电力拖动自动控制系统第六讲.pptVIP

第六讲 要求：1. 了解积分调节器的控制规律； 2. 掌系统握无静差直流调速构成和稳 态参数计算； 3. 掌握电压负反馈直流调速系统的控 制规律； 4.掌握电流正反馈和补偿控制规律 5.理解不同控制规律的特点 1.6?比例积分控制规律和无静差 调速系统 1.6.1?积分调节器和积分控制规律 1?积分调节器 ① 原理图 图示由运算放大器构成了一个积分电路。 ② 时域方程 由图可得： 式中， —积分时间常数。 积分调节器的输出特性 当初始值为零时，在阶跃输入作用下，对上式积分运算，得积分调节器的输出 ③ 积分调节器的传递函数 积分调节器的传递函数为 ④伯德图 如下 2?转速的积分控制规律 ①比例调节器的特点 在比例调节器调速系统中，调节器输出是电力电子变换器控制电压 ＝ 只要电动机在运行，就必须有 ，因而也必须有转速偏差电压 ，这是采用积分调节器的调速系统有静差的根本原因； 当负载转矩由 突增到 时，有静差调速系统的转速n、偏差电压 和控制电压 的变化过程示于图1－44。 ②积分调节器的特点 如果采用积分调节器，按照积分调节器原理，应有 如果 是阶跃函数，则按线性规律增长，每一时刻的大小和与横轴所包围的面积成正比，如图1－45（a）所示。 负载变化时的电压波形 图b绘出的 是负载变化时的偏差电压波形，按照 与横轴所包围面积的正比关系，可得相应的 曲线， 图中 的最大值对应于的拐点。 注：以上均是初值为零的情况。 若初值不是零，还应加上初始电压 ，则积分式变成 ③积分控制的特点 在图1-45(b)中，动态时，当 变化时，只要其极性不变，即只要仍是 ，积分调节器的输出 便一直增长； 当达到 ， ＝0， 才停止上升； 不到 变负， 不会下降。 需要强调的是，当 =0时， 并不是零，而是一个终值 ； 如果 不再变化，此终值便保持恒定不变，这是积分控制的特点。 ④无静差调速 采用积分调节器后，当转速在稳态时达到与给定转速一致时，系统仍有控制信号，保持系统稳定运行，实现无静差调速。 ⑤负载突增时积分控制调速系统的变化 A.当负载突增时，积分控制的无静差调速系统动态过程曲线示于下图。在稳态运行时，转速偏差电压 必为零。 如果 不为零，则 继续变化，就不是稳态了。 B.在突加负载时，引起动态速降，系统从一个稳态进入另一个稳态， 又恢复为零，但 已从 上升到 ，电枢电压由 上升到 ，以克服负载电流增加的压降。 在这里，Uc的改变并非仅仅依靠 本身，而是依靠Un在一段时间内的积累。 3?比例与积分控制的比较 归纳以上分析，可知 比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状； 而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。虽然现在 =0，只要历史上有过 ，其积分就有一定数值，足以产生稳态运行所需要的控制电压Uc。 积分控制规律和比例控制规律的根本区别就在于此。 1.6.2?比例积分控制规律 1、比例调节器和积分调节器的比较 从无静差的角度来看，积分控制优于比例控制，但是另一方面，在控制的快速性上，积分控制却又不如比例控制。 具体来说，如前所述，在同样的阶跃输入作用之下，比例调节器的输出可以立即响应，而积分调节器的输出却只能逐渐地变。 2、比例积分控制 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。 A.比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，又克服了各自的缺点，扬长避短，互相补充。比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。 B.PI调节器输出是由比例和积分两部分相加而成的。 C. 图1－47绘出了比例积分调节器的输入和输出动态过程。 假设输入偏差电压 的波形如图所示，则输出波形中比例部分①和 成正比，积分部分②是 的积分曲线，而PI调节器的输出电压 是这两部分之和①+②。 可见，比例积分调节器既具有快速响应性能，又足以消除调速系统的静差。 除此以外，比例积分调节器还是提高系统稳定性的校正装置，因此，它在调速系统和其他控制系统中获得了广泛的应用。 1.6.3 无静差直流调速系统及