**任務書1.設計題目轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計2.設計任務某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，感謝閱讀基本數(shù)據(jù)為：直流電動機：Un=440V，In=365A，nN=950r/min，Ra=0.04Ω,精品文檔放心下載電樞電路總電阻R=0.0825Ω,電樞電路總電感L=3.0mH,電流允許過載倍數(shù)λ=1.5，折算到電動機飛輪慣量GD2=20Nm2。晶閘管整流裝置放大倍數(shù)Ks=40，滯后時間常數(shù)Ts=0.0017s精品文檔放心下載電流反饋系數(shù)β=0.274V/A(≈10V/1.5IN)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=0.0158Vmin/r(≈10V/nN)濾波時間常數(shù)取Toi=0.002s，Ton=0.01s感謝閱讀U?=U?=U?=15V；調(diào)節(jié)器輸入電阻R=40kΩ謝謝閱讀 a**3.設計要求(1)穩(wěn)態(tài)指標:無靜差(2)動態(tài)指標:電流超調(diào)量σ≤5%；采用轉(zhuǎn)速微分負反饋使轉(zhuǎn)速超調(diào)量等于0。精品文檔放心下載目錄任務書 I目錄 II前言 1第一章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理 21.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的介紹 21.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 4**1.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性.............................................61.4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型..................................................................81.4.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型..............................................81.4.2起動過程分析........................................................................................9第二章調(diào)節(jié)器的工程設計...........................................................................................132.1調(diào)節(jié)器的設計原則.........................................................................................132.2Ⅰ型系統(tǒng)與Ⅱ型系統(tǒng)的性能比較................................................................142.3電流調(diào)節(jié)器的設計.........................................................................................152.3.1結(jié)構(gòu)框圖的化簡和結(jié)構(gòu)的選擇........................................................152.3.2時間常數(shù)的計算.................................................................................172.3.3選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu).....................................................................182.3.4計算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù).....................................................................182.3.5校驗近似條件......................................................................................192.3.6計算調(diào)節(jié)器的電阻和電容.................................................................202.4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設計.........................................................................................212.4.1轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡.....................................................................212.4.2確定時間常數(shù)......................................................................................222.4.3選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu).........................................................................22**2.4.4計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù).........................................................................232.4.5檢驗近似條件......................................................................................242.4.6計算調(diào)節(jié)器電阻和電容.....................................................................24第三章Simulink仿真..............................................................................................253.1電流環(huán)的仿真設計.........................................................................................253.2轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真設計.........................................................................................263.