1、哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)電控制技術(shù)第1頁(yè)，共60頁(yè)。第五章 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)5.1 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性 (1) 問(wèn)題的提出 為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下的最快起動(dòng)，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值的恒流過(guò)程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量的基本不變，那么采用電流負(fù)反饋就能得到近似的恒流過(guò)程。 希望在起動(dòng)過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，而不能讓它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端； 達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，希望只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不再靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要作用。第2頁(yè)，共60頁(yè)。5.1 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性(2) 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和電流和

2、電流調(diào)節(jié)器ACR實(shí)行串級(jí)聯(lián)接。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出控制功放裝置的占空比。 從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，叫做外環(huán)。第3頁(yè)，共60頁(yè)。5.1 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性 為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，其原理圖如下。其中兩個(gè)調(diào)節(jié)器都是帶限幅的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅（飽和）電壓是 ，它決定了電流調(diào)節(jié)器給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅電壓 ，它限制了功放裝置的最大輸出電壓值。第4頁(yè)，共60頁(yè)。5.1 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性（3）穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性分析靜特性的關(guān)鍵是

3、掌握兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征兩種情況飽和輸出達(dá)到限幅值：當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號(hào)使調(diào)節(jié)器退出飽和。換句話說(shuō)，飽和的調(diào)節(jié)器暫時(shí)隔斷輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開(kāi)環(huán)。不飽和輸出未達(dá)到限幅值：當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，正如上一張所講的那樣，PI作用使輸入偏差電壓 在穩(wěn)態(tài)時(shí)總是零。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖第5頁(yè)，共60頁(yè)。5.1 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性 實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和的。因此對(duì)靜特性來(lái)說(shuō)，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。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)，它們的輸入偏差電壓都是零，即由第一個(gè)關(guān)系式

4、可得第6頁(yè)，共60頁(yè)。5.1 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性2) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和這時(shí)，ASR輸出達(dá)到限幅值 ，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開(kāi)環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差的單閉環(huán)系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)時(shí)第7頁(yè)，共60頁(yè)。5.1 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性（4）各變量的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間的關(guān)系為：第8頁(yè)，共60頁(yè)。5.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（1）動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖第9頁(yè)，共60頁(yè)。5.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（2）起動(dòng)過(guò)程分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的三個(gè)特點(diǎn)：飽和非線性

5、控制準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)第10頁(yè)，共60頁(yè)。5.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（3）動(dòng)態(tài)性能和兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用動(dòng)態(tài)跟蹤性能：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過(guò)程中，能夠在電流受電機(jī)過(guò)載能力約束的條件下，表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性能。對(duì)于電流內(nèi)環(huán)來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)有良好的跟隨性能。動(dòng)態(tài)抗擾性能抗負(fù)載擾動(dòng)：只能靠ASR，要求系統(tǒng)具有良好的抗擾指標(biāo)。抗電網(wǎng)電壓波動(dòng)：反應(yīng)比單閉環(huán)快很多。第11頁(yè)，共60頁(yè)。5.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能3) 兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用*使轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓的變化，穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差*對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用*其輸出限幅值決定允許的最大電樞電流b. 電流調(diào)節(jié)器的作用*對(duì)電

6、網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用*起動(dòng)時(shí)保證獲得最大允許的電樞電流*在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過(guò)程中，使電流跟隨其電流給定電壓的變化*當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護(hù)作用。如果故障消失，系統(tǒng)能夠自動(dòng)恢復(fù)正常。第12頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法1. 工程設(shè)計(jì)方法的基本思路第一步：先選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)滿足所需的穩(wěn)態(tài)精度。第二步：選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。 在選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)時(shí)，只采用少量的典型系統(tǒng)，它的參數(shù)與系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)系都已事先找到，具體選擇參數(shù)時(shí)只須按現(xiàn)成的公式和表格中的數(shù)據(jù)計(jì)算一下就可以了。這樣做就使設(shè)計(jì)方法規(guī)范化，大大減少了設(shè)計(jì)工作

