s)/?， ? 把時間常數(shù)為 1 / KI 和 Ton 的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并 onIn TKT ???1 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 ? 在負載擾動點之前必須含有一個積分環(huán)節(jié)，才能實現(xiàn)系統(tǒng)無靜差。 ? 電流環(huán)開環(huán)增益：要求 取 KiTΣi= ? ACR的比例系數(shù)為 350 03 ???? iI TK01 5 ????????siIi KRKK5%i? ? 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 4）校驗近似條件 ? 電流環(huán)截止頻率 ωci=KI= （ 1）校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 （ 2）校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件 （ 3）校驗電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 9 60 0 1 13 1 ci1 ????? ?sTs 1313 ci1 ?????? ?sTTlm 131131ci1 ?????? ?sTT ois 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 5）計算調(diào)節(jié)器電阻和電容 取 ，則有： ?? kR 400????? kRKR ii FFRCiii ?? 1040 63 ???????FFRTC ioi ? 6300 ??????? ?取 40kΩ 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 取 取 2．轉速調(diào)節(jié)器的設計 轉速調(diào)節(jié)器的設計和電流調(diào)節(jié)器的設計過程和思路完全相同。 ? 檢查對電源電壓的抗擾性能： 查表： 典型 I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標都是可以接受的。 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 2）選擇電流調(diào)節(jié)器結構 ? 要求 σi≤5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，按典型 I型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器。 ? 電流濾波時間常數(shù)： Toi=2ms=。 111)()()(*???sKsWsUsIIc l iid ??雙慣性環(huán)節(jié) 較小時間常數(shù)的 一階慣性環(huán)節(jié) 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 例題 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電路，基本數(shù)據(jù)如下： 直流電動機： 220V， 136A， 1460r/min，Ce=，允許過載倍數(shù) λ=； 晶閘管裝置放大系數(shù)： Ks=40； 電樞回路總電阻： R= ； 時間常數(shù)： Tl=， Tm=； 電流反饋系數(shù)： β=（ ≈10V/）。 含給定濾波與反饋濾波的 PI型電流調(diào)節(jié)器 0RRK ii ?iii CR??oioi CRT 041?? 電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn) 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 ? 電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)： 111)1(1)1(/)()()(2*???????????sKsKTsTsKsTsKsUsIsWIIiiIiIidc l i?電流環(huán)在整個系統(tǒng)中的作用 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 采用高階系統(tǒng)的降階近似處理方法，忽略高次項，可降階近似為： 降價近似條件為 式中， ω—— 轉速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 ? 系統(tǒng)設計原則 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 Toi—— 電流反饋濾波時間常數(shù)； Ton—— 轉速反饋濾波時間常數(shù) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖 ? 系統(tǒng)設計對象 增加了濾波環(huán)節(jié)，包括電流濾波、轉速濾波和兩個給定信號的濾波環(huán)節(jié)。 )1()1()(221b ???sTsTsKsW ?)1)(1()1()(21a ????sTsTssKsW ? 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 按工程設計方法設計轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器 1 電流調(diào)節(jié)器設計 2 轉速調(diào)節(jié)器設計 3 轉速調(diào)節(jié)器退飽和時轉速超調(diào)量計算 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 先內(nèi)環(huán)后外環(huán) 。 ?? Tss KsW有三個小慣性環(huán)節(jié)，其近似處理的表達式是 近似的條件為： 1)(1)1)(1)(1(1321321 ??????? sTTTsTsTsT133221131TTTTTTc ???? 轉速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 （ 2）高階系