直流调速第五章(原始).ppt

* * 第五章 电气传动用调节器的工程设计法 1、设计电气传动控制系统的步骤： ２、动态校正 ３、工程设计法 　　（1）既便于分析计算，又有明确物理概念的简便使用的方法——工程设计法。 　　（2）工程设计法思路： 　　（3）介绍振荡指标法。 第一节　典型系统及性能指标 一、控制系统的动态性能指标 １、跟随性能指标　　用阶跃响应来衡量 　　时域：上升时间tr，超调量?，调节时间ts 频域： 开环对数幅频特性，如图（a） 中频宽 　　h=?2/ ?1 　稳定性 交接频率　?c　　　　　快速性 低频段放大倍数　|A(0)|　稳定精度　 h ?1 ?c ?2 (a) C(t) C∞ 0 tr ts t Cmax ±5%(或±2%)C∞ Cmax－Ｃ∞ 闭环幅频特性　如图（b） 谐振幅值Mp：稳定性 超调量 截止频率?d： 快速性 1/√2 2、抗扰性能指标 用阶跃扰动恢复过程来衡量 (b) M(?) Mp 1 ?b 0 ?p ?d Ｃ Ｎ Ｃ∞2 △Cmax N ±5%(或±2%)Cb tm tv t ０ 动态降落 　　△Ｃmax％＝ △Cmax C∞ ×100% 二、典型系统 选Ⅰ、Ⅱ型系统中的其中一种作为典型系统。 １、典型Ⅰ型系统 　　开环传函： 　 W(S)＝　　　（K1/T) 对数幅频特性: 　　 ⊕ R(s) C(s) (a) － Ｌ/dB 20lgK －20 ??C 1| T ? －40 ? K S(TS+1) K S(TS+1) 0 0 0 －90 0 －180 0 ? （b） y 2、典型Ⅱ系统 开环传函： 　　W（S）= 　　　（其中?＞T ） 　　对数幅频特性； K（?S+1） S（TS+1） 2 K（?S+1） S（TS+1） ２ ⊕ Ｒ(s) C(s) － (a) Ｌ/dB ? 0 0 －90 0 －180 0 0 ??C 1| T 1| ? －40 －20 －40 ?? ? （b） 三、典型Ⅰ型系统参数和性能指标的关系 典型Ⅰ型系统开环传函为 W(S)＝ K S(TS+1) 两个参数：开环增益Ｋ，时间常数Ｔ 定性分析：一般Ｔ为系统固有，Ｋ可调节。 　　　　　在?＝１处，对数幅频特性的幅值 　　　　　L（ ?）|?=1=20lgK=20（lg?c－lg1）=20lg ?c，所以 　　　　　Ｋ＝ ?c。 开环增益Ｋ越大，交接频率?c越大，系统响应越快。而相角稳定裕度?（ ?c）＝90°－arctan ?cT，则?c越大， ?将降低。说明快速性与稳定性之间的矛盾。 １、典型Ⅰ型系统跟随性能与参数的关系 典型Ⅰ型系统为二阶系统，动态指标与其参数之间有着准确的数学关系。欠阻尼二阶系统时，如式（5－9）——（5－13）。 超调量 ? ＝e 　　　　(5－9) 上升时间　　tr＝ ｛?－arccos ｝ (5－10) 相角稳定裕度　?＝arctan (5－11) 　　　　　　　 Ｍp＝１ 　　　（0KT≤0.5) (5－12) 振荡指标　　　Ｍp＝ （KT0.5) (5－13) 由上式可将计算结果列于表5－1 表５－1典型Ⅰ型系统参数与动态跟随性能指标 －? KT－1 2T 4KT－1 1| 2 1| KT 2 4K T －１－１ ２ 2 2KT 4KT－1 2.41T 3.34T 4.72T 6.67T ∞ 上升时间tr 51.8° 59.2° 65.5° 69.9° 76.3° 相角裕量稳定?（?c） 1.15 1.04 1 1 1 振荡指标Mp 16.3% 9.5% 4.3% 1.5% 0 超调量? 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 阻尼比? 1.0