【正文】 統(tǒng)的降階近似處理 ? 降階處理：忽略高次項(xiàng) ? 近似條件 1123 ????? csKcsbsasK),1mi n(31c acb?? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 3）低頻段大慣性環(huán)節(jié)的近似處理 ? 當(dāng)系統(tǒng)中存在一個(gè)時(shí)間常數(shù)特別大的慣性環(huán)節(jié)時(shí)，可以近似地將它看成是積分環(huán)節(jié)。 ?? TssKsW)(1111)(39。 ? 兩種典型系統(tǒng)的比較 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? 典型 I型系統(tǒng)： 跟隨性能指標(biāo) 與參數(shù)之間的關(guān)系 抗擾性能指標(biāo) 與參數(shù)之間的關(guān)系 ? 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)： 跟隨性能指標(biāo) 與參數(shù)之間的關(guān)系 抗擾性能指標(biāo) 與參數(shù)之間的關(guān)系 )1()1()(2 ???TsssKsW ?)1()( ?? TssKsW 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 1）高頻段小慣性環(huán)節(jié)的近似處理 當(dāng)系統(tǒng)有 一組小慣性群 時(shí)， 在一定的條件下 ，可以將它們近似地看成是 一個(gè)小慣性環(huán)節(jié) ，其時(shí)間常數(shù)等于 小慣性群中各時(shí)間常數(shù)之和 。 ?典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的超調(diào)量相對較大，抗擾性能卻比較好。 bCC /m a x? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ?典型 I型系統(tǒng)和典型 Ⅱ 型系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)誤差上有區(qū)別。而 跟隨性指標(biāo) 中 … ? 但是，當(dāng) h5時(shí)，由于振蕩次數(shù)的增加， h再小，恢復(fù)時(shí)間反而拖長了。 ? 計(jì)算典型 Ⅱ 型系統(tǒng)參數(shù)公式： 122?? hhc??211?? hc??hT??11??21)(1212 2212111hhThKc??????? ??????ccchhh ????? 2121221 ?????? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 1）動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo) ? 按 Mr最小準(zhǔn)則選擇調(diào)節(jié)器參數(shù)，典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ? 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) )1(1)21()1()1()(2222 ???????Tssh T sThhTsssKsW ?112121)1(21)1()1(21)(1)()(22233222222????????????????h T ssThhsThhh T sh T sThhTssh T sThhsWsWsW cl 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? 當(dāng) R(t)為單位階躍函數(shù)時(shí)， ，則 ssR1)( ?]11212[1)(222332???????h T ssThhsThhsh T ssC 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) h 3 4 5 6 7 8 9 10 ? tr / T ts / T k % 3 % 2 % 2 % 1 % 1 % 1 % 1 % 1 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo) (按 Mrmin準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系 ) 以 h=5的動(dòng)態(tài)跟隨性能比較適中。 系統(tǒng)相角穩(wěn)定裕度為： τ比 T大得越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度就越大 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) Tcc ???? a r c t a na r c t a n ??中頻寬： 表示了斜率為 20dB/sec的中頻的寬度 選擇頻域參數(shù) h，就相當(dāng)于選擇參數(shù) τ 12??? ??Th 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 改變 K相當(dāng)于使開環(huán)對數(shù)幅頻特性上下平移，相當(dāng)于改變特性的剪切頻率。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) Ⅱ 型系統(tǒng) ? 開環(huán)傳遞函數(shù)和結(jié)構(gòu)圖 典型 II型系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) T也是控制對象固有的，而待定的參數(shù)有兩個(gè)： K 和 ? 。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電流環(huán)的在電壓擾動(dòng)作用下的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 電壓擾動(dòng)作用點(diǎn)前后各有一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)， 采用 PI調(diào)節(jié)器，則有電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖為： )(sWA CR?雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)電流環(huán)內(nèi)的抗電壓擾動(dòng)性能分析 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) RKTTTTls????221電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu) R=0，輸出量為 ΔC 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1)()1()1()1()1()(2221111????????sTKsWsTssKsTKssKsW sp ???系統(tǒng)開環(huán)傳函： )1()1(1)1()1()()()(121221121 ?????????TssKsTsKKsTKsTssKsWsWsW ?1 /psK K K ??2T? ? