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双闭环直流调速系统仿真答辩 Review 第二章讨论的转速反馈控制直流调速系统（单闭环系统）用PI调节器实现稳态无静差，消除负载转矩扰动对稳态转速的影响，并用电流截止负反馈限制电枢电流的冲击，避免出现过电流现象。但单闭环系统不能按理想要求控制电流。 对于需要经常正反转运行的调速系统，譬如我们工程实践时的数控车床，刨床等机械设备。我们期望在起动和制动中保持电枢电流（电磁转矩）为允许的最大值，使其拥有最大加速度。当稳态运行时最好使电流立即降下来与负载转矩平衡，从而迅速进入稳态运行。这样更加能提高生产效率。此时起动电流呈矩形波，转速线性增长。 于是考虑采用转速电流负反馈双闭环直流调速系统。在起动过程中只有电流负反馈，在达到稳态时只有转速负反馈； ACR和ASR均采用PI调节器； 内环截止频率要大于外环，避免出现震荡使系统不稳定。 转速、电流反馈控制直流调速系统的设计 ----工程设计法 一 .电流调节器的设计 由于电磁时间常数远小于机电时间常数,故转速的变化比电流的变化慢得多，对于电流环来说，反电动势是一个变化很慢的扰动，按动态性能设计电流环时可暂且忽略反电动势影响。 近似条件 为电流环开环截止频率 确定时间常数 ?整流装置滞后时间常数 。按照书P15表2-2，知三相桥式电路的平均失控时间 =0.0017s ?电流滤波时间常数 ，有(1~2) =3.33ms,取 =2ms=0.002s ?电流环小时间常数之和 = + =0.0037s 选择电流调节器结构 根据设计要求 ，保证稳态电流无差，按一型系统设计，采用PI调节器，检查对电源电压抗扰性能 查找书P72 表3-2知性能可接受。 计算电流调节器参数 = =0.03s 电流开环增益，应取 计算得 = =135.1 校验近似条件 ?校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件 ?校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件 ?校验电流环小时间常数近似处理条件 均满足 二.转速调节器的设计 确定时间常数 ?电流环等效时间常数 取 =0.0074s ?转速滤波时间常数 ?转速环小时间常数 选择转速调节器结构 PI调节器 计算转速调节器参数 取h=5，则ASR超前时间常数 校验近似条件 转速环截止频率 ?电流环传递函数简化条件 ?转速环小时间常数近似处理条件 均满足 双闭环直流调速系统simulink仿真搭建 ACR 空载起动 满载起动 1秒时刻突加50A负载扰动 满载启动α=0.00666 α=0.008 电流反馈极性接反 震荡激烈，不稳定 转速反馈极性接反 TIPS 设计应考虑实际生产指标需求来灵活设计,不是一定要遵循h=5或KT=0.5， 转速滤波时间和电流滤波均是滞后环节，为保证给定和反馈信号时间上的匹配，前向通道上考虑要加上相同滤波时间常数的滞后环节 内环截止频率要大于外环，即内环响应要快于外环。否则从控制思想上讲，内环或处于压缩状态，或处于膨胀状态(临界条件在实际控制系统中基本不存在，即不稳定），如此电流环处于混杂状态，对控制系统电流控制和转速控制均不利。 电流环设计成1型系统，转速环设计成2型系统 注意退饱和超调量的计算 饱和非线性，转速超调，准时间最优控制 感谢张老师教诲