直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計-閱讀頁
2025-07-15 08:04本頁面
【正文】 （323）上述結(jié)果所需服從的近似條件歸納如下： （324） （325）（3）轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)器包含和兩個參數(shù)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)在電流環(huán)之外，控制電動機的轉(zhuǎn)速，輸出作為電流環(huán)的給定值，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。兩個控制器均采用PI調(diào)節(jié)器。要求：（1）穩(wěn)態(tài)指標：無靜差； （2）動態(tài)指標：電流的超調(diào)量；空載起動到轉(zhuǎn)速達到額定時的轉(zhuǎn)速的超調(diào)量。設(shè)計成三相橋式全控整流電路，其平均失控時間；電樞回路電感；電樞電阻；（2）電流濾波時間常數(shù)。（3）電流環(huán)小時間常數(shù)之和。2．選擇電流環(huán)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求電流超調(diào)量，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計電流環(huán)調(diào)節(jié)器。校驗對系統(tǒng)中電源電壓變化的抗擾性能： ，參看表31的典型Ⅰ型系統(tǒng)的動態(tài)抗擾動性能指標，表中給出的各項性能指標都是設(shè)計系統(tǒng)可以滿足的，因此電流環(huán)可按典型Ⅰ型系統(tǒng)標準模型設(shè)計。系統(tǒng)電流環(huán)的開環(huán)放大倍數(shù)：要求時，按表32，應(yīng)取，因此；于是，電流環(huán)ACR的比例放大系數(shù)為：。(1)校驗晶閘管三相全控橋式整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 滿足要求；(2)校驗不考慮反電動勢對電流環(huán)動態(tài)性能影響的條件 滿足要求；(3)校驗電流環(huán)內(nèi)的動態(tài)時間常數(shù)的近似條件 滿足要求。1．時間常數(shù)的確定 （1）電流環(huán)的等效電路動態(tài)過程時間常數(shù)。 （2）轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)取。依據(jù)小時間常數(shù)的近似處理，取。也采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可表示成3．轉(zhuǎn)速環(huán)PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算根據(jù)跟隨性能和抗擾動動態(tài)性能同時滿足的原則，取h=5，于是轉(zhuǎn)速環(huán)的超前時間常數(shù)轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)增益于是，可得轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)器（ASR）的比例系數(shù)為4．近似條件的校驗轉(zhuǎn)速環(huán)的頻率特性中的截止時的頻率為(1)電流環(huán)調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)的簡化條件為 滿足條件；(2)轉(zhuǎn)速環(huán)較小的時間常數(shù)的近似條件為 滿足條件。由，求出。根據(jù)理論設(shè)計結(jié)果，構(gòu)建直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，如圖41所示：圖41直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型為了使系統(tǒng)模型更簡潔，利用了Simulink的打包功能將調(diào)節(jié)器模型縮小為一個分支模塊，如圖42(a)、(b)所示： （a） （b）圖42 （a）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR （b）電流調(diào)節(jié)器ACR運行已構(gòu)建好的Simulink直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模塊，在空載、滿載和擾動下，對系統(tǒng)進行仿真得到電動機轉(zhuǎn)速、電流的仿真波形分別如圖4445所示： 圖43轉(zhuǎn)速環(huán)空載高速起動波形圖圖44轉(zhuǎn)速環(huán)滿載高速起動波形圖 圖45 t=1s時加入負載擾動轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾波形圖根據(jù)以上仿真結(jié)果對系統(tǒng)的性能指標進行分析：（1）上升時間：，響應(yīng)時間較快。超調(diào)量滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求，系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性較好。（4）峰值時間：，系統(tǒng)的瞬間響應(yīng)較快。5 結(jié) 論本文對轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計和仿真進行了研究從直流電動機起動和調(diào)速原理出發(fā)，引入本論文要采用的調(diào)速性能、可靠性、經(jīng)濟性上都具有優(yōu)越性，而且功率范圍寬的晶閘管電動機系統(tǒng)，即VM系統(tǒng)。得出常規(guī)PID控制下的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計基本符合設(shè)計要求，穩(wěn)定后基本上無靜差，受到擾動后回復時間較短，抗擾性能較好，但常規(guī)PID控制器參數(shù)不能隨被控對象變化而作相應(yīng)調(diào)整，控制效果有時不能盡人意，系統(tǒng)響應(yīng)速度、穩(wěn)態(tài)精度方面需要進一步加以改進。由于本課題研究的基礎(chǔ)是電力拖動、自動控制系統(tǒng)有關(guān)方面的知識，通過本設(shè)計我對自動控制系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能及其控制有了進一步的認
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