【正文】 偏差，它就會(huì)產(chǎn)生糾正偏差的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程。 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 系統(tǒng)的工作原理改變轉(zhuǎn)速給定電壓Un的大小，就可以改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性與開(kāi)環(huán)機(jī)械特性的關(guān)系上述自動(dòng)調(diào)節(jié)作用表明，增加或減小負(fù)載，就相應(yīng)地提高或降低整流電壓，因而得到一條新的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性。由此可知，閉環(huán)系統(tǒng)能減小穩(wěn)態(tài)降速的實(shí)際在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變整流電路。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)介 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)無(wú)靜差，且采用電流截止負(fù)反饋?zhàn)飨蘖鞅Ｗo(hù)可以限制啟（制）動(dòng)時(shí)的最大電流。在采用電流截止負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，一個(gè)調(diào)節(jié)器需完成兩種調(diào)節(jié)任務(wù)：正常負(fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，過(guò)載時(shí)進(jìn)行電流調(diào)節(jié)。（2） 系統(tǒng)中采用電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)來(lái)限制啟動(dòng)電流，不能充分利用電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力獲得最快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，即最佳過(guò)度過(guò)程。 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，即要控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差調(diào)節(jié)，又要控制電流使系統(tǒng)在充分利用電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力的條件下獲得最佳過(guò)度過(guò)程，其關(guān)鍵是處理好轉(zhuǎn)速控制和電流控制之間的關(guān)系，就是將兩者分開(kāi)，用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，用電流調(diào)節(jié)器ACR調(diào)節(jié)電流。從閉環(huán)反饋的結(jié)構(gòu)看，速度環(huán)在外面為外環(huán)，電流環(huán)在里面為內(nèi)環(huán)。 調(diào)節(jié)器輸出限幅值的整定在雙閉環(huán)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出電壓Ui是電流調(diào)節(jié)器ACR的電流給定信號(hào)，其限幅值Uim為最大電流給定值，因此，ASR的限幅值完全取決于電動(dòng)機(jī)所允許的過(guò)載能力和系統(tǒng)對(duì)最大加速度的需要。調(diào)節(jié)器輸出限幅值的計(jì)算與整定是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試工作中很重要的一環(huán)。由于PI調(diào)節(jié)器的積分作用，在調(diào)速系統(tǒng)停車(chē)期間，調(diào)節(jié)器會(huì)因輸入干擾信號(hào)的作用呈現(xiàn)出較大的輸出信號(hào)，而使電動(dòng)機(jī)爬行，這在控制上是不允許的，因此對(duì)調(diào)速系統(tǒng)中具有積分作用的調(diào)節(jié)器，在沒(méi)有給出電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)指令之前，必須將它的輸出“鎖”到零電位上，簡(jiǎn)稱為調(diào)節(jié)器鎖零[5,6,7]。并且系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)器鎖零電路有如下具體要求。根據(jù)上述要求，鎖零電路只需兩個(gè)信號(hào)來(lái)控制調(diào)節(jié)器“鎖零”與“開(kāi)放”兩個(gè)狀態(tài)。啟動(dòng)時(shí)：Un≠0，Ufn=0，調(diào)節(jié)器鎖零解除，并處于正常工作狀態(tài)。制動(dòng)停車(chē)時(shí)：Un=0, Ufn≠0，調(diào)節(jié)器鎖零解除，并處于正常工作狀態(tài)。為使鎖零電路對(duì)不可逆和可逆系統(tǒng)都具有通用性，Un=0, Ufn≠0時(shí)，要求調(diào)節(jié)器不能鎖零。 調(diào)節(jié)器鎖零當(dāng)Un=Ufn=0時(shí)，鎖零調(diào)節(jié)電路使場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，從而使調(diào)節(jié)器鎖零。確定各輸入、輸出信號(hào)極性的一般方法如下：① 根據(jù)晶閘管觸發(fā)電路的移相特性要求確定其移相控制電壓Uc的極性；② 根據(jù)各調(diào)節(jié)器輸入端的具體接法（習(xí)慣上是采用反相輸入方式，其輸入與輸出方式相反）確定調(diào)節(jié)器給定輸入信號(hào)的極性；③ 根據(jù)負(fù)反饋的要求確定各調(diào)節(jié)器反饋輸入信號(hào)的極性。其中的轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器ASR、ACR這兩個(gè)環(huán)節(jié)的輸入與輸出穩(wěn)態(tài)關(guān)系無(wú)法用放大系數(shù)表示，而用帶限幅輸出的PI調(diào)節(jié)器的輸出特性表示。分析其靜態(tài)性能的關(guān)鍵是掌握限幅輸出的PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸出為恒值，且不在受輸入量變化的影響，除非有反向的輸入量使調(diào)節(jié)器退出飽和；當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，其比例積分控制作用總是使穩(wěn)態(tài)輸入偏差電壓△U為零。（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和這時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時(shí)，它們的輸入偏差都為零。由于ASR不飽和，因此UiUim,由式（）知IdIdm，這表明n0—A段靜特性從Id=0（理想空載狀態(tài)）一直延續(xù)到Id= Idm，而在一般情況下IdmId，這正是靜特性的運(yùn)行段。