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真設計................................................................28第四章設計心得...........................................................................................................30參考文獻............................................................................................................................31**前言許多生產(chǎn)機械要求在一定的范圍內(nèi)進行速度的平滑調(diào)節(jié)，并且要求具有良好的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)性能。而直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍廣、靜差率小、穩(wěn)定性好以及具有良好的動態(tài)性能，在高性能的拖動技術領域中，相當長時期內(nèi)幾乎都采用直流電力拖動系統(tǒng)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是直流調(diào)速控制系統(tǒng)中發(fā)展得最為成熟，應用非常廣泛的電力傳動系統(tǒng)。它具有動態(tài)響應快、抗干擾能力強等優(yōu)點。我們知道反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動作用都能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)可以再保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求起制動、突加負載動態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因為在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)矩。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，只有電流截止至負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。但它只是在超過臨界電流值以后，強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想的控制電流的動態(tài)波形。在實際工作中，我們希望在電機最大電流限制的條件下，充分利用電機的允許過載能力，最好是在過度過程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度啟動，到達穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行。這時，啟動電流成方精品文檔放心下載**波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長的。這是在最大電流轉(zhuǎn)矩的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的感謝閱讀最快的啟動過程。隨著社會化大生產(chǎn)的不斷發(fā)展，電力傳動裝置在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的得到廣謝謝閱讀泛應用，對其生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，這就需要越來越多的生產(chǎn)機謝謝閱讀械能夠?qū)崿F(xiàn)制動調(diào)速，因此我們就要對這樣的自動調(diào)速系統(tǒng)作一些深入的了解和謝謝閱讀研究。本次設計的課題是雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)，包括主電路和控制謝謝閱讀回路。主電路由晶閘管構(gòu)成，控制回路主要由檢測電路，驅(qū)動電路構(gòu)成，檢測電感謝閱讀路又包括轉(zhuǎn)速檢測和電流檢測等部分。第一章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理1.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的介紹雙閉環(huán)（轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)）直流調(diào)速系統(tǒng)是一種當前應用廣泛，經(jīng)濟，適用感謝閱讀**的電力傳動系統(tǒng)。它具有動態(tài)響應快、抗干擾能力強的優(yōu)點。我們知道反饋閉環(huán)精品文檔放心下載控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動作用都謝謝閱讀能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系精品文檔放心下載統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求感謝閱讀起制動、突加負載動態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因為謝謝閱讀在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)矩。精品文檔放心下載在單閉環(huán)系統(tǒng)中，只有電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。但它只感謝閱讀是在超過臨界電流Idcr值以后，靠強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理精品文檔放心下載想的控制電流的動態(tài)波形。帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動時的電流和謝謝閱讀轉(zhuǎn)速波形如圖1-（a）所示。當電流從最大值降低下來以后，電機轉(zhuǎn)矩也隨之減感謝閱讀小，因而加速過程必然拖長。InInddIdmIdmIdcrnnIdL IdLOtOt(a)(b)(a)帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動過程(b)理想快速起動過程圖1 調(diào)速系統(tǒng)起動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形**在實際工作中，我們希望在電機最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用謝謝閱讀電機的允許過載能力，最好是在過渡過程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，感謝閱讀使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降精品文檔放心下載下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行。