7、量。2. 典型系統(tǒng)一般說(shuō)來(lái)，許多控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)都可用下式表示第13頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法I型和II型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還是多種多樣的，這里我們各選一種作為典型。(1) 典型I型系統(tǒng)：其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且對(duì)數(shù)幅頻特性的中頻段以-20dB/dec的斜率穿越零分貝線，只要參數(shù)選擇能保證足夠的中頻帶寬度，則系統(tǒng)一定穩(wěn)定，而且有足夠的穩(wěn)定裕度。顯然，應(yīng)保證：第14頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法(2) 典型II型系統(tǒng)：最簡(jiǎn)單而且穩(wěn)定的一種結(jié)構(gòu)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為對(duì)數(shù)幅頻特性的中頻段也以-20dB/dec的斜率穿越零分貝線。顯然，分子上的一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)是非常必要

8、的。要保證這樣的特性，應(yīng)有：第15頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法3. 典型I型系統(tǒng)參數(shù)和性能指標(biāo)的關(guān)系 典型I型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中有兩個(gè)參數(shù)，開(kāi)環(huán)增益K和時(shí)間常數(shù)T。實(shí)際上，時(shí)間常數(shù)T往往是控制對(duì)象本身固有的，能夠由調(diào)節(jié)器改變的只有開(kāi)環(huán)增益K。第16頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法a. 穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo) I型系統(tǒng)在不同輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差b. 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)，二階系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的一般形式為：第17頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法第18頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法第19頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法第2

9、0頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法第21頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法4. 典型II型系統(tǒng)參數(shù)和性能指標(biāo)的關(guān)系 典型II型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中有三個(gè)參數(shù)，開(kāi)環(huán)增益K、時(shí)間常數(shù)T和。實(shí)際上，時(shí)間常數(shù)T往往是控制對(duì)象本身固有的，能夠由調(diào)節(jié)器改變的只有開(kāi)環(huán)增益K和時(shí)間常數(shù) ，這就增加了選擇復(fù)雜性。為了分析方便，引入一個(gè)新的變量h，令典型II型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性和中頻寬第22頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法 在工程設(shè)計(jì)中，如果兩個(gè)參數(shù)都任意選擇，就需要比較多的圖表和數(shù)據(jù)，這樣做雖然可以針對(duì)不同情況來(lái)選擇參數(shù)，以便獲得比較理想的動(dòng)態(tài)性能，但終究不太方便。因此，如果能夠

10、在兩個(gè)參數(shù)之間找到某種對(duì)動(dòng)態(tài)性能有利的關(guān)系，選擇其中一個(gè)參數(shù)就可以計(jì)算出另一個(gè)參數(shù)，那么雙參數(shù)的設(shè)計(jì)問(wèn)題就可以蛻化成但參數(shù)設(shè)計(jì)，使用起來(lái)自然就方便多了。當(dāng)然，這樣做對(duì)于照顧不同要求、優(yōu)化動(dòng)態(tài)性能來(lái)說(shuō)，多少是要做出一些犧牲的。第23頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法第24頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法典型II型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系a. 穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)第25頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法b. 動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)第26頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法第27頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法5. 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇和傳遞函數(shù)的近似處理非典型系統(tǒng)的

11、典型化 在電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，大多數(shù)控制對(duì)象配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，就可以校正成典型系統(tǒng)。當(dāng)然任何典型都不能包羅萬(wàn)象，總有一些實(shí)際系統(tǒng)不可能簡(jiǎn)單地校正成典型系統(tǒng)的形式，這就必須先經(jīng)過(guò)近似地處理，才能使用前述的工程設(shè)計(jì)方法。 (1) 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 采用工程設(shè)計(jì)方法選擇調(diào)節(jié)器時(shí)，應(yīng)先根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，確定校正成哪一類(lèi)典型系統(tǒng)。為此，應(yīng)該清楚地掌握兩類(lèi)典型系統(tǒng)的主要特征和它們?cè)谛阅苌系膮^(qū)別。兩類(lèi)典型系統(tǒng)的名稱本身說(shuō)明了它們的基本區(qū)別I型和II型，分別適合于不同情況的穩(wěn)態(tài)精度要求。除此之外，典型I型系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)跟蹤性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差；而典型II型系統(tǒng)的超調(diào)量相對(duì)要大一些，抗擾性能卻