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差單閉環(huán)系統(tǒng)。式（）—B段。若nn0，UfnUn,ASR將退出飽和狀態(tài)。這就是采用兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個(gè)閉環(huán)的效果。但是，實(shí)際上，由于運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)并不是無(wú)窮大，特別是為避免零點(diǎn)漂移而采用準(zhǔn)PI調(diào)節(jié)器（即在PI調(diào)節(jié)器反饋電阻電容電路的兩端并接一個(gè)阻值為若干MΩ的電阻）時(shí)，靜特性的兩段都略有很小的靜差。這些關(guān)系反映了PI調(diào)節(jié)器與P調(diào)節(jié)器的不同之處在于：P調(diào)節(jié)器的輸出量正比與輸入量，而PI調(diào)節(jié)器的輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無(wú)關(guān)系，完全由它后面環(huán)節(jié)的需要決定。穩(wěn)態(tài)時(shí)，雖然ASR、ACR的輸入偏差電壓都為零，但是二者的積分作用使它們都有恒定的輸出電壓。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型[9—12]。兩者綜合在一起就能完整的表征一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能或稱動(dòng)態(tài)品質(zhì)。當(dāng)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓Un由靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)。① 第Ⅰ階段（0t1）：強(qiáng)迫電流上升階段突加給定電壓Un后，通過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)器的控制作用，Uc、Ud、UL都迅速上升，當(dāng)Id≥IL后,轉(zhuǎn)速n從零開(kāi)始增長(zhǎng)，但由于電動(dòng)機(jī)機(jī)電慣性較大，轉(zhuǎn)速n及其反饋信號(hào)Ufn增長(zhǎng)較慢，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR因輸入偏差電壓△Un=UnUfn數(shù)值較大而迅速飽和，并輸出最大電流給定值Uim，強(qiáng)迫Id電流迅速上升。在這一階段中，ASR由不飽和很快達(dá)到飽和，而ACR一般不飽和，以確保電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用，這些都是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮和給予保證的。該階段從電流上升到Idm開(kāi)始，直至轉(zhuǎn)速升至給定值n1為止，是啟動(dòng)過(guò)程的主要階段。在電流環(huán)實(shí)現(xiàn)恒流調(diào)節(jié)的過(guò)程中，反電勢(shì)E是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量。電流環(huán)對(duì)擾動(dòng)E的恒流調(diào)節(jié)過(guò)程如下n↑→E↑→Id↓→Ufi↓→|△Ui|↑→Uc↑→Ud↑→Id↑轉(zhuǎn)速n不斷上升，ACR便不斷重復(fù)上述恒流調(diào)節(jié)過(guò)程，以維持電流Id恒定，保證轉(zhuǎn)速線性上升。上述情況表明，恒流調(diào)節(jié)過(guò)程一直伴隨著對(duì)反電勢(shì)擾動(dòng)的調(diào)節(jié)過(guò)程，反電勢(shì)擾動(dòng)對(duì)電流的影響為ACR的積分作用所補(bǔ)償，為了保證電流環(huán)的這種恒流調(diào)節(jié)作用，在啟動(dòng)過(guò)程中，ACR不能飽和。同時(shí)，晶閘管整流裝置的最大電壓Udm必須留有余地，即晶閘管裝置也不應(yīng)飽和。③ 第Ⅲ階段（t2t4）：轉(zhuǎn)速超調(diào)進(jìn)入穩(wěn)定的階段，即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。轉(zhuǎn)速超調(diào)以后，nn1，UfnUn，ASR的輸入偏差△Un由正變負(fù)，ASR退出飽和狀態(tài)，其輸出電壓Ui立即從限幅值Uim降下來(lái)，Id隨之迅速減小。該階段的特點(diǎn)是ASR、ACR都不飽和，同時(shí)起調(diào)節(jié)作用。（2） 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能負(fù)載擾動(dòng)和電網(wǎng)電壓擾動(dòng)是雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的兩個(gè)主擾動(dòng)，只要系統(tǒng)能有效的抑制它們所引起的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速降（升）和恢復(fù)時(shí)間，就說(shuō)明系統(tǒng)具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)抗擾能力。因此，在突加（減）負(fù)載時(shí)，必然會(huì)引起動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速降（升）。而對(duì)ACR的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，則只要電流環(huán)具有良好的跟隨性能就可以了。因此，在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)速降（升）要比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。最后剩下的是轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)如何確定。直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的工程設(shè)計(jì)[13]，包括對(duì)某些簡(jiǎn)單的典型低階系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，找出適合與給定性能指標(biāo)的控制規(guī)律；確定系統(tǒng)預(yù)期的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)和開(kāi)環(huán)頻率特性的形式；選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)。工程上通常選用以下兩種預(yù)期典型系統(tǒng)，其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)分別為：二階典型系統(tǒng)（典Ⅰ系統(tǒng)）[11]