第一章 闭环控制的直流调.ppt

第一章 闭环控制的直流调速系统 第三节 闭环调速系统的动态分析与设计 （一）额定励磁的直流电动机 （一）额定励磁的直流电动机 一、闭环调速系统的动态数学模型 （二）晶闸管触发和整流装置 一、闭环调速系统的动态数学模型 （四）闭环系统数学模型 二、稳定条件 二、动态校正—PI调节器设计 二、动态校正—PI调节器设计 （三）PI调节器串联校正 调速系统以快和稳为主，多采用PI调节 第四节 闭环调速系统的抗扰误差分析 （二）积分控制时的稳态抗扰误差 （三）比例积分控制时的稳态抗扰误差 一、电压负反馈调速系统 * 一、闭环调速系统的动态数学模型 （一）额定励磁的直流电动机 L Ud0 M R ＋ E ＋ E + Ud0 Id IdL + E n E + Ud0 Id IdL E n + Ud0 IdL n E + Ud0 Id IdL + E n （二）晶闸管触发和整流装置 　　晶闸管触发与整流装置可以看成是一个具有纯滞后的放大环节，其滞后作用是由晶闸管装置的失控时间引起的。 ud t Uct t Ts 　　相对于整个系统来说，Ts是不大的，在一般情况下，可取其统计平均值，并认为它是常数，见表1-2 晶闸管装置可近似为 推导近似条件 （二）晶闸管触发和整流装置 晶闸管装置近似为一阶惯性环节的条件 （三）比例放大器和测速发电机 （四）闭环系统数学模型 开环传递函数 + IdL n Un * Un + Uct Ud0 闭环传递函数 第三节 闭环调速系统的动态分析与设计 特征方程 据劳斯判据，系统稳定条件为 整理后得稳定条件 电动机：10KW, 220V, 55A, 1000r/min, 电枢电阻Ra=0.5Ω 晶闸管装置：Y／Y连接，二次线电压E2l=230V，Ks=44 V－M系统回路总电阻R=1.0Ω 测速发电机：23.1W, 110V, 0.21A, 1900r/min 电枢回路总电感Ｌ＝17mH，GD2＝10Nm2 生产机械要求：D=10, s≤5% 满足要求时K≥53.3 满足稳态要求时，系统不稳定 第三节 闭环调速系统的动态分析与设计 （一）期望的开环对数频率特性 ● 中频段以-20dB/dec的斜率穿越0分贝线，系统稳定 ● 截止频率越高，系统快速性越好 ● 低频段的斜率陡、增益高，表示系统稳态精度好 ● 高频段衰减得越快，抗高频干扰能力越强 （二）原始系统的开环对数频率特性 二、动态校正—PI调节器设计 -90° -180° -270° ω/S-1 L/dB 40 30 20 10 10 100 1000 ω/S-1 0 -20 -40 -60 二、动态校正—PI调节器设计 + + Uin R0 R1 Uex C1 （三）PI调节器串联校正 原系统添加部分的传递函数 L/dB -20 可令 Kpiτ= T1， 使校正后的系统有足够的稳定裕度 （三）PI调节器串联校正 L/dB 40 30 20 10 10 100 1000 ω/S-1 0 L1 L2 （三）PI调节器串联校正 取 并使 取 L1=31.5dB，L2=-31.5dB 已知 Kp=21，则Kpi＝0.559 （三）PI调节器串联校正 则PI调节器的传递函数为 取R0为40kΩ 校验近似条件 校正后的传递函数 （三）PI调节器串联校正 稳定裕度 转速负反馈单闭环调速系统，电动机参数Pnom=2.2KW，Unom=220V Inom=12.5A，nnom=1500r/min，　Ra=1Ω，晶闸管整流装置参数　R=2.9Ω， Ks=44，Ts=0.00167S， L=40mH， GD2=1.5N·m2， =10V，要求D=15，S=5% 　（１）满足要求时，系统能否稳定运行，其临界开环放大倍数为多少？ 　（２）如果系统不能稳定运行，对其进行动态校正 （一）比例控制时的稳态抗扰误差 + IdL n Un * + （一）比例控制时的稳态抗扰误差 突加负载扰动 比例调节是有静差系统 + IdL n Un * + 第四节 闭环调速系统的抗扰误差分析 （二）积分控制时的稳态抗扰误差 突加负载扰动 积分调节是无静差的系统 + IdL n Un * + 第四节 闭环调速系统的抗扰误差分析 （三）比例积分控制时的稳态抗扰误差 突加负载扰动 比例积分调节也是无静差的系统 只要在控制系统的前向通道上在扰动作用点以前含有积分环节，对于阶跃扰动，则不会引起稳态误差 第五节 电压反馈电流补偿控制的调速系统 　　如果忽略电枢压降，则直流电动机的转速近似与电枢端电压成正比，所以电压负反馈基本上能代替转速负反馈的作用 M Un * Uct Ud Id + + + R0 R0 R1 GT RP1 Ｕ