12、比較好。如果控制系統(tǒng)既要抗擾能力強(qiáng)，又要階躍響應(yīng)超調(diào)小，似乎是矛盾的。實(shí)際上，在大多數(shù)情況下，在突加階躍給定后的相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出是飽和的，這樣就超出了當(dāng)初所假定的線性條件，前邊所列的數(shù)字就不適用了。也就是說(shuō)，考慮到調(diào)節(jié)器飽和的因素，實(shí)際系統(tǒng)的超調(diào)量并沒(méi)有按線性計(jì)算出來(lái)的那樣大，應(yīng)該另行計(jì)算。 確定了要采用哪一種典型系統(tǒng)后，選擇調(diào)節(jié)器的方法就是利用傳遞函數(shù)的近似處理將控制對(duì)象與調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)配成典型系統(tǒng)的形式。 第28頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法控制對(duì)象是雙慣性型的(如右圖)用PI調(diào)節(jié)器將雙慣性型對(duì)象校正成典型I型系統(tǒng)第29頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方

13、法b. 控制對(duì)象是幾分雙慣性型的(如右圖)用PID調(diào)節(jié)器將積分-雙慣性型對(duì)象校正成典型II型系統(tǒng)第30頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法c. 幾種校正成典型I型系統(tǒng)的控制對(duì)象和調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)第31頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法第32頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法d. 幾種校正成典型II型系統(tǒng)的控制對(duì)象和調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)第33頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法第34頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法 值得指出的是，有時(shí)僅靠P、I、PI、PID以及PD幾種調(diào)節(jié)器還難以滿足要求，就不得不作一些近似處理，或者采用更為復(fù)雜些的控制規(guī)律。 下面要講的就是一些環(huán)節(jié)的近似

14、處理方法。第35頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法(2) 小慣性環(huán)節(jié)的近似處理 實(shí)際系統(tǒng)中往往有一些小時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，例如晶閘管整流裝置的滯后時(shí)間常數(shù)、PWM功率變換裝置的調(diào)制周期、電流和轉(zhuǎn)速檢測(cè)的濾波時(shí)間常數(shù)等等。它們的倒數(shù)都處于對(duì)數(shù)頻率特性的高頻段，對(duì)它么進(jìn)行近似處理不會(huì)顯著影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。例如，若系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為第36頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法工程計(jì)算中一般允許10%以內(nèi)的誤差，因此近似條件可以寫(xiě)成第37頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法 由此可得如下結(jié)論：當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)小慣性環(huán)節(jié)時(shí)，在一定條件下，可以近似地將它們看成一個(gè)小慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)等

15、于原系統(tǒng)各小時(shí)間常數(shù)之和。第38頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法(3) 高階系統(tǒng)的降階處理 上述小慣性環(huán)節(jié)的近似處理實(shí)際上是一種特殊的降階處理，把多階小慣性環(huán)節(jié)降為一階小慣性環(huán)節(jié)。現(xiàn)在討論更一般的情況，即如何忽略特征方程的高次項(xiàng)。原則上說(shuō)，當(dāng)高次項(xiàng)的系數(shù)小到一定程度就可以忽略不計(jì)。現(xiàn)以三階系統(tǒng)為例，設(shè)第39頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法(4) 大慣性環(huán)節(jié)的近似處理 前面已經(jīng)指出，當(dāng)系統(tǒng)存在一個(gè)時(shí)間常數(shù)特別大的慣性環(huán)節(jié)時(shí)，可以近似地將它看成是積分環(huán)節(jié)，現(xiàn)在分析一下這樣近似處理的條件。 大慣性環(huán)節(jié)的頻率特性為第40頁(yè)，共60頁(yè)。5.3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法第41頁(yè)，共60頁(yè)。

