6转速单闭环直流调速系统详解.ppt

简述积分控制规律 答：积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速 答：若没有积分限幅，积分项可能很大，将产生较大的退饱和超调。 * * 为什么积分需限幅？ 在转速、电流双闭环直流调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？ 若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？ 答：通常可以调节给定电压。改变 Kn 和 Ks 都不行，因为转速电流双闭环直流调速系统对前 向通道内的阶跃扰动均有能力克服。也可以改变 α，但目的通常是为了获得更理想的机械特性。 若要改变堵转电流，应调节电流反馈系数 β。 * 1）模拟测速一般采用测速发电机，其输出电压不仅表示了转速的大小，还包含了转速的方向，在调速系统中（尤其在可逆系统中），转速的方向也是不可缺少的。因此必须经过适当的变换，将双极性的电压信号转换为单极性电压信号，经A/D 转换后得到的数字量送入微机。但偏移码不能直接参与运算，必须用软件将偏移码变换为原码或补码，然后进行闭环控制。 2）对于要求精度高、调速范围大的系统，往往需要采用旋转编码器测速，即数字测速。 * 2）防脉冲干扰中值滤波法 在电动机控制应用中，现场的强电设备较多，不可避免地会产生尖脉冲干扰（例如某强电设备的启动和停车）。这种干扰是随机性地，一般持续时间短，峰值较大，因此在这时采样得到的受干扰的数据会与其它数据有明显区别。 * 防脉冲干扰中值滤波法的算法是：对最近连续采样的3个数据进行排序，取这三个采样值的中值为有效信号，舍去其余两个信号。 该方法能有效地滤除偶然型干扰脉冲（作用时间短、幅值大），但若干扰信号作用的时间相对较长（大于采样周期），则无能为力。 * 3）中值平均滤波法 对最近连续采样的n个数据进行排序，去掉其中的最大和最小的两个数据（被认为是受干扰的数据），将剩余数据求平均值。即 * * * * * * * 5.4 数字PID调节器 模拟PID调节器的数字化 改进的数字PID算法 智能型PID调节器 * 5.4.1 模拟PID调节器的数字化 PID调节器是电力拖动自动控制系统中最常用的一种控制器，在微机数字控制系统中，当采样频率足够高时，可以先按模拟系统的设计方法设计调节器，然后再离散化，就可以得到数字控制器的算法，这就是模拟调节器的数字化。 * 模拟PID控制系统原理框图 * 比例环节－－对偏差瞬间作出快速反应。偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，使控制量向减少偏差的方向变化。 积分环节－－把偏差的积累作为输出，以达到消除静差的目的。 微分环节－－根据偏差的变化趋势进行控制，偏差变化得越快，微分控制器得输出就越大，并能在偏差值变大之前进行修正。微分作用的引入将有助于减小超调量，克服振荡。 * 其中 KP －－ 比例系数 TI －－ 积分常数 TD －－ 微分常数 模拟PID调节器的控制规律： （5-14） * PID调节器的差分方程 将5-14离散化成差分方程，其第 k 拍输出为 其中，Tsam为采样周期 （5-15） * 数字PID调节器算法 有位置式和增量式两种算法： 位置式算法——即为式(5-15)表述的差分方程，它是直接按(5-14)所给出的PID控制规律定义进行计算的，所以它给出了全部控制量的大小，因此被称为全量式或位置式PID控制算法。 * 算法优点：结构清晰，P、I和D三部分作用分明，参数调整简单明了。 算法缺点：因为计算机输出的uk对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障，输出的uk将大幅度变化，从而引起执行结构的大幅度变化，有可能因此造成严重的生产事故。 * PID调节器的输出可由下式求得 （5-17） （5-18） 增量式PID调节器算法： * 5.4.2 改进的数字PID算法 PID调节器的参数直接影响着系统的性能指标。在高性能的调速系统中，有时仅仅靠调整PID参数难以同时满足各项静、动态性能指标。采用模拟PID调节器时，由于受到物理条件的限制，只好在不同指标中求其折衷。 * 而微机数字控制系统具有很强的逻辑判断和数值运算能力，充分应用这些能力，可以衍生出多种改进的PID算法，提高系统的控制性能。 积分分离算法 分段PID算法 * 1. 积分分离算法 基本思想： 当被控制量与给定值的偏差较大时，去掉积分，以避免积分饱和效应的产生；当控制量与给定值比较接近时，重新引入积分，发挥积分的作用，消除静态误差，从而既保证了控制的精度又避免了振荡的产生。 * 积分分离算法表达式为 （5-19） 其中 δ为一常值。 积分分