[中国计量学院电力拖动自动控制系统陈伯时第三版课件]1-6闭环控制的直流调速系统.ppt

46 闭环控制的直流调速系统 本章提要 1.1 直流调速系统用的可控直流电源 1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统 本节要点： 1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统 1.6.1 问题的提出 闭环系统的稳态结构框图 1.6.1 问题的提出 1.6.2 积分调节器和积分控制规律 2. 积分调节器的传递函数 4. 转速的积分控制规律 5. 比例与积分控制的比较 突加负载时的动态过程 1.6.3 比例积分控制规律 两种调节器特性比较 那么，如果既要稳态精度高，又要动态响应快，该怎么办呢？只要把比例和积分两种控制结合起来就行了，这便是比例积分控制。 1. PI调节器 2. PI输入输出关系（P37） 按照运算放大器的输入输出关系，可得 3. PI调节器的传递函数 当初始条件为零时，取式（1-60）两侧的拉氏变换，移项后，得PI调节器的传递函数。 4. PI调节器输出时间特性 分析结果 1.6.4 无静差直流调速系统及其稳态参数计算 系统组成 工作原理 稳态结构与静特性 参数计算 1. 系统组成 3. 稳态结构与静特性 稳态结构与静特性（续） 必须指出 4. 稳态参数计算 *1.6.5 系统设计举例与参数计算（二） 解 （1）被控对象的开环频率特性分析 系统开环对数幅频及相频特性 其中三个转折频率（或称交接频率）分别为 （2） PI调节器设计 PI调节器对数频率特性 系统校正的对数频率特性 （3）调节器参数计算 从图1-42中特性②可以看出 已知 Kp = 21 因此 而且 于是，PI调节器的传递函数为 最后，选择PI调节器的参数。已知 R0=40k?，则 取 R1= 22k? 本章小结 学习和掌握直流调速方法； 学习和掌握直流调速电源； 学习和掌握直流调速系统： 系统组成； 系统分析（静态性能、动态性能）； 系统设计（调节器的结构和参数设计）。 思考题 作 业 电流截止环节的参数很容易根据其电路和截止电流值 Idcr计算出。 PI调节器的参数 Kpi和τ可按动态校正的要求计算。 系统调节器设计 例题1-8 在例题1-5中，已经判明，按照稳态调速指标设计的闭环系统是不稳定的。试利用伯德图设计PI调节器，使系统能在保证稳态性能要求下稳定运行。 式（1-56）已给出原始系统的开环传递函数如下 已知 Ts = 0.00167s， Tl = 0.017s ， Tm = 0.075s ，在这里， Tm ≥ 4Tl ，因此分母中的二次项可以分解成两个一次项之积，即 根据例题1-4的稳态参数计算结果，闭环系统的开环放大系数已取为 于是，原始闭环系统的开环传递函数是 相角裕度 ? 和增益裕度GM都是负值，所以原始闭环系统不稳定 为了使系统稳定，设置PI调节器，设计时须绘出其对数频率特性。 考虑到原始系统中已包含了放大系数为的比例调节器，现在换成PI调节器，它在原始系统的基础上新添加部分的传递函数应为 -20 L/dB + O O ? ? 2 - 1 KP? ? ? /s-1 1 KPi? 1 ?1 = 相应的对数频率特性绘于图1-41中。 实际设计时，一般先根据系统要求的动态性能或稳定裕度，确定校正后的预期对数频率特性，与原始系统特性相减，即得校正环节特性 具体的设计方法是很灵活的，有时须反复试凑，才能得到满意的结果 本例题的闭环调速系统，可以采用比较简便方法，由于原始系统不稳定，表现为放大系数K过大，截止频率过高，应该设法把它们压下来 为了使校正后的系统具有足够的稳定裕度，它的对数幅频特性应以–20dB/dec 的斜率穿越 0dB 线 O 校正后的系统特性 校正前的系统特性 把图中的原始系统特性①压低，使校正后特性③的截止频率ωc2 1/ T2。在ωc2 处，应有 可令，Kpi? = T1使校正装置的比例微分项（Kpi? s + 1）与原始系统中时间常数最大的惯性环节 对消。 O 校正后系统的稳定性指标 ? 和GM都已变成较大的正值，有足够的稳定裕度，而截止频率从 ?c1 = 208.9 s–1