這樣的理想起動過程波形感謝閱讀如圖1-（b）所示，這時，啟動電流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長的。這是在最感謝閱讀大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。感謝閱讀實際上，由于主電路電感的作用，電流不能突跳，為了實現(xiàn)在允許條件下最精品文檔放心下載快啟動，關鍵是要獲得一段使電流保持為最大值Idm的恒流過程，按照反饋控制規(guī)謝謝閱讀律，采用某個物理量的負反饋就可以保持該量基本不變，那么采用電流負反饋就精品文檔放心下載能得到近似的恒流過程。問題是希望在啟動過程中只有電流負反饋，而不能讓它精品文檔放心下載和轉(zhuǎn)速負反饋同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只要轉(zhuǎn)速感謝閱讀負反饋，不再靠電流負反饋發(fā)揮主作用，因此我們采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。這樣就感謝閱讀能做到既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋作用又能使它們作用在不同的階段。謝謝閱讀1.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設置了兩個調(diào)節(jié)器，謝謝閱讀分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級連接，如圖2所示，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的精品文檔放心下載輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)感謝閱讀**裝置。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)在外面，叫做外感謝閱讀環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器ASR和ACR一般都采用PI調(diào)節(jié)器。因為謝謝閱讀PI調(diào)節(jié)器作為校正裝置既可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運行時得到無感謝閱讀靜差調(diào)速，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；作為控制器時又能兼顧快速響應和消除靜差感謝閱讀兩方面的要求。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準為主，采用PI調(diào)節(jié)器便能保證系統(tǒng)謝謝閱讀獲得良好的靜態(tài)和動態(tài)性能。圖2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)圖中U*n、Un—轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓；U*i、Ui—電流給定電壓和電謝謝閱讀流反饋電壓；ASR—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；ACR—電流調(diào)節(jié)器；TG—測速發(fā)電機；TA感謝閱讀—電流互感器；UPE—電力電子變換器**1.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性IdRU*ASRU*UiACRUUPEU-IRn+i-+nctKsd0d-+E1/CeUn圖3：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的關謝謝閱讀鍵是掌握PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征。一般存在兩種狀況：飽和——輸出達到限幅值；精品文檔放心下載不飽和——輸出未達到限幅值。當調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不謝謝閱讀再影響輸出，相當與使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當調(diào)節(jié)器不飽和時，PI作用使輸入偏差電謝謝閱讀U在穩(wěn)太時總是為零。實際上，在正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的。因此，對靜特感謝閱讀性來說，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，兩個調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓都是零，因此，謝謝閱讀Un*=Un=n=n0（1-1）**Ui*=Ui=Id（1-2）U*n由式（1-1）可得：n==n0從而得到靜特性曲線的CA段。與此同時，由于ASR不飽和，Ui*<U*im可知I<I，這就是說，CA段特性從理想空載狀態(tài)的Id=0一直延續(xù)到I=I。ddmddmIdm，一般都是大于額定電流Idn的。這就是靜特性的運行段，它是一條水平的特性。精品文檔放心下載2．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和這時，ASR輸出達到限幅值U*im，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成了一個電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)精品文檔放心下載時：U*Iim=Id=dm（1-3）其中，最大電流Idm取決于電動機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速精品文檔放心下載度，由上式可得靜特性的AB段，它是一條垂直的特性。這樣是下垂特性只適合精品文檔放心下載于nn0的情況，因為如果nn0，則UnUn*，ASR將退出飽和狀態(tài)。。精品文檔放心下載**圖4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性曲線1.4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型1.4.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學模型的主要形式仍然是以傳遞函數(shù)或零極點模型為基礎謝謝閱讀的系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖 5所示。圖中謝謝閱讀(s)和W(s)分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。為了引出電流感謝閱讀ASR ACR反饋，在電動機的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖中必須把電樞電流Id顯露出來。