【正文】 抗擾兩個方面的指標去衡量它的動靜態(tài)性能。轉(zhuǎn)速，電流反饋控制的調(diào)速系統(tǒng)是一種串級系統(tǒng)，所以其整定系統(tǒng)參數(shù)的方法也借鑒了一般串級系統(tǒng)的差別，但又有不同于一般串級系統(tǒng)的。實驗正值暑期實踐及國際交流周，我們將用兩周的時間來完成參數(shù)測定實驗，系統(tǒng)建模，調(diào)節(jié)器整定和系統(tǒng)投入運行。隨著離散控 制器及其理論的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論有了用武之地。 ?研發(fā)新型的電力電子器件，隨著電力電子器件走向耐高壓，大功率，高頻化和智能化，新型的電力拖動系統(tǒng)能擁有更可靠的性能，能適應(yīng)更極端的工作條件。 第二章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計理論 21 典型 Ⅰ 型和典型 Ⅱ 型系統(tǒng) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，無論是電機還是調(diào)節(jié)器都被看成一個拉普拉斯變換成的s域模型，這些環(huán)節(jié)通過串并聯(lián)合反饋連接在一起，構(gòu)成了系統(tǒng)，要對系統(tǒng)進行分析，就要先清楚一些典型系統(tǒng)的特性。 典型 Ⅰ 型的開環(huán)傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)為 )1()( ?? Tss KsW T, K分別為系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)和開環(huán)增益。 典型 Ⅰ 型的閉環(huán)傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)為 2222)( nnncl ssW ???? ??? TKn ?? 為系統(tǒng)的自然振蕩頻率 KT121??為系統(tǒng)的阻尼比 典型 Ⅰ 型的閉環(huán)傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)為 112121)(222332 ???????hTssTh hsTh hhTsscl h為斜率為20dB/dec的中頻段寬度。 22 系統(tǒng)的靜，動態(tài)性能指標 在控制系統(tǒng)中設(shè)置調(diào)節(jié)器是為了改善系統(tǒng)的靜，動態(tài)性能，而要衡量調(diào)節(jié)器的設(shè)置和調(diào)整是否恰當，就需要一些相應(yīng)的指標。為了構(gòu)造成低階的典型系統(tǒng)，需要做許多近似處理，包括， 當高頻段有幾個小時間常數(shù)（ 1T, 2…）時，用一個小時間常數(shù) T來代替，并且有 ???? 21 TTT 考察一般情況下的高階系統(tǒng) 1)( 23 ???? csbsas KsW 系統(tǒng)穩(wěn)定，即存在abc? 則忽略系統(tǒng)的高次項，將系統(tǒng)簡化為 11)(` ?? css 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 7 當系統(tǒng)中存在時間常數(shù)特別大的慣性環(huán)節(jié)11?Ts時，存在近似條件 Tc 3??,或者10?T? 則慣性環(huán)節(jié)可以等效為Ts1，事實上，等效后的相角裕量減小了，也就是說如果等效后的系統(tǒng)可以穩(wěn)定的話，等效前的系統(tǒng)一定穩(wěn)定，這也充分證明了這種等效是可用的。 系統(tǒng)參數(shù)要求滿足 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 8 ml TT?? lois TTT ??, 10/ ?mlT 由性能指標就可以求出系統(tǒng)的開環(huán)增益和調(diào)節(jié)器的比例增益系數(shù)iK iiiii CR RRK??? 0/ 由增益和時間常數(shù)設(shè)計出調(diào)節(jié)器 圖 23 ACR 和 ASR 所用的帶濾波 PI調(diào)節(jié)器 最后將電流環(huán)簡化成一個典型 Ⅰ 型系統(tǒng)，作為外環(huán)的一個環(huán)節(jié) ASR 進行小時間常數(shù)近似處理onin TTT ?? ?? 2 圖 24 簡化后的轉(zhuǎn)速環(huán) 將轉(zhuǎn)速環(huán)校正為典型 Ⅱ 系統(tǒng)，以保證轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾動能力。 是不會旋轉(zhuǎn)的，但有時電機會因為剩磁而出現(xiàn)緩慢旋轉(zhuǎn)，這時要反接勵磁磁通去掉剩磁載接回原來的電路。 