电气传动设计.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 三、电气传动控制系统中滤波器的 作用和选择 1、反馈控制规律 转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有以下三个基本特征，也就是反馈控制的基本规律，各种不另加其他调节器的基本反馈控制系统都服从于这些规律。 1.1 被调量有静差 从静特性分析中可以看出，由于采用了比例放大器，闭环系统的开环放大系数K值越大，系统的稳态性能越好。然而，Kp =常数，稳态速差就只能减小，却不可能消除。因为闭环系统的稳态速降为 只有 K = ?，才能使 ?ncl = 0，而这是不可能的。因此，这样的调速系统叫做有静差调速系统。实际上，这种系统正是依靠被调量的偏差进行控制的。 1.2. 抵抗扰动, 服从给定 反馈控制系统具有良好的抗扰性能，它能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用，但对给定作用的变化则唯命是从。 扰动—除给定信号外，作用在控制系统各环节上的一切会引起输出量变化的因素都叫做“扰动作用”。 负载变化的扰动（使Id变化） 交流电源电压波动的扰动（使Ks变化） 电动机励磁的变化的扰动（造成Ce 变化 ） 放大器输出电压漂移的扰动（使Kp变化） 温升引起主电路电阻增大的扰动（使R变化） 检测误差的扰动（使?变化） 。 在下图中，各种扰动作用都在稳态结构框图上表示出来了，所有这些因素最终都要影响到转速。 调速系统的扰动源 扰动作用与影响 闭环调速系统的给定作用和扰动作用 励磁变化 Id变化 电源波动 Kp变化 电阻变化 检测误差 Kp Ks ? 1/Ce U*n Uc ?Un E n Ud0 Un + + - - R 抗扰能力 反馈控制系统对被反馈环包围的前向通道上的扰动都有抑制功能。 例如：Us? ? Ud0? ? n? ? Un? ? ?Un ? ? n? ? Ud0 ? ? Uc? 但是，如果在反馈通道上的测速反馈系数受到某种影响而发生变化，它非但不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。 例如： ?? ? Un? ? ?Un? ? Uc ? ? Ud0? ? n? 因此，反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。 1.3 给定作用 与众不同的是，在反馈环外的给定作用，如 上图中的转速给定信号，它的些微变化都会使被调量随之变化，丝毫不受反馈作用的抑制。 结论 反馈控制系统的规律是： 一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从的。 2、反馈回路滤波器的作用 从反馈控制规律可知反馈控制能够有效地抑制一切被包在负反馈环内，前向通道上的扰动作用。因此，一切被包在负反馈环内前向通道上的谐波同样可以通过反馈回路滤波器来抑制 反馈回路滤波器的作用： （1）滤掉系统信号中的谐波分量 （2）抑制干扰 3、反馈回路滤波器的选择 （1）电枢电流反馈回路 用电感互感器检测时：Tf1=1-2ms 用调制型电流隔离器检测时 Tf1=4-5ms （2）速度反馈回路 质量好的测速机：Tfn=5-10ms 质量差的测速机：Tfn=15-20ms （3）电势反馈回路： Tfe=5-10ms 4、反馈回路滤波器对系统的影响 反馈回路滤波器使系统增加一个小惯性 环节如下式，使系统出现微分项，加大了超调 5、消除反馈回路滤波器对 系统影响的方法 根据所选用的不同类型典型系统，通过修正给定滤波器的时间常数来补偿反馈回路滤波器的影响 例如： 三阶最佳系统，如果反馈回路有滤波器，则给定滤波器的时间常数应该大于4Tt，而等于（Tf+ 4Tt ） 即：给定滤波器传递函数： + - K2 Id (s) + - Kx (Tts+1