感謝閱讀*U*iKs-Id-IdLRnUnW(s)W(s)1/R1/C+--Tls+1+TmsASRACRUd0EUnUUctTs+1i**圖5：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖1.4.2 起動過程分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓Ugn由靜止狀態(tài)起動時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出電壓Ugi、電流調(diào)節(jié)器輸出電壓Uk、可控整流器輸出電壓Ud、電動機電樞電流Ia和轉(zhuǎn)速n的動態(tài)響應波形過程如圖2—8所示。由于在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR精品文檔放心下載經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個動態(tài)過程就分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個階精品文檔放心下載段。**圖6 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的轉(zhuǎn)速和電流波形第一階段是電流上升階段。當突加給定電壓Ugn時，由于電動機的機電慣性感謝閱讀較大，電動機還來不及轉(zhuǎn)動（n=0），轉(zhuǎn)速負反饋電壓Ufn0，這時，謝謝閱讀UnUgnUfn很大，使ASR的輸出突增為Ugio，ACR的輸出為Uko，可控整流感謝閱讀器的輸出為Udo，使電樞電流Ia迅速增加。當增加到IaIL（負載電流）時，電精品文檔放心下載動機開始轉(zhuǎn)動，以后轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出很快達到限幅值Ugim，從而使電樞電謝謝閱讀流達到所對應的最大值Iam（在這過程中Uk,Ud的下降是由于電流負反饋所引起精品文檔放心下載的），到這時電流負反饋電壓與ACR的給定電壓基本上是相等的，即精品文檔放心下載UUI（1-3）gimfiam式中，——電流反饋系數(shù)。速度調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅值正是按這個要求來整定的。謝謝閱讀第二階段是恒流升速階段。從電流升到最大值Iam開始，到轉(zhuǎn)速升到給定值為感謝閱讀止，這是啟動過程的主要階段，在這個階段中，ASR一直是飽和的，轉(zhuǎn)速負反饋精品文檔放心下載不起調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速環(huán)相當于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié)。由于電流Ia保持謝謝閱讀恒定值Iam，即系統(tǒng)的加速度dn/dt為恒值，所以轉(zhuǎn)速 n按線性規(guī)律上升，由謝謝閱讀UdIamRCen知，Ud也線性增加，這就要求Uk也要線性增加，故在啟動過程謝謝閱讀中電流調(diào)節(jié)器是不應該飽和的，晶閘管可控整流環(huán)節(jié)也不應該飽和。感謝閱讀**第三階段是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在這個階段中起作用。開始時轉(zhuǎn)速已感謝閱讀經(jīng)上升到給定值，ASR的給定電壓Ugn與轉(zhuǎn)速負反饋電壓Ufn相平衡，輸入偏差感謝閱讀Un等于零。但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值Ugim，所以電動機仍在以最大電流Iam下加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。超調(diào)后，Ufn0,Un0，使ASR退出飽和，其輸出電壓（也就是ACR的給定電壓）Ugi才從限幅值降下來，Uk與Ud也隨之降了下來，但是，由于Ia仍大于負載電流IL，在開始一段時間內(nèi)轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升。感謝閱讀IaIL時，電動機才開始在負載的阻力下減速，知道穩(wěn)定（如果系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)不夠好，可能振蕩幾次以后才穩(wěn)定）。在這個階段中ASR與ACR同時發(fā)揮作用，謝謝閱讀由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在外環(huán)，ASR處于主導地位，而ACR的作用則力圖使Ia盡快地跟隨ASR輸出Ugi的變化。謝謝閱讀穩(wěn)態(tài)時，轉(zhuǎn)速等于給定值ng，電樞電流Ia等于負載電流IL，ASR和ACR的謝謝閱讀輸入偏差電壓都為零，但由于積分作用，它們都有恒定的輸出電壓。ASR的輸出電壓為謝謝閱讀UUI（1-4）gifiLACR的輸出電壓為UCnIRegLkK（1-5）s由上述可知，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在啟動過程的大部分時間內(nèi)，ASR處于飽和精品文檔放心下載**限幅狀態(tài)，轉(zhuǎn)速環(huán)相當于開路，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒電流調(diào)節(jié)，從而可基本上實現(xiàn)理想過程。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應一定有超調(diào)，只有在超調(diào)后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器才能退出飽和，使在穩(wěn)定運行時ASR發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，從而使在穩(wěn)態(tài)和接近穩(wěn)態(tài)運行中表現(xiàn)為無靜差調(diào)速。故雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動態(tài)品質(zhì)。精品文檔放心下載綜上所述，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點：（1）飽和非線形控制：隨著ASR的飽和與不飽和，整個系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)，在不同情況下表現(xiàn)為不同結(jié)構(gòu)的線形系統(tǒng)，只能采用分段線形化的方法來分析，不能簡單的用線形控制理論來籠統(tǒng)的設計這樣的控制系統(tǒng)。感謝閱讀（2）轉(zhuǎn)速超調(diào)：當轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR采用PI調(diào)節(jié)器時，轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)。轉(zhuǎn)速略有超調(diào)一般是容許的，對于完全不允許超調(diào)的情況，應采用其他控制方法來抑制超調(diào)。謝謝閱讀（3）準時間最優(yōu)控制：在設備允許條件下實現(xiàn)最短時間的控制稱作“時間最優(yōu)控制”，對于電力拖動系統(tǒng)，在電動機允許過載能力限制下的恒流起動，就是時間最優(yōu)控制。