課程設(shè)計(jì)論文-雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-在線瀏覽
2025-06-05 23:20本頁面
【正文】 化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用 PI 調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差。 流調(diào)節(jié)器的作用 作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊的跟隨其給定電壓 Ui（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)許的最大電流從而加快動(dòng)態(tài)過程。一旦故障消失，系統(tǒng)應(yīng)該立即自動(dòng)恢復(fù)正常，這個(gè)作用對系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來說是十分重要的。 Ton轉(zhuǎn)速反饋濾時(shí)間常數(shù)， Ton=1/4Ron α轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) β電流反饋系數(shù) 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 7 3 雙閉環(huán)系統(tǒng)的工程校正設(shè)計(jì)方法 典型系統(tǒng) 在許多控制系統(tǒng)中，開環(huán)傳遞函數(shù)都可以用下式表示： ??????? ni irmj isTssKsW11)1()1(?）（ 其中分子和分母上還有可能含有復(fù)數(shù)零點(diǎn)和復(fù)數(shù)極點(diǎn)。根據(jù) r= … .的不同數(shù)值，分別稱作 O型、 I型、Ⅱ型 ? .系統(tǒng)。因此，為了保持穩(wěn)定性和良好的穩(wěn)態(tài)精度，多用 I型和Ⅱ型系統(tǒng)。從動(dòng)態(tài)要求上看，實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時(shí)有太大超調(diào)，以保證電流在動(dòng)態(tài)過程中 不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動(dòng)的及時(shí)抗干擾作用知識次要的因素。 如圖（ 3— 1c）表明，電流環(huán)的控制對象是雙慣性的，要校正成典型 I 型系統(tǒng)，顯然應(yīng)用用 PI型的電流調(diào)節(jié)器，傳遞函數(shù)為 Wacr（ s） = SZSZK iii )1( ? ，為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對象的大時(shí)間常極極點(diǎn)對消，選擇 Zi=Tl，則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖（ 3— 2a）所示的典雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 8 型形式，其中 KI= RZKKi si ? ，圖（ 3— 2b）繪出了校 正后的電流環(huán)的開環(huán)對數(shù)怕頻特性。一般情況，希望超 調(diào)是 6％≤ 5％，選167。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 9 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與選擇 用等效電流環(huán)節(jié)代替電流環(huán)后，整個(gè)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖（ 33a）所示，相應(yīng)環(huán)節(jié)合并代簡后為 圖（ 33b）所示。現(xiàn)在擾動(dòng)作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳函應(yīng)有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)設(shè)計(jì)成典型Ⅱ型系統(tǒng)這樣的系統(tǒng)同時(shí)也能滿足動(dòng)態(tài)抗擾性能好的要求。因此， ASR也應(yīng)采用 PI調(diào)節(jié)器，其佳函為：WASR= ZnSZnSKn )1( ? ，這樣調(diào)速系統(tǒng)的無環(huán)傳函為： Wn（ s） = )1()1(??nSTC e T m SRZ n SZ n SKn??? 令轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增考長 N為 KN= CeTmZn RKn?? ，則 Wn(s)= )1( )1( ??nSTS ZnSKN ? 不考慮負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，校正后的調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖（ 33c）所示，上述結(jié)果所需服從的近似條件歸納如下： Wn≤ iTKI?31 ,W≤ TonKI31 2 、 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)包括 Kn 和 Zn，按照典型Ⅱ型系統(tǒng)的參數(shù)關(guān)系，有： hhKNnhTZn 2 1, ??? ? 因此 Kn= nRTh CeTmh ???2 )1( ? Ton= RoCon41 至于中頻寬 h應(yīng)選擇的少，要看動(dòng)態(tài)性能的要求決定，一般從以選擇 h=5 為好 . 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 10 典型環(huán)節(jié)的性能指標(biāo)分析 典型 Ⅰ 型系統(tǒng)性能指標(biāo)和參數(shù)關(guān)系 由于典型 Ⅰ 型系統(tǒng)的調(diào)節(jié)只需改變開環(huán)增差 K，也就是說 K 是唯一的待定參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)需要按照性能指標(biāo)選擇參數(shù) K的大小。因?yàn)?20lgk=20（ lgwclgl） =20lgwc，所以 K=Wc（當(dāng) Wc〈 1/T 時(shí)〉， K 值越大，截止頻率 Wc 也越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，但相角裕度 r=90oarctgwcT 越小，這就是說快速性與穩(wěn)定性之間的矛盾。 典型Ⅰ型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)與參數(shù)關(guān)系 穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)：系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)可用不同輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差來表示。 動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)：典型Ⅰ型系統(tǒng)是一種二階系統(tǒng)，閉環(huán)傳函一般式為： Wcl(s)= 2222)( )( nnn sssR sC ??????? 式中 ω n無阻尼時(shí)的自然振蕩角頻率 ε 阻尼比 從 典 型 Ⅰ 型 系 統(tǒng) 的 開 環(huán) 傳 函 W(s)= )1( ?TSS K 可 以 求 出 其 閉 環(huán) 傳 函 為 ：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 11 Wcl= TKSTSTkTSSKTSSKsWsW???????? 1)1(1)1()(1)(2 從而推出以下參數(shù)關(guān)系， ω n = TK ， KT121?? n??? = T21 由二階系統(tǒng)的性質(zhì)可知：當(dāng)ε〈 1 時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是欠阻尼的振蕩特性；當(dāng)ε〉 1時(shí)，是過阻尼的單調(diào)特性；當(dāng)ε =1時(shí)，是臨界阻尼。因?yàn)樵诘湫廷裥拖到y(tǒng)中 ， KT〈 1。 5%的調(diào)節(jié)時(shí)間可用ts=3/εω n =6T(當(dāng)〈 時(shí)〉 截止頻率 Wc=Wn[ 24 214 ?? ?? ]1/2 相角穩(wěn)定裕度 r= 2124 ]214[2????? 典型Ⅰ型系統(tǒng)抗干擾性指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 如圖（ 34a）所示是在擾動(dòng)量 F 作用下 的典型Ⅰ型系統(tǒng)，其
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