雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2025-06-23 00:12本頁面
【正文】 要求的跟隨和抗擾動(dòng)性能較好，選取系統(tǒng)開環(huán)傳函的中頻帶寬，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為同時(shí)求出轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為得到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為對于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器有 所以由中頻帶寬h=%，但實(shí)際上由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)飽和，%圖 42 轉(zhuǎn)速環(huán)的起動(dòng)波形圖轉(zhuǎn)速超調(diào)量得到計(jì)算出的轉(zhuǎn)速電流調(diào)節(jié)器參數(shù)ACR ASR 而在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中兩個(gè)調(diào)節(jié)器都是PI調(diào)節(jié)器，電路圖可以參考圖2344系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行整定計(jì)算得到理論的參數(shù)后，進(jìn)行simulink仿真發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流的超調(diào)量都滿足系統(tǒng)性能要求，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，對系統(tǒng)進(jìn)行整定。電流內(nèi)環(huán)的要求主要是快速跟隨，轉(zhuǎn)速外環(huán)的主要要求是抗擾動(dòng)，消除轉(zhuǎn)速靜差，由此確定內(nèi)環(huán)簡化為典型Ⅰ型系統(tǒng)，外環(huán)為典型Ⅱ型。綜上所述，模型的偏差是由于得到參數(shù)的實(shí)驗(yàn)和得到轉(zhuǎn)速的實(shí)驗(yàn)勵(lì)磁磁通不同帶來，這是可以接受的，因?yàn)閷?shí)際中勵(lì)磁磁通本來就會(huì)不斷改變。②改變電樞電阻，觀察轉(zhuǎn)速的變化圖35 改變電樞電阻后的電機(jī)起動(dòng)（空載/負(fù)載）可以看到，在存在負(fù)載時(shí)，電樞電阻偏大會(huì)降低最后的轉(zhuǎn)速，但是計(jì)算模型時(shí)的電阻只包括電樞內(nèi)阻，電抗阻值和電源內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)時(shí)還存在起動(dòng)電阻沒有完全切除的可能，所以電阻測量的偏差不是模型誤差的來源。③電源放大系數(shù)的非線性性帶來模型的偏差，由之前的模型計(jì)算可以看出，電阻和電感的測量都是相對精確的，但是測量計(jì)算得到的電源放大系數(shù)卻隨給定電壓的變化存在明顯的非線性性，這會(huì)導(dǎo)致模型中的電源端電壓和實(shí)驗(yàn)中的電源端電壓不一致，從而影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。晶閘管整流器輸出的電源電壓較大時(shí)，也是電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候，對應(yīng)的給定電壓也較大，可以看到，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的模型仿真結(jié)果又較大的差異，可能有以下一些原因帶來了模型偏差 ①實(shí)驗(yàn)中勵(lì)磁磁通可能改變了，導(dǎo)致測量轉(zhuǎn)速時(shí)的勵(lì)磁磁通和建立模型某一參量時(shí)的勵(lì)磁磁通不相匹配，也就是說在這一模型中電動(dòng)勢系數(shù)是不合適的。線性區(qū)平均表36 的線性化(5) 直接測量得到的量平波電抗器直流電阻/平波電抗器電感/電樞電感/758318 測得平波電抗器的電阻后就可以得到電樞回路的總電阻 由直接測量得到的兩個(gè)電感值和電樞回路總電阻就可以得到電機(jī)的電磁時(shí)間常數(shù) (6) 示波器采集到的轉(zhuǎn)速時(shí)間波形圖 31 突加給定后的電機(jī)電流響應(yīng)由以上的波形圖可以大致求出系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)求出陰影部分的面積為縱坐標(biāo)一格代表 機(jī)電時(shí)間常數(shù)為綜上，典型話后系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的系數(shù)為電動(dòng)勢系數(shù)電源放大倍數(shù)電磁時(shí)間常數(shù)機(jī)電時(shí)間常數(shù)失控時(shí)間（三相橋式） 表37 模型參數(shù)的取值系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖為圖32 VM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖33系統(tǒng)模型仿真和誤差分析 利用求取電動(dòng)勢系數(shù)的轉(zhuǎn)速給定表和，不同電樞電流對應(yīng)的電源放大系數(shù)表可以對已經(jīng)建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)，雖然求電源放大系數(shù)時(shí)沒有加入勵(lì)磁磁通，電機(jī)沒有轉(zhuǎn)速，但鑒于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速帶來的反電動(dòng)勢不影響電源環(huán)節(jié)的輸入輸出，所以和的關(guān)系是可以使用的。