[工学]重庆大学运动控制系统课件ppt孙跃院长c1-2.ppt

5. 准PI调节器 该部分内容不要求 *1.6.5 系统设计举例与参数计算（二） 该部分内容自学 系统开环对数幅频及相频特性 该部分内容不要求 本章小结 学习和掌握直流调速方法； 学习和掌握直流调速电源； 学习和掌握直流调速系统： 系统组成； 系统分析（静态性能、动态性能）； 系统设计（调节器的结构和参数设计）。 课程开始 积分调节器的传递函数为 (1-66) ? Uex Uin Uexm t Uin Uex O b) 阶跃输入时的输出特性 Φ(ω) ω L/dB 0 L(ω) -20dB 1/? ω Φ O -π/2 c) Bode图 图1-43 积分调节器 2. 积分调节器的特性 3. 转速的积分控制规律 如果采用积分调节器，则控制电压Uc是转速偏差电压?Un的积分，按照式（1-64），应有 如果是?Un 阶跃函数，则 Uc 按线性规律增长，每一时刻 Uc 的大小和 ?Un 与横轴所包围的面积成正比，如下图 a 所示。 图1-45 积分调节器的输入和输出动态过程 a) 阶跃输入 b) 一般输入 输入和输出动态过程 图b 绘出的 ?Un 是负载变化时的偏差电压波形，按照?Un与横轴所包围面积的正比关系，可得相应的Uc 曲线。 若初值不是零，还应加上初始电压Uc0 ，则积分式变成 由上图 b 可见，在动态过程中，当 ?Un 变化时，只要其极性不变，即只要仍是 Un* ? Un ，积分调节器的输出 Uc 便一直增长；只有达到 Un* = Un ， ?Un = 0时，Uc 才停止上升；不到 ?Un 变负，Uc 不会下降。 结论：当 ?Un = 0时，Uc并不是零，而是一个终值 Ucf ；如果 ?Un 不再变化，此终值便保持恒定不变，这是积分控制的特点。 分析结果： 采用积分调节器，当转速在稳态时达到与给定转速一致，系统仍有控制信号，保持系统稳定运行，实现无静差调速。 5. 比例与积分控制的比较 ?比例调节器调速系统动态过程分析（有静差系统） 当负载转矩由TL1突增到TL2时，有静差调速系统的转速n、偏差电压 ?Un 和控制电压 Uc 的变化过程示于下图。 当负载转矩由 TL1 突增到 TL2 时，有静差调速系统的转速 n 、偏差电压 ?Un 和控制电压 Uc 的变化过程示于右图。 图1-44 有静差调速系统突加负载过程 突加负载时的动态过程 ? 采用积分调节器的调速系统动态过程分析（无静差系统） 当负载转矩由TL1突增到TL2时，有静差调速系统的转速n、偏差电压 ?Un 和控制电压 Uc 的变化过程示于下图。 无静差调速系统 图1-46 积分控制无静差调速系统 突加负载时的动态过程 虽然现在?Un = 0，只要历史上有过 ?Un ，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。 无静差调速系统 Uc 的改变并非仅仅依靠 ?Un 本身，而是依靠 Un 在一段时间内的积累。 结论： 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。 1.6.3 比例积分控制规律 上一小节从无静差的角度突出地表明了积分控制优于比例控制的地方，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。 如图所示，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。 两种调节器特性比较 τ Uex Uin Uexm t Uin Uex O b) I调节器 a) P调节器 Uex Uin t Uin Uex O 两种调节器I/O特性曲线 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。 1. PI调节器 在模拟电子控制技术中，可用运算放大器来实现PI调节器，其线路如图所示。 Uex + + C1 Rbal Uin R0 + A R1 图1-38 比例积分（PI）调节器 2. PI输入输出关系 按照运算放大器的输入输出关系，可得 (1-60) 式中 — PI调节器比例部分的放大系数； — PI调节器的积分时间常数。 由此可见，PI调节器的输出电压由比例和积分两部分相加而成。 3. PI