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在階躍擾動(dòng)下， ，得到 在選定 KT=， 經(jīng)過拉普拉斯反變換，可得擾動(dòng)輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)表達(dá)式： sFsF ?)())(1()1(11)()(1)()(2222122212KsTssTTsFKTsKKssTFKsWsWsWsFsC????????????)122)(1()1(2)(2222?????TssTsTTsTFKsC? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ]2s i n2c os)1()1[(1222)(2/2//22 2TtmeTtememmmmFKtCTtTtTt???????????121 ??TTm式中 為控制對象中小時(shí)間常數(shù)與大時(shí)間常數(shù)的比值。 ? 典型 Ⅰ 型系統(tǒng)已經(jīng)規(guī)定了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析它的抗擾性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素是 擾動(dòng)作用點(diǎn) 。 典型 Ⅰ 型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 具體選擇參數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工藝要求選擇參數(shù)以滿足性能指標(biāo)。 % 176。 % 176。 ? 二階系統(tǒng)的性質(zhì) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 由于在典 型 I型 系統(tǒng)中 KT 1，得 ? 。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 1）動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo) 典型 Ⅰ 型系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 式中， 2222 21)1(1)1()(1)()(nnnclssTKsTsTKTssKTssKsWsWsW????????????????TKn ??KT121??—— 無阻尼時(shí)的自然振蕩角頻率（固有角頻率）； —— 阻尼比，或稱衰減系數(shù) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? ? 1，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是欠阻尼的振蕩特性， ? ? ? 1，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是過阻尼的單調(diào)特性； ? ? = 1，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是臨界阻尼。 在選擇參數(shù) K時(shí)，須在快速性與穩(wěn)定性之間取折衷。設(shè)計(jì)時(shí)，需要按照性能指標(biāo)選擇參數(shù) K 的大小。 )1()( ?? TssKsW開環(huán)傳函： 結(jié)構(gòu)圖： 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? 參數(shù)： 開環(huán)傳遞函數(shù)包含兩個(gè)參數(shù)： 開環(huán)增益 K 和 時(shí)間常數(shù) T 。 ?高頻段衰減越快，即高頻特性的負(fù)分貝值越高，說明系統(tǒng)的抗高頻噪聲干擾的能力越強(qiáng)。 ?截止頻率（剪切頻率） ?c 越高，則系統(tǒng)的快速性越好。 ? 因此，為了保證穩(wěn)定性和較好的穩(wěn)態(tài)精度， 多選用 I型和 II型系統(tǒng) 。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? 典型系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)都可以表示成 ????????njjrmiiCsTssKsHsGsGsW110)1()1()()()()(? 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? 分母中的 sr項(xiàng)表示該系統(tǒng)在 s= 0處有 r重極點(diǎn)，或者說，系統(tǒng)含有 r個(gè)積分環(huán)節(jié)，稱作 r型系統(tǒng)。 ? 設(shè)計(jì)步驟 ? 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 。得到現(xiàn)成的公式和圖表來進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，設(shè)計(jì)過程被大大簡化。 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? 可能性 大多數(shù)現(xiàn)代的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)均可由低階系統(tǒng)近似。 ? 抗擾性能指標(biāo)：動(dòng)態(tài)降落和恢復(fù)時(shí)間。 ? 階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)：上升時(shí)間、超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。 轉(zhuǎn)速、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 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ? 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) ? 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法 ? 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器 ? 跟隨性能指標(biāo)：對給定輸入信號(hào) ? 抗擾性能指標(biāo)：對擾動(dòng)輸入信號(hào) 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 跟隨性能指標(biāo) ? 跟隨過程：描述在 R(t)作用下， C(t)的變化情況。 ? 當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載甚至堵轉(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。 ? 在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流。 ? 其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許的最大電流。 轉(zhuǎn)速、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 ? 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。