16、5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的一般原則是：從內(nèi)環(huán)開(kāi)始，一環(huán)一環(huán)地逐步向外擴(kuò)展。對(duì)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，先從電流環(huán)入手，首先設(shè)計(jì)好電流調(diào)節(jié)器，然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下圖。與前面不同之處在于增加了電流濾波和轉(zhuǎn)速濾波環(huán)節(jié)。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號(hào)的交流分量，但同時(shí)也給反饋信號(hào)帶來(lái)延滯。為了平衡這一延滯作用，在給定信號(hào)通道中加入相同的時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。第42頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1. 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)(1) 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化 把電流環(huán)單獨(dú)拿

17、出來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)首先遇到的問(wèn)題是反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的交叉反饋?zhàn)饔茫磙D(zhuǎn)速環(huán)輸出量對(duì)電流環(huán)的影響。現(xiàn)在還沒(méi)有輪到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)，考慮它的影響是比較困難的。好在實(shí)際系統(tǒng)中的電磁時(shí)間常數(shù)一般都遠(yuǎn)小于機(jī)電時(shí)間常數(shù)，因此電流的調(diào)節(jié)過(guò)程往往比轉(zhuǎn)速的變化快得多，也就是說(shuō)，比電動(dòng)勢(shì)E的變化快得多。反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)來(lái)說(shuō)只是一個(gè)緩慢的擾動(dòng)作用，在電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過(guò)程中可以近似地認(rèn)為E基本不變。這樣，在設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫時(shí)不考慮反電動(dòng)勢(shì)變化的動(dòng)態(tài)作用，而將電動(dòng)勢(shì)反饋斷開(kāi)，從而得到忽略電動(dòng)勢(shì)影響的電流環(huán)緊似結(jié)構(gòu)圖。如圖a所示。再把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)，得圖b（這就是兩個(gè)時(shí)間常數(shù)取值相等的方便之處）。最后，功

18、放裝置的時(shí)間常數(shù)和濾波時(shí)間常數(shù)都比電磁時(shí)間常數(shù)小得多，可以當(dāng)作小慣性環(huán)節(jié)來(lái)處理，看成一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，取則電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡(jiǎn)化為圖c。第43頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 當(dāng)然，這樣的簡(jiǎn)化是有條件的，近似條件為(2) 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 首先應(yīng)決定要把電流環(huán)校正成哪一類(lèi)型典型系統(tǒng)。電流環(huán)的一項(xiàng)重要作用就是保持電樞電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超過(guò)允許值，因而在突加控制作用時(shí)不希望有超調(diào)，或者超調(diào)量越小越好。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)該把電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)。可是電流環(huán)還有另一個(gè)對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)及時(shí)調(diào)節(jié)的作用，為了提高其抗擾性能，又希望將其校正成典型II型系統(tǒng)。在一般情況下，當(dāng)電磁時(shí)間常

19、數(shù)遠(yuǎn)大于小慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)時(shí)，典型I型系統(tǒng)的抗擾性能還是可以接受的。因此，一般多按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流環(huán)。第44頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 如上圖c所示，電流環(huán)的控制對(duì)象是雙慣性的。要校正成典型I型系統(tǒng)，顯然應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫(xiě)成 為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)對(duì)消控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)，選擇 則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為下左圖所示的形式，其中 上右圖繪出了電流環(huán)這時(shí)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。第45頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)(3) 電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇(4) 電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)第46頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第47頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)(1) 電流環(huán)等效閉環(huán)傳遞函數(shù) 前已指出，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時(shí)，可把設(shè)計(jì)好的電流環(huán)看作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)。為此，須求出它的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)。按前面電流環(huán)的設(shè)計(jì)結(jié)果，電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)為第48頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第49頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第50頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)第51頁(yè)，共60頁(yè)。5.4 按工程設(shè)計(jì)方