在的關(guān)系中表現(xiàn)為兩者的斜率，這個(gè)斜率應(yīng)該隨著的增加而先變大后變小，但在為1V時(shí)出現(xiàn)了一些反復(fù)，這應(yīng)該是由于測量過程中的誤差帶來的。此外實(shí)驗(yàn)區(qū)線中的線性區(qū)也遠(yuǎn)不如期望曲線那樣直。通常系統(tǒng)工作在死區(qū)和飽和區(qū)中間的線性區(qū)內(nèi)。但是實(shí)驗(yàn)時(shí)求取的電樞電流不夠精確，導(dǎo)致求不出精確的電源內(nèi)阻，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電源內(nèi)阻在10~20之間，所以所得的電阻值可以勉強(qiáng)使用。 原始數(shù)據(jù)中的和建立模型后仿真得到的結(jié)果又較大差異，這一點(diǎn)有可能是勵(lì)磁變化導(dǎo)致的，在后面的模型偏差分析中會(huì)做較詳細(xì)的討論。電動(dòng)勢系數(shù)直接反映了勵(lì)磁的強(qiáng)弱，實(shí)驗(yàn)中沒有改變勵(lì)磁回路的電阻，所以這個(gè)電動(dòng)勢系數(shù)是一直適用的。突加給定的轉(zhuǎn)速變化圖表31 各模型參數(shù)的測量方法32模型測定實(shí)驗(yàn)的計(jì)算分析(1) 測量參數(shù)測量結(jié)果1測量結(jié)果2測量結(jié)果3平均值標(biāo)準(zhǔn)差 相對偏差%%%表32 電樞內(nèi)阻的測量結(jié)果測量結(jié)果的不同主要是由于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的偏心，導(dǎo)致?lián)Q向片和電樞間接觸或緊或松，接觸電阻或小或大，實(shí)際電機(jī)運(yùn)行中還存在氣隙偏心等問題，但是只要對電樞電阻的影響小于就可以忽略。電感內(nèi)阻電樞回路總電阻電磁時(shí)間常數(shù)用電感表測出電樞回路的總電感再除以總電阻，即，否則就會(huì)偏小，相當(dāng)于并聯(lián)了其他電感電樞電感平波電感電樞回路總電阻機(jī)電時(shí)間常數(shù)連上勵(lì)磁回路，斷開負(fù)載回路，突加給定使電機(jī)的峰值電樞電流達(dá)到堵轉(zhuǎn)電流（），記錄轉(zhuǎn)速n和時(shí)間t的波形圖，利用以下公式可以計(jì)算出機(jī)電時(shí)間常數(shù)1. 分別為堵轉(zhuǎn)電流和空載時(shí)的電流。電樞電流電源端電壓給定電壓平波電感內(nèi)阻不通電的情況下，用萬用表直接測電感的阻值。2. 記錄每一次測出數(shù)據(jù)時(shí)的電流。電源端電壓電機(jī)轉(zhuǎn)速電源等效內(nèi)阻斷開勵(lì)磁回路，（），改變電樞串聯(lián)回路的阻值，得到兩組端電壓和電樞電流的值1. 勵(lì)磁回路和負(fù)載回路要斷開。2. 不需要關(guān)心電樞電流的前提是測量幾組數(shù)據(jù)時(shí)電樞回路的電阻不能改變，特別是串接的起動(dòng)電阻。2. 三次測量的差值反映了電機(jī)制作的規(guī)整度，主要收電機(jī)的轉(zhuǎn)軸偏離中心程度和換向片和電刷的接觸電阻。再計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例增益和時(shí)間常數(shù) 從而得到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的電阻和電容值第三章 模型參數(shù)測定和模型建立31系統(tǒng)模型參數(shù)測定實(shí)驗(yàn)步驟和原理名稱測量方法注意事項(xiàng)實(shí)測值電樞內(nèi)阻接通電源，施加給定，使電樞電流保持在1A，但是斷開勵(lì)磁回路和負(fù)載回路，在電機(jī)靜止的狀態(tài)下，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，在互成夾角的三點(diǎn)測出電樞內(nèi)阻的大小，然后取平均值。24轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 首先要對電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行簡化，忽略反電動(dòng)勢的影響，再將內(nèi)環(huán)等效為單位負(fù)反饋，進(jìn)行小慣性環(huán)節(jié)近似處理，可以得到 圖22 電流內(nèi)環(huán)的簡化其中 和 一般都比小得多，可以近似為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為設(shè)計(jì)出電流調(diào)節(jié)器后將電流環(huán)作等效處理 而內(nèi)環(huán)可以簡化為典型Ⅰ型環(huán)節(jié)，從而在穩(wěn)態(tài)性能上得到電流無靜差，在暫態(tài)性能上有較強(qiáng)的跟蹤能力。 這些
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