【正文】 ??t（ 313） ? ?2124 214 ???? ??? nc? 超調(diào)量： 典型 I型系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo) %1 0 0e )1/π( 2 ?? ?? ???? 上升時(shí)間： （ 314） ? 峰值時(shí)間： （ 315） ? 當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)間在 ξ 、誤差帶為 177。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? ? ? ?? ? ? ?? ?2222 211111 nnncl ssTKsTsTKTssKTssKsWsWsW????????????????TKn ?? 典型 I型系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo) （ 312） KT121??? 典型 I型系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 式中： 自然振蕩角頻率 阻尼比 – ξ 1，欠阻尼振蕩特性； – ξ 1 ，過阻尼的單調(diào)特性； – ξ =1 ，臨界阻尼。 ? 只包含開環(huán)增益 K和時(shí)間常 T兩個(gè)參數(shù)，時(shí)間常數(shù) T往往是控制對(duì)象本身固有的 ，唯一可變的是開環(huán)增益 K，設(shè)計(jì)時(shí)，需控制性能指標(biāo)選擇參數(shù) K。 ? 作為典型的 I型系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為： ? ? ? ?1?? Tss KsW （ 310） 式中， T系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)， K系統(tǒng)的開環(huán)增益。由于 Ⅲ 型 (r=3)和 Ⅲ型以上的系統(tǒng)很難穩(wěn)定，而 0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度低。 ? 為了使系統(tǒng)對(duì) 階躍給定 無穩(wěn)態(tài)誤差，不能使用 0型系統(tǒng) (r=0)，到少是 I型系統(tǒng) (r=1)；當(dāng)給定是 斜坡輸入 時(shí)，則要求是 Ⅱ 型系統(tǒng) (r=2)才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無差。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)步驟： – 第一步：選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)滿足 穩(wěn)態(tài) 精度； – 第二步：選擇調(diào)節(jié)器參數(shù)，以滿足 動(dòng) 態(tài)性 能指標(biāo)。 ? 調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法所遵循的原則： – 概念清楚、易懂； – 計(jì)算公式簡(jiǎn)明、好記； – 不僅給出參數(shù)計(jì)算的公式，而且指明參數(shù)調(diào)整的方向； – 能考慮 飽和非線性 控制的情況，同樣給出簡(jiǎn)單的計(jì)算公式； – 適用于各種可以簡(jiǎn)化成典型系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)。 根據(jù)表 31確定參數(shù) K和 T ? ? ? ?1?? Tss KsW? ? ? ? ? ?sWsWsW A C R 被控對(duì)象??（ 被控對(duì)象 對(duì)快速性和穩(wěn)定性的要求 ）確定電流調(diào)節(jié)器的類型（ PI）。 3)最大動(dòng)態(tài)降落時(shí)間 tm：從階躍擾動(dòng)作用開始，到輸出量達(dá)到最大偏移量所需的時(shí)間，稱為最大動(dòng)態(tài)降落時(shí)間。 2%)范圍之內(nèi)所需的時(shí)間，稱為恢復(fù)時(shí)間。 2)恢復(fù)時(shí)間 tv：從階躍擾動(dòng)作用開始，到輸出量恢復(fù)到新穩(wěn)態(tài)值 C∞2 之差進(jìn)入某基準(zhǔn)量 Cb的177。5%( 或177。2% )%10 0m a x ?????CCC?、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 抗擾性能指標(biāo) ? 當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行中，突加一個(gè)使輸出量降低 (或上升 )的擾動(dòng)量 F之后，輸出量由降低 (或上升 )到恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值的過渡過程就是一個(gè)抗擾過程； ? 常用的抗擾性能指標(biāo)有： 動(dòng)態(tài)降落和恢復(fù)時(shí)間 。 C ∞Ott pC (t)t r t sC maxC ∞177。 2%允許范圍之內(nèi)所需的最小時(shí)間稱為調(diào)節(jié)時(shí)間，又稱過渡過程時(shí)間。 3)調(diào)節(jié)時(shí)間 ts：在階躍響應(yīng)中，輸出衰減到與穩(wěn)態(tài)值之差進(jìn)入 177。 峰值時(shí)間 超調(diào)量， 表示系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性 %10 0m a x ?????CCC?調(diào)節(jié)時(shí)間， 既反映快速性，又映穩(wěn)定性 跟隨性能指標(biāo) 1)上升時(shí)間 tr：在階躍響應(yīng)中，輸出量從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值 C∞ 所需的時(shí)間稱為上升時(shí)間，它反映動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性。2% ) 跟隨性能指標(biāo) ? 以輸出量的初始值為零，給定信號(hào)階躍變化下的過渡過程作為典型的跟隨過程； ? 此跟隨過程的輸出量動(dòng)態(tài)響應(yīng)稱為階躍響應(yīng)； ? 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 。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) C ∞O tt pC (t)t r t sC maxC ∞177。