转速电流双闭环直流调速系统范例.ppt

转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法 ;内容提要;转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性； 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析； 调节器的工程设计方法； 按工程设计方法设计双闭环系统的调节器 弱磁控制的直流调速系统。 ;2.1 转速、电流双闭环直流调速系统 及其静特性;1. 主要原因;b) 理想的快速起动过程; 性能比较;性能比较（续）;3. 解决思路;;2.1.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成;TG;;2. 系统电路结构;系统原理图;;3. 限幅电路;限幅电路（续）;4. 电流检测电路;2.1.2 稳态结构图和静特性 ;1. 系统稳态结构图;2. 限幅作用;;3. 系统静特性;（1）转速调节器不饱和; 静特性的水平特性;（2） 转速调节器饱和; 静特性的垂直特性;4. 两个调节器的作用;;2.1.3 各变量的稳态工作点和稳态参数计算;;; 反馈系数计算;;2.2 双闭环直流调速系统的数学模型 和动态性能分析;2.2.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型;1. 系统动态结构;2. 数学模型;2.2.2 起动过程分析 ;图2-7 双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形 ;1. 起动过程;第I阶段电流上升的阶段（0 ~ t1） ;IdL ;第 I 阶段（续）;第 II 阶段恒流升速阶段（t1 ~ t2） ;n ;第 II 阶段（续）;第 II 阶段（续）;第 Ⅲ 阶段转速调节阶段（ t2 以后） ;IdL ;第 Ⅲ 阶段（续）;第 Ⅲ 阶段（续）;第 Ⅲ 阶段（续）;2. 分析结果;（1）?饱和非线性控制;（2）转速超调;（3）准时间最优控制;;2.2.3 动态抗扰性能分析 ;? ;抗负载扰动（续）;图2-8 直流调速系统的动态抗扰作用 a)单闭环系统;抗电网电压扰动（续）;3. 对比分析;4. 分析结果;2.2.4 转速和电流两个调节器的作用 ;1. 转速调节器的作用;2. 电流调节器的作用;;2.3 调节器的工程设计方法;问题的提出（续）;;2.3.1 工程设计方法的基本思路 ;2.3.2 典型系统;;1. 典型I型系统;开环对数频率特性;性能特性 典型的I型系统结构简单，其对数幅频特性的中频段以 –20 dB/dec 的斜率穿越 0dB 线，只要参数的选择能保证足够的中频带宽度，系统就一定是稳定的，且有足够的稳定裕量，即选择参数满足 ;2. 典型Ⅱ型系统;开环对数频率特性; 性能特性 典型的II型系统也是以 –20dB/dec 的斜率穿越零分贝线。由于分母中 s2 项对应的相频特性是 –180°，后面还有一个惯性环节，在分子添上一个比例微分环节（?s +1），是为了把相频特性抬到 –180°线以上，以保证系统稳定，即应选择参数满足 ;2.3.3 控制系统的动态性能指标; 系统典型的阶跃响应曲线;; 突加扰动的动态过程和抗扰性能指标;2. 抗扰性能指标;2.3.4 典型I型系统性能指标和参数的关系; K 与开环对数频率特性的关系; K 与截止频率 ?c 的关系;;表2-1 I型系统在不同输入信号作用下的稳态误差;;（2）动态跟随性能指标;K、T与标准形式中的参数的换算关系 ;二阶系统的性质 当 ? 1 时，系统动态响应是欠阻尼的振荡特性， 当 ? ? 1 时，系统动态响应是过阻尼的单调特性； 当 ? = 1 时，系统动态响应是临界阻尼。 由于过阻尼特性动态响应较慢，所以一般常把系统设计成欠阻尼状态，即 0 ? 1;;性能指标和系统参数之间的关系 ;表2-2 典型I型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系 （ ? 与KT的关系服从于式2-16）;2. 典型I型系统抗扰性能指标与参数的关系;图2-15 扰动作用下的典型I型系统;;;;2.3.5 典型II型系统性能指标和参数的关系 ;典型Ⅱ型系统的开环对数幅频特性;中频宽h 由图可见，h 是斜率为–20dB/dec的中频段的宽度（对数坐标），称作“中频宽”。由于中频段的状况对控制系统的动态品质起着决定性的作用，因此 h 值是一个很关键的参数。 只要按照动态性能指标的要求确定了h值，就可以代入这两个公式计算K 和? ，并由此计算调节器的参数。 ;表2－5 II型系统在不同输入信号作用下的稳态误差; 由表可知： 在阶跃和斜坡输入下，II型系统稳态时均无差； 加速度输入下稳态误差与开环增益K成反比。;表2-6 典