但由于在起動過程Ⅰ、Ⅱ兩個階段中電流不能突變，實際起動過程與理想啟動過程相比還有一些差距，不過這兩段時間只占全部起動時間中很小的成分，無傷大局，可稱作“準時間最優(yōu)控制”。采用飽和非線性控制的方法實現(xiàn)準時間最優(yōu)控制是一種很有實用價值的控制策略，在各種多環(huán)控制中得到普遍應用。謝謝閱讀**第二章 調(diào)節(jié)器的工程設計2.1 調(diào)節(jié)器的設計原則為了保證轉(zhuǎn)速發(fā)生器的高精度和高可靠性，系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速變化率反饋和電流反饋的雙閉環(huán)電路主要考慮以下問題：謝謝閱讀1。保證轉(zhuǎn)速在設定后盡快達到穩(wěn)速狀態(tài)；2。保證最優(yōu)的穩(wěn)定時間；3。減小轉(zhuǎn)速超調(diào)量。為了解決上述問題，就必須對轉(zhuǎn)速、電流兩個調(diào)節(jié)器的進行優(yōu)化設計，以滿足系統(tǒng)的需要。謝謝閱讀建立調(diào)節(jié)器工程設計方法所遵循的原則是：概念清楚、易懂；計算公式簡明、好記；不僅給出參數(shù)計算的公式，而且指明參數(shù)調(diào)整的方向；能考慮飽和非線性控制的情況，同樣給出簡明的計算公式；謝謝閱讀適用于各種可以簡化成典型系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)。直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程設計包括確定典型系統(tǒng)、選擇調(diào)節(jié)器類型、精品文檔放心下載計算調(diào)節(jié)器參數(shù)、計算調(diào)節(jié)器電路參數(shù)、校驗等內(nèi)容。**在選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)時，只采用少量的典型系統(tǒng)，它的參數(shù)與系統(tǒng)性能指標的感謝閱讀關系都已事先找到，具體選擇參數(shù)時只須按現(xiàn)成的公式和表格中的數(shù)據(jù)計算一下感謝閱讀就可以了，這樣就使設計方法規(guī)范化，大大減少了設計工作量。精品文檔放心下載2.2 Ⅰ型系統(tǒng)與Ⅱ型系統(tǒng)的性能比較許多控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可表示為：Kms1Wsj1jTs1srnj1根據(jù)W(s)中積分環(huán)節(jié)個數(shù)的不同，將該控制系統(tǒng)稱為0型、Ⅰ型、Ⅱ型……感謝閱讀系統(tǒng)。自動控制理論證明，0型系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時是有差的，而Ⅲ型及Ⅲ型以上的系感謝閱讀統(tǒng)很難穩(wěn)定。因此，通常為了保證穩(wěn)定性和一定的穩(wěn)態(tài)精度，多用Ⅰ型、Ⅱ型系精品文檔放心下載統(tǒng)，典型的Ⅰ型、Ⅱ型系統(tǒng)其開環(huán)傳遞函數(shù)為KW(s)s(Ts1)（2-1）K(s1)（2-2）W(s)s2(Ts1)一般說來典型Ⅰ型系統(tǒng)在動態(tài)跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗憂性能差；而謝謝閱讀典型Ⅱ型系統(tǒng)的超調(diào)量相對要大一些而抗擾性能卻比較好。基于此，在轉(zhuǎn)速-電流謝謝閱讀雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán)的一個重要作用是保持電樞電流在動態(tài)過程中不超過精品文檔放心下載**允許值，即能否抑制超調(diào)是設計電流環(huán)首先要考慮的問題，所以一般電流環(huán)多設謝謝閱讀計為Ⅰ型系統(tǒng)，電流調(diào)節(jié)的設計應以此為限定條件。至于轉(zhuǎn)速環(huán)，穩(wěn)態(tài)無靜差是謝謝閱讀最根本的要求，所以轉(zhuǎn)速環(huán)通常設計為Ⅱ型系統(tǒng)。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，整流裝精品文檔放心下載置滯后時間常數(shù)Ts和電流濾波時間常數(shù)Toi一般都比電樞回路電磁Tl小很多，可感謝閱讀將前兩者近似為一個慣性環(huán)節(jié)，取T∑i=Ts+Toi。這樣，經(jīng)過小慣性環(huán)節(jié)的近似處謝謝閱讀理后，電流環(huán)的控制對象是一個雙慣性環(huán)節(jié)，要將其設計成典型Ⅰ型系統(tǒng)，同理，謝謝閱讀經(jīng)過小慣性環(huán)節(jié)的近似處理后，轉(zhuǎn)速環(huán)的被控對象形如式(2-1)。如前所述，轉(zhuǎn)速感謝閱讀環(huán)應設計成Ⅱ型系統(tǒng)，所以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器也就設計成PI型調(diào)節(jié)器，如下式所示:感謝閱讀W(s)K(s1)（2-3）s2.3 電流調(diào)節(jié)器的設計2.3.1 結(jié)構(gòu)框圖的化簡和結(jié)構(gòu)的選擇在按動態(tài)性能設計電流環(huán)時，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，即E謝謝閱讀≈0。這時，電流環(huán)如圖7所示。**U*(s)1+U(s)KU(s)1/RI(s)iACRcd0dTs+1sTs+1Ts+10iU(s)sliTs+10i圖7 電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡忽略反電動勢對電流環(huán)作用的近似條件是：1 3ci TTm l式中 -------電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。謝謝閱讀ci如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時把給定信號改感謝閱讀成U*i(s)/，則電流環(huán)便等效成單位負反饋系統(tǒng)。感謝閱讀U*(s)U(s)K/RI(s)i+ACRcsdTs+1(Ts+1)(Ts+1)0isl圖8 等效成單位負反饋系統(tǒng)**最后，由于Ts和T0i一般都比Tl小得多，可以當作小慣性群而近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為精品文檔放心下載T∑i=Ts+Toi則電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡化成圖8U*(s)+U(s)K/RI(s)iACRcds(Ts+1)(Ts+1)li圖8 小慣性環(huán)節(jié)的近似處理圖2-23c2.3.2 時間常數(shù)的計算1、直流電機參數(shù) Ce=UN?INRa=0。4478min/r精品文檔放心下載2、整流裝置滯后時間常數(shù)Ts=0.0017s。3、電流濾波時間常數(shù)Toi=0.002s。4、電流環(huán)小時間常數(shù)之和T∑=Ts+Toi=0。0017s+0。