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。 Δ Uβ可以通過外環(huán)抑制干擾，但遠(yuǎn)水不解近渴 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過程分析 1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程分析 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)速很快地跟隨給定電壓變化，如果采用 PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差； ? 對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用； ? 其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許的最大電流。 直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)抗擾性能 ＋－U n*WK sI dLαI d n＋－T s + 1ASR＋ 1/Rs T l + 1s＋ Rm sT1eC(s) W ACR (s)β－U nU i*U iU c U d0E、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過程分析 2)抗電網(wǎng)壓擾動(dòng) 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程分析 動(dòng)態(tài)抗擾性能分析 ? 電壓波動(dòng)可以通過 電流反饋 得到比較及時(shí)的調(diào)節(jié)，使抗擾性能得到改善； ? 在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速變化會(huì)比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程分析 起動(dòng)過程分析 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過程分析 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程分析 動(dòng)態(tài)抗擾性能分析 ? 雙閉環(huán)系統(tǒng)與單閉環(huán)系統(tǒng)的差別在于多了一個(gè)電流反饋環(huán)和電流調(diào)節(jié)器，具有比較滿意的動(dòng)態(tài)性能； ? 對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)，另一個(gè)重要的動(dòng)態(tài)性能是抗擾性能：包括抗負(fù)載擾動(dòng)和抗電網(wǎng)擾動(dòng)； ? 閉環(huán)系統(tǒng)的抗擾能力與其作用點(diǎn)的位置有關(guān)。 ? 起動(dòng)過程中采用 恒流控制 ，是時(shí)間最優(yōu)控制。 – 轉(zhuǎn)速超調(diào)； ? 采用 PI調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速必然會(huì)有超調(diào)，如果不允許超調(diào)，要采用其它措施。 ? 在第 III階段中， ASR和 ACR都不飽和，電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)。 Id基本保持在 Idm，電動(dòng)機(jī)加速到給定值 n* 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程分析 起動(dòng)過程分析調(diào)節(jié)器始終保持在飽和狀態(tài)，轉(zhuǎn)速環(huán)仍相當(dāng)于開環(huán)工作，系統(tǒng)表現(xiàn)為使用 調(diào)節(jié)器的電流閉環(huán)控制；電流調(diào)節(jié)器的給定值就是 調(diào)節(jié)器的飽和值 ，基本上保持電流 不變；電流閉環(huán)調(diào)節(jié)的擾動(dòng)是電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，它是一個(gè)線性漸增的 斜坡 擾動(dòng)量，系統(tǒng)做不到無靜差，而是 略低于 。此時(shí) Id=Idm， Ui=U*im。 I d nOtI dmnI dLI dm、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過程分析 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程分析 起動(dòng)過程分析 ? 電流 Id從零增長(zhǎng)到 Idm，然后在一段時(shí)間內(nèi)維持其值等于 Idm不變，以后又下降并經(jīng)調(diào)節(jié)后到達(dá)穩(wěn)態(tài)值 IdL； ? 轉(zhuǎn)速波形先是緩慢升速，然后以恒加速上升，產(chǎn)生超調(diào)后，到達(dá)給定值 n*； ? 起動(dòng)控制分為 電流上升 、 恒流升速 和 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 三個(gè)階段； ? 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在此三個(gè)階段中經(jīng)歷了不飽和、飽和以及退飽和三種情況。 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性 2. 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖與參數(shù)計(jì)算 穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算 0n*n nnUU ?? ???dLdi*i IIUU ?? ???sdL*nesdesd0c /KRIUCKRInCKUU ????? ?（ 33） （ 34） （ 35） ? 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間有下列關(guān)系： 、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性 m ax*nmnU??2. 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖與參數(shù)計(jì)算 穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)