双闭环控制的直流调速系统.ppt

2.2转速、电流双闭环直流调速系统考虑转速单闭环调速系统的局限性：仅考虑了静态性能，没考虑启、制动过程（动态性能）未考虑对负载扰动的电流控制问题理想的启、制动波形1、原理图图2-23双闭环直流调速系统的稳态结构框图α——转速反馈系数β——电流反馈系数当调节器ASR不饱和时，ASR、ACR均不饱和，其输入偏差电压均为零。转速不变，。满足：AB段是两个调节器都不饱和时的静特性，Id<Idm,n=n0。BC段是ASR调节器饱和时的静特性，Id=Idm,n<n0。反馈系数计算二、双闭环直流调速系统的动态数学模型与动态性能分析设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想启动过程，因此首先讨论双闭环调速系统突加给定电压Un*时的启动过程。按转速调节器ASR不饱和、饱和、退饱和分成三个阶段：I.电流上升阶段II.恒流升速阶段III.转速调节阶段第Ⅰ阶段：电流上升阶段（）第Ⅱ阶段:恒流升速阶段（t1~t2）第Ⅲ阶段：转速调节阶段（t2以后）2、启动过程的三个特点：3、双闭环调速系统的动态抗扰性能4、两个调节器的作用2.3转速、电流双闭环直流调速系统的数字实现2.4调节器的设计方法工程设计方法的基本思路2.4.1控制系统的动态性能指标抗扰性能指标2.4.2典型系统性能指标与参数间的关系3、典型I型系统跟随性能指标与参数的关系(3)典I系统在零初始条件下的阶跃响应动态指标：表2-1典型Ⅰ型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系4、典型Ⅰ型系统的抗扰性能指标采用PI调节器在只讨论抗扰性能时，令输入变量R=0将输出量写成ΔC针对常用的调速系统分析抗扰性能5、典I系统跟随性能与抗扰性能之间的内在联系与矛盾：超调量较大，上升时间较短的系统，其抗扰性能越好；超凋量较小，上升时间较长的系统，其扰动响应的恢复时间也长。这种矛盾在控制对象的时间常数T2较大时尤为突出。二阶“最佳”系统的跟随性能较好，适用于随动系统。若以良好的抗扰性能为主，则应将系统设计成典II系统。开环传递函数和闭环系统结构图工程设计常用的准则：求解Km（找到h和ωc两个参数之间的一种最佳配合）采用“振荡指标法”中的闭环幅频特性峰值Mr最小准则，可以找到h和ωc两个参数之间的一种最佳配合。典型II型系统跟随性能指标和参数的关系典型Ⅱ型系统抗扰性能指标和参数的关系表2-4不同h值时Mrmin系统的跟随性能指标调节器结构的选择和传递函数的近似处理——非典型系统的典型化表2-6校正成典型I型系统的调节器选择和参数配合控制对象（1）高频段小惯性环节的近似处理对频率特性的影响（2）高阶系统的降阶近似处理（3）低频段大惯性环节的近似处理对频率特性的影响把惯性环节近似成积分环节的结果是把系统的类型人为地提高了一级，如果原来是I型系统，近似处理后变成了Ⅱ型系统，这不能反映实际系统的稳态性能。这种近似处理只适用于分析动态性能，当考虑稳态精度时，必须采用原来的传递函数。图2-44双闭环调速系统的动态结构框图Toi—电流反馈滤波时间常数；Ton—转速反馈滤波时间常数一、电流调节器的设计1、电流环结构图的简化电流环结构图的化简2、电流调节器结构的选择3、电流调节器的参数计算4、电流调节器的实现二、转速调节器的设计二、转速调节器的设计2.4.4设计举例电枢回路总电阻：；时间常数：，；电流反馈系数：（）；转速反馈系数：()。电流滤波时间常数：Toi=0.002s转速滤波时间常数：Ton=0.01s设计要求：静态指标：无静差动态指标：电流超调量；空载起动到额定转速时的转速超调量。1.电流环的设计电流环的设计电流环的设计2．转速环的设计转速环的设计转速环的设计转速环的设计双闭环直流调速系统仿真