電樞端電壓raU, 電源端電壓d 電樞電流 dI 電動勢轉(zhuǎn)速系數(shù)eC 利用電機的機械特性方程聯(lián)立，消去未知的電樞回路電阻，僅由兩次測量的電壓差值和轉(zhuǎn)速差值求出電動勢轉(zhuǎn)速 系數(shù) edd C RIUn 011 ?? edd C RI 022 ? ctU得到，只需要測端電壓和轉(zhuǎn)速，不需要關(guān)心電樞電流，勵磁回路也要。 ，也不能改變。 ，電樞的端電壓和電流的端電壓也是電源等效內(nèi)阻的端電壓和端電流，用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立 電源端電壓dU 電樞電流 dI 電源放大系數(shù)sK 保持勵磁回路斷開，分級調(diào)節(jié)給定電壓ctU，并保持電樞電流dI始終小于 1A（實驗中為了計算方便，保持電樞電流始終在 ），利用 nddd RIUU ??0 1010ctctddctd UU UUUUKs ?????? 求出一組Ks，再取平均值 壓，否則很容易過流。 ，例如如果要研究電源的飽和現(xiàn)象要在電壓都較大時多取點。 ，此時是由萬用表本身供電的。 ，方法為 效為陰影部分面積和堵轉(zhuǎn)電流與空載電流差的商。如上表，三次測量結(jié)果和均值的相對偏差都小于 1%，考慮三次測量的位置互成?120，轉(zhuǎn)子偏心對電樞內(nèi)阻的影響可以抵消，所求的電樞內(nèi)阻平均值是可信的 (2)測量參數(shù)eC 計算公式 2121 nn UUC dde ??? 計算參數(shù)eC 0dU/v n/ rpm ctU/v 偏差 111 756 159 1086 % 187 1283 % 222 1530 % 平均電動勢系數(shù) 表 33 電動勢系數(shù)的測量結(jié)果 電動勢轉(zhuǎn)速系數(shù)是電動機旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組內(nèi)部切割磁力線所感應(yīng)的電動勢相對于轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)，也稱為發(fā)電系數(shù)或感應(yīng)電動勢系數(shù)。 本組數(shù)據(jù)是僅有的一組既測量了ctU 又同時加了勵 磁的數(shù)據(jù)，這就意味著這組數(shù)據(jù)可以在某種程度上用來檢驗建立后模型的準確性。 (3)電源等效內(nèi)阻nR 計算公式 1212ddddn II UUR ??? 計算內(nèi)阻nR/? 電源端電壓dU/V 電樞電流dI/A 205 10 204 20 202 20 200 10 199 10 198 14 平均電源內(nèi)阻 表 34 電源內(nèi)阻的測量結(jié)果 通過聯(lián)立電樞回路的 KVL 方程，利用轉(zhuǎn)速為 0，電樞電流與電源端電壓的關(guān)系，消去轉(zhuǎn)速和電樞回路電阻，求電源內(nèi)阻。 (4)電源放大系數(shù)sK 計算公式 nddd RIUU ??0 1010ctctddctd UU UUUUKs ?????? 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 14 計算結(jié)果sK 給定電壓ctU/V 電源端電壓dU/V 電 樞 電 流I/A 37 59 85 102 122 135 151 165 179 186 204 221 230 247 260 261 表 35 電源放大系數(shù)的測量結(jié)果 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 15 圖 期望的電源放大系數(shù)關(guān)系 給定電壓和電源輸出電壓的關(guān)系只有在一定范圍內(nèi)才可以被看成一個比例關(guān)系，過小的給定 電壓，輸出處于死區(qū)，而過大的給定電壓又會使輸出飽和，輸出電壓的值不再隨給定電壓的增加而增加。 由于實驗中給定電壓的范圍沒有選好，導致給定電壓較小時的死區(qū)特性沒有明顯的表示出來。 飽和區(qū) 線性區(qū) 死 區(qū) 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 16 實際上觸發(fā)角控制電壓的關(guān)系如下 )( ctUf?? 整流輸出的瞬時電壓和平均電壓為 dtdiLRiEu ddd ???0 ??? cossin0 mUmU md ? 其中 ?為脈沖觸發(fā)延遲角 mU整流輸出的最大電壓 m為一個周期內(nèi)的脈動個數(shù) 結(jié)合ctU影響觸發(fā)角的原理，輸 出電壓不僅由于器件存在飽和現(xiàn)象和不靈敏現(xiàn)象，同時受電感變化和諧波的影響，使得 Ks 即使在線性段也有較大的變化。 要得到模型中放大系數(shù)sK，可以用線性區(qū)中幾組sK的平均值。 在已經(jīng)建立的晶閘管 電動機系統(tǒng)模型中改變ctU的值，可以得到 四川大學電氣信息學院自動化系課程設(shè)計 轉(zhuǎn)速，電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 19 表 38 模型靜特性與測得的特性對比 圖 33 模型響應(yīng)和實驗結(jié)果的對比 比較可知，由參數(shù)測定得到的模型在轉(zhuǎn)速和電源電壓上偏小，由