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-文庫(kù)吧資料
2025-06-12 17:36本頁(yè)面
【正文】 2－ 14 采用“振蕩指標(biāo)法”中的閉環(huán)幅頻特性峰值 rM 最小準(zhǔn)則，可以找到 h 和 c? 兩個(gè)參數(shù)之間的一種最佳配合，122 ??h hc??、211 ??hc??， 確定了 h 和 c? 之后，則 hT?? ，222211 2 12 1)1(2 1 ThhhhThK c ???????? ???。所不同的是，待定的參數(shù)有兩個(gè)： K 和 ? 。 表 23 典型 I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與 參數(shù)的關(guān)系 (控制結(jié)構(gòu)和擾動(dòng)作用點(diǎn)如圖 215所示，已選定的參數(shù)關(guān)系 KT=) 221 TTTTm ?? 51 101 201 301 %100max ?? bCC % % % % Ttm/ Ttv/ 由表 23 中的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)控制對(duì)象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)相距較大時(shí)，動(dòng)態(tài)降落減小，但恢復(fù)時(shí)間卻拖得較長(zhǎng)。 5% bC 時(shí)的恢復(fù)時(shí)間 vt 也用 T的倍數(shù)表示。 )a)b0)(?sR )(2sW)(1sW)(sF)()( sCsC ??)(sN)(11sW )(sW)(sC?典型 I型系統(tǒng) )(sF2－ 13 在階躍擾動(dòng)sFsF ?)(下， ))(1()1(11)()(1)()(2222122212KsTssTTsFKTsKKssTFKsWsWsWsFsC????????????? 當(dāng) ?KT ，則)122)(1( )1(2)( 222 2 ??? ??? TssTsT TsTFKsC， 階躍擾動(dòng)后輸出變化量的動(dòng)態(tài)過(guò)程函數(shù)， ]2s i n2c os)1()1[(122 2)( 2/2//2 2 2 TtmeTtememmm mFKtC TtTtTt ??? ???????? 式中 121 ??TTm —— 控制對(duì)象中小時(shí)間常數(shù)與大時(shí)間常數(shù)的比值。將擾動(dòng)作用 )(sF 前移到輸入作用點(diǎn)上，即得圖 214b所示的等效結(jié)構(gòu)圖。 截止頻率 c? 2． 典型 I型系統(tǒng)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 圖 214a是在擾動(dòng)量 F作用下的典型 I型系統(tǒng)，其中， )(1 sW 是擾動(dòng)作用點(diǎn)前面部分的傳遞函數(shù)，后面部分是 )(2 sW ，于是)1()()()( 21 ??? Tss KsWsWsW。 176。 176。 欠阻尼二階系統(tǒng)在零初始條件下的階躍響應(yīng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)： 2－ 12 超調(diào)量： %100% )1/( 2 ?? ?? ???? e ，上升時(shí)間： )a rc c os(12 2 ???? ??? Tt r， 峰值時(shí)間：21 ?????npt 。 由于過(guò)阻尼特性動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，一般把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成欠阻尼狀態(tài)，即 10 ??? 。 參數(shù) K 、 T 與標(biāo)準(zhǔn)形式中的參數(shù) n? 、 ? 之間的換算關(guān)系如下TKn ??，KT121??，且 Tn 21???。 圖 2－ 13 不同 K值時(shí)典型 I型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性 典型 I型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 （ 1）穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo) 不同輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差：在階躍輸入下的 I型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)是無(wú)差的，但在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差，且與 K值成反比，在加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為 ? 。 2%） CNNO ttm tv Cb 2－ 11 ccK ?? lg20)1lg( l g20lg20 ??? ，所以 cK ?? （當(dāng) Tc 1?? 時(shí)）。 2%） ?C??CCmaxmaxC?C0 tO tr ts )(tCmaxC?1?C2?C177。由圖中的特性可知177。 其中，時(shí)間常數(shù) T在實(shí)際系統(tǒng)中往往是控制對(duì)象本身固有的，能夠由調(diào)節(jié)器改變的 只有開(kāi)環(huán)增益 K，也就是說(shuō)， K是唯一的待定參數(shù)。常用的抗擾性能指標(biāo)為動(dòng)態(tài)降落和恢復(fù)時(shí)間。 跟隨性能指標(biāo) 常用的階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)有上升時(shí)間、超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間，圖 211。 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)包括對(duì)給定輸入信號(hào)的跟隨性能指標(biāo)和對(duì)擾動(dòng)輸入信號(hào)的抗擾性能指標(biāo)。 )(sR )1( ?Tss K )(sCdB/dec dB/dec 2－ 9 典型Ⅱ型系統(tǒng) 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為)1( )1()( 2 ??? Tss sKsW ?，閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性示于圖 210，中頻段也是以 20? dB/dec的斜率穿越零分貝線。 a) b) 圖 2－ 9 典型 I型系統(tǒng) 典型 I型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)數(shù)幅頻特性的中頻段以 20? dB/dec的斜率穿越零分貝線，只要參數(shù)的選擇能保證足夠的中頻帶寬度，系統(tǒng)就一定是穩(wěn)定的，且有足夠的穩(wěn)定裕量。 典型 I型系統(tǒng) 典型 I型系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為)1()( ?? Tss KsW， T — 系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)； K — 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益。 0型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度低，而Ⅲ型和Ⅲ型以上的系統(tǒng)很難穩(wěn)定。 在選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)時(shí)，采用少量的典型系統(tǒng)，它的參數(shù)與系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)系都已事先找到，就使設(shè)計(jì)方法規(guī)范化，大大減少了設(shè)計(jì)工作量。 工程設(shè)計(jì)方法的基 本思路 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)過(guò)程分作兩步： ? 1/Ce U*n n Ud0 Un + ASR 1/R Tl s+1 R Tms Id Ks Tss+1 ACR ? U*i Ui E 2－ 8 第一步，先選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)滿足所需的穩(wěn)態(tài)精度。 可能性 : 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)可由低階系統(tǒng)近似，事先研究低階典型系統(tǒng)的特性，將實(shí)際系統(tǒng)校正成典型系統(tǒng)，設(shè)計(jì)過(guò)程就簡(jiǎn)便多了。這個(gè)作用對(duì)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來(lái)說(shuō)是十分重要的。 (4) 當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。 (2) 對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。 (3) 其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。 ? 1/Ce U*n n Ud0 Un + ASR 1/R Tl s+1 R Tms Ks Tss+1 ACR ? U*i Ui E Id 2－ 7 圖 2－ 8 抗電網(wǎng)電壓波動(dòng) 轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用 1. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 (1) 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很快地跟隨給定電壓 *nU 變化 , 穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用 PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。 圖 2－ 7 抗負(fù)載擾動(dòng) 抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng) 電網(wǎng)電壓變化對(duì)調(diào)速系統(tǒng)也產(chǎn)生擾動(dòng)作用，圖 28。主要是抗負(fù)載擾動(dòng)和抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的性能。 動(dòng)態(tài)抗擾性能分析 一般來(lái)說(shuō)，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動(dòng)態(tài)性能。在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)， ASR和 ACR都不飽和， ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而 ACR則力圖使 dI 盡快地跟隨其給定值 *iU 。此后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始在負(fù)載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在 43~tt 時(shí)間內(nèi)，dI dLI? ，直到穩(wěn)定
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