【正文】 大飽和值上，與此同時(shí)電樞電流為最大值，從而電動機(jī)在加速過程中始終保持在最大轉(zhuǎn)矩和最大加速度，使起、制動過渡時(shí)間最短。通常，隨動系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)以跟隨性能為主，而調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主。設(shè)計(jì)完電流環(huán)后，就把電流環(huán)等效成一個(gè)小慣性環(huán)節(jié)，作為轉(zhuǎn)速環(huán)的一個(gè)組成部分，然后用同樣的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)。每一閉環(huán)都設(shè)有本環(huán)的調(diào)節(jié)器，構(gòu)成一個(gè)完整的閉環(huán)系統(tǒng)。 總體方案直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)屬于多環(huán)控制系統(tǒng)。這樣將使系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)過程簡便、明確且具有一定的準(zhǔn)確性。其確定的方法有兩種：一種是動態(tài)校正法，由于該法必須同時(shí)解決穩(wěn)、準(zhǔn)、快、抗干擾等各方面相互有矛盾的靜、動態(tài)性能要求，比較麻煩；因而本設(shè)計(jì)采用另一種方法，工程設(shè)計(jì)法。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)抗擾性能2 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)方案確定在直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電動機(jī)、晶閘管觸發(fā)和整流裝置都可按負(fù)載的工藝要求來選擇和設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)速和電流反饋系統(tǒng)可以通過穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算得到。② 抗電網(wǎng)電壓擾動 從靜特性上看，在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動被包圍在電流環(huán)內(nèi)（）它的影響還未波及到轉(zhuǎn)速就被電流環(huán)所抑制。為了減小動態(tài)轉(zhuǎn)速降（升），在設(shè)計(jì)ASR時(shí)，必須要求系統(tǒng)具有較好的抗擾性能。① 抗負(fù)載擾動 ，負(fù)載擾動作用在電流環(huán)外，轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器產(chǎn)生抗擾作用。但是ASR處于主導(dǎo)地位，它使轉(zhuǎn)速迅速趨于給定值，并使系統(tǒng)穩(wěn)定；而ACR的作用是使Id盡快的跟隨ASR的輸出Ui變化，也就是說，電流內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)過程是由轉(zhuǎn)速外環(huán)支配的，是一個(gè)電流隨動子系統(tǒng)。但是，在IdIL的一段時(shí)間內(nèi)（即t2t3）時(shí)間內(nèi)，dn/dt0,電動機(jī)在負(fù)載阻力下減速，直至系統(tǒng)達(dá)穩(wěn)態(tài)。在該階段開始時(shí)，即t2時(shí)刻，轉(zhuǎn)速已達(dá)給定值n1，ASR的給定電壓Un與反饋電壓Ufn相等，其輸入偏差為零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值Uim上，因此電動機(jī)仍在最大電流下繼續(xù)加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。這些都是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)予以考慮和解決的問題。這就要求ACR的積分時(shí)間常數(shù)和被控對象的時(shí)間常數(shù)T1要相互配合。由于ACR是PI調(diào)節(jié)器，因此要使它的輸出量線性增長，就必須使其輸入量偏差電壓△Ui保持為某一恒值，也就是說，Id應(yīng)略低于Idm。為了克服這個(gè)擾動量，Uc 和Ud也必須基本上線性增長，才能保持Id恒定。在這個(gè)階段中，ASR一直處于飽和狀態(tài)（因△Un未改變極性）,轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，其作用是輸出最大電流給定值Uim，系統(tǒng)表現(xiàn)為在恒值電流給定Uim作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id恒定（電流可能超調(diào)，也可能不超調(diào)，取決與ACR的結(jié)構(gòu)和參數(shù)），因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速及反電勢線性上升。② 第Ⅱ階段（t1t2）:恒流升速階段，即電動機(jī)保持最大電流作等加速啟動的階段。當(dāng)Id=Idm時(shí)，Ufi≈Uim,電流調(diào)節(jié)器ACR的作用使Id不再增長，第Ⅰ階段結(jié)束[1,9]。由于在啟動過程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三個(gè)階段，因此整個(gè)啟動過程分為三個(gè)階段，在圖中分別標(biāo)以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。（1） 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定時(shí)的啟動過程設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個(gè)重要目的是要獲得接近于理想啟動過程，因此有必要首先討論雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定時(shí)的啟動過程。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖Kn——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；τn——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性一般來說調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能主要指系統(tǒng)對給定輸入（階躍給定）的跟隨性能和系統(tǒng)對擾動輸入（階躍擾動）的抗擾性能而言。