002s=0.0037s精品文檔放心下載5、電樞回路電磁時間常數(shù)TL0.0030.0364lR0.0825精品文檔放心下載6、電力拖動系統(tǒng)機電時間常數(shù)GDR1292.7*0.0825T2300.1485m375CCem375*0.4478*0.4478***2.3.3 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)要求電流無靜差，實際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調(diào)，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要的因素，為此，電流環(huán)應以跟隨性能為主，應選用典型I型系統(tǒng)。謝謝閱讀電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的，要校正成典型I型系統(tǒng)，顯然應采用PI型的電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成感謝閱讀W(s)K(s1)（2-5）iiACRs式中iKi—電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；i—電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。檢查對電源電壓的抗擾性能：Tl0.03649.84，參照典型Ⅰ型系統(tǒng)動T0.0037i態(tài)抗擾性能指標與參數(shù)的關系表格，可以看出各項指標都是可以接受的。謝謝閱讀2.3.4 計算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：i=Tl=0.07s。電流環(huán)開環(huán)增益：要求δi＜5%時，應取KIT∑i=0.5，因此謝謝閱讀K0.50.5135.1s1IT0.0037i于是，ACR的比例系數(shù)為：KKR135.10.03640.08250.3702Ii400.0274iKs**2.3.5 校驗近似條件電流環(huán)截止頻率：ci=KI=135.1s-1；晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件：11s1滿足近似條件3s30.0017忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件：11滿足近似條件3TT30.14850.036440.804m l電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：111滿足近似條件3TT0.00170.02180.8s oi**2.3.6 計算調(diào)節(jié)器的電阻和電容圖9 PI型電路調(diào)節(jié)器的組成按所用運算放大器取R0=40k，各電阻和電容值為：感謝閱讀RiKiR00.370240k14.82k取15kCi0.0364F2.4F取2.4FiR15103iC4T40.002F0.2F取0.2Foi40103oiR0**2.4 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設計2.4.1 轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應為Ui*(s),因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應等效為感謝閱讀1IsWsdcliU*(s)1s1iKI用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)后，整個轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便如圖謝謝閱讀所示和電流環(huán)一樣，把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號感謝閱讀改成U*n(s)/，再把時間常數(shù)為1/KI似成一個時間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)，其中謝謝閱讀U*n(s1+U*n(sT0ns+1-ASRUn(s)

和T0n的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近T1TnKIonIdL(s)1Id(s)-Rn1s1KI+CeTmsT0ns+1圖10用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)的轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖最后轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)簡圖為圖11**圖11 等效成單位負反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理的轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖謝謝閱讀2.4.2 確定時間常數(shù)1、電流環(huán)等效時間常數(shù)1/KI。由電流環(huán)參數(shù)可知KIT∑i=0.5，則感謝閱讀1 2T 20.00370.0074s感謝閱讀K iI2、轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)Ton。根據(jù)已知條件可知Ton=0.01s3、轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)T∑n。按小時間常數(shù)近似處理，取謝謝閱讀T 1T0.00740.010.0174s謝謝閱讀n K onI2.4.3 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負載擾動作用點前面必須有一個積分環(huán)節(jié)，它應該謝謝閱讀包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR中，現(xiàn)在在擾動作用點后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，因謝謝閱讀**此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以應該設計成典型Ⅱ型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。由此可見，ASR也應該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為感謝閱讀W(s)Kn(ns1)ASRsn式中Kn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；n—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。2.4.4 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時間常數(shù)為：精品文檔放心下載hT50.01740.087s精品文檔放心下載n轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為：Kh16396.4s2N2h2T22520.01742nASR的比例系數(shù)為：K(h1)CT60.2740.44780.148548.22hRTem250.01580.08250.0174