10112.3调节器的工程设计方法(典1典2).pptVIP

第2章 双闭环直流调速系统 主要内容 工程设计方法的必要性和可能性 工程设计方法的基本思路 控制系统的动态性能指标 典1系统及其性能指标 典2系统及其性能指标 非典型系统的典型化 一、工程设计方法的可能性及必要性 二、工程设计方法的基本思路 三、控制系统的动态性能指标 跟随性能指标:上升时间、超调量、调节时间 抗扰性能指标 通常，调速系统的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态指标以跟随性能为主。 四、典型系统及其性能指标 （典I系统二阶典型系统） 2、典I系统开环对数频率特性 4、典I系统跟随性能指标与参数的关系 典I系统在零初始条件下的阶跃响应动态指标： 超调量： 上升时间： 峰值时间： 调整时间估算： 截止频率精确计算： 相角稳定裕度： 5． 典型I型系统抗扰性能指标与参数的关系 针对常用的调速系统分析抗扰性能 五、典型系统及其性能指标 （典II系统______三阶典型系统） 2、采用Mrmin准则确定参数的典II系统 几点结论： T一定，h和τ相关；H和τ确定后，K与τ相关。 ωc位于中频段的几何中心处。 h增大，Mrmin减小，从而降低超调量；h增大，在ω2已定的情况下，ωc减小，系统的响应相应速度变慢。 3、典型II型系统跟随性能指标和参数的关系 （1）稳态跟随性能指标 讨论：不同输入信号 作用下的稳态误差? （2）动态跟随性能指标 4、典型Ⅱ型系统抗扰性能指标和参数的关系 (1)典型Ⅱ型系统抗扰结构图 一般来说，h值越小，ΔCmax/Cb也越小，tm和tf都短，因而抗扰性能越好，但是，当h5时，由于振荡次数的增加，h再小，恢复时间tf反而拖长了。由此可见，h=5是较好的选择。为最佳Mrmin系统。 典I系统和典Ⅱ系统除了在稳态误差上的区别以外，在动态性能中，一般来说，典I系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差；而典Ⅱ系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。这是设计时选择典型系统的重要依据。 最佳Mrmin系统和三阶“最佳”系统动态性能比较（表2.9 ） 最佳 Mrmin 系统： h=5的Mrmin系统（最优） 三阶“最佳”系统： h=4的 系统 六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理——非典型系统的典型化 1、调节器结构的选择 确定典型系统之后，选择调节器的方法就是把控制对象与调节器的传递函数相乘，匹配成典型系统。（串联校正， page63 ） 表2-10 校正成典I系统的调节器 表2-11 校正成典II系统的调节器 2、传递函数的近似处理 高频段小惯性环节的近似处理 低频段大惯性环节的近似处理 高阶系统的降阶处理 3、非单位负反馈系统的单位反馈变换 例：实际电流控制系统结构图 * * 2.3 调节器的工程设计方法 必要性 设计调节器须同时解决稳、准、快、抗干扰等各方面相互有矛盾的静、动态性能要求。 可能性: 电力拖动自动控制系统可由低阶系统近似，事先研究低阶典型系统的特性，将实际系统校正成典型系统，设计过程就简便多了。 建立调节器工程设计方法所遵循的原则是： 概念清楚、易懂 计算公式简明、好记 不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向 能考虑饱和非线性控制的情况，给出简单的计算公式 适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。 调节器的设计过程分作两步： （I）先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需的稳态精度。 （II）再选择调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。 控制系统的开环传递函数可表示： 讨论：系统型别稳定性、稳态精度的关系。 在选择调节器结构时，采用少量的典型系统，它的参数与系统性能指标的关系都已事先找到，使设计方法规范化，大大减少了设计工作量。 典型系统的开环传递函数： （1）动态降落△Cmax％ 系统稳定运行时，由阶跃扰动所引起的输出量最大降落值△Cmax。 用输出量原稳态值C∞的百分数来表示。 调速系统突加额定负载扰动时的动态转速降落称为动态速降△nmax％ （2）恢复时间tf 定义：从阶跃扰动作用开始，到输出量基本恢复稳态，且与新的稳态值C∞之差进入某基准量Cb的±5％或±2％范围内所需的时间，其中Cb称为抗扰指标中输出量的基准值，视具体情况选定。 一般反馈控制系统的抗扰性能与跟随性能之间存在一定矛盾，若超调量小，则调整时间大，恢复时间长，反之亦然。 2、抗扰性能指标 典I系统开环传递函数 典I系统开环对数频率特性 不同K值时典型I型系统的开环对数频率特性 典I系统跟随性能指标与参数的关系 典I系统抗扰性能指标与参数的关