這時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為 （）電流反饋系數(shù) （）其中兩個(gè)給定電壓的最大值Unm和Uim由運(yùn)算放大器允許的最大輸入電壓決定。鑒于此，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算方法完全不同于單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)及其穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算由于轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)無靜差，因此，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)穩(wěn)態(tài)，且兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)， 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性圖 （）（） （）上述關(guān)系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上，轉(zhuǎn)速n由給定電壓Un決定，ASR的輸出Ui由負(fù)載電流IL決定，而控制電壓Uc的大小同時(shí)由n和Id決定，也就是由Un和IL決定。顯然，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性要比帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性好。由以上分析可知，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差；當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到Idm后表現(xiàn)為電流無靜差，使系統(tǒng)獲得過電流自動保護(hù)。這樣的下垂特性只適合于n≤n0的情況。穩(wěn)態(tài)時(shí) （）式中，最大電流Idm是由設(shè)計(jì)者選定的，取決與電動機(jī)所允許的最大過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度。（2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和時(shí)，ASR輸出達(dá)限幅值Uim，轉(zhuǎn)速環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。因此，由ASR的輸入偏差電壓△Un=0得 （） （）由ACR的輸入偏差電壓△Ui=0得 （）—A段。實(shí)際上，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器不會達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)好的飽和狀態(tài)，因此，對于靜特性來說，只需考慮轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和和不飽和兩種情況。一般有兩種狀態(tài)：飽和——輸出達(dá)限幅值；不飽和——輸出未達(dá)限幅值。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖α—為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；β—為電流反饋系數(shù) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性仍然表示系統(tǒng)轉(zhuǎn)速n與電流Id或轉(zhuǎn)矩Te的穩(wěn)態(tài)關(guān)系，即系統(tǒng)達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)n=f(Id)或n=f(Te)。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)及其靜特性 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖[8]。 系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器輸入、輸出電壓極性的確定在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，要構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流負(fù)反饋閉環(huán)，就必須使ASR、ACR的輸入信號Un與Ufn,Ui與Ufi的極性相反，怎樣確定這些信號的極性呢？在實(shí)際組成雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，要正確的確定上述信號的極性，必須首先考慮晶閘管觸發(fā)電路的移相特性要求，并決定ACR輸出電壓Uc的極性，然后根據(jù)ACR和ASR輸入端的具體接法（是同相輸入還是反相輸入）確定Ui和Un的極性，最后按照負(fù)反饋要求確定Ufi和Ufn的極性。調(diào)節(jié)器鎖零可以采用場效應(yīng)管來實(shí)現(xiàn)。必須注意，對于可逆調(diào)速系統(tǒng)，Un=0, Ufn≠0時(shí)，調(diào)節(jié)器不能鎖零，以保證調(diào)節(jié)器對其進(jìn)行制動停車控制。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)：Un=Ufn≠0，調(diào)節(jié)器鎖零解除，并處于正常工作狀態(tài)。停車時(shí)：Un=Ufn=0, 調(diào)節(jié)器鎖零,無輸出信號。（1） 系統(tǒng)處于停車狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)器必須鎖零；（2） 系統(tǒng)接到啟動指令或正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)器鎖零立即解除并正常工作。系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器鎖零是由零速鎖零電路來實(shí)現(xiàn)的。 調(diào)節(jié)器鎖零為使調(diào)速系統(tǒng)消除靜差，并改善系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，在系統(tǒng)中引入PI調(diào)節(jié)