金陵科技学院运动控制系统课件第1篇第3章 转速、电流反馈控制的直流调速系统（2）.ppt

3．转速调节器退饱和时转速超调量的计算 当转速超过给定值之后，转速调节器ASR由饱和限幅状态进入线性调节状态，此时的转速环由开环进入闭环控制，迫使电流由最大值Idm降到负载电流Idl 。 ASR开始退饱和时，由于电动机电流Id仍大于负载电流Idl ，电动机继续加速，直到Id Idl时，转速才降低。 这不是按线性系统规律的超调，而是经历了饱和非线性区域之后的超调，称作“退饱和超调”。 假定调速系统原来是在Idm的条件下运行于转速n*， 在点O’ 突然将负载由Idm降到Idl ，转速会在突减负载的情况下，产生一个速升与恢复的过程， 突减负载的速升过程与退饱和超调过程是完全相同的。 图3-24 ASR饱和时转速环按典型II型系统设计的 调速系统起动过程 图3-25 调速系统的等效动态结构图 (a)以转速n为输出量 只考虑稳态转速n*以上的超调部分，Δn=n-n*，坐标原点移到O’点， 图3-25 调速系统的等效动态结构图 (b）以转速超调值为输出量 初始条件则转化为 把Δn的负反馈作用反映到主通道第一个环节的输出量上来，得图 (c)，图中Id和IdL的+、- 号都作了相应的变化。 图 (c)和讨论典型II型系统抗扰过程所用的图完全相同。可以利用表3-5给出的典型II型系统抗扰性能指标来计算退饱和超调量， 图3-25 调速系统的等效动态结构图 (c) 图(b)的等效变换 在典型II型系统抗扰性能指标中， ?C的基准值是 (3-35) ?n的基准值是 (3-70) 作为转速超调量σn%，其基准值应该是n*，退饱和超调量可以由表3-5列出的数据经基准值换算后求得，即 λ ——电动机允许的过载倍数， z——负载系数， (3-72) (3-71) 例题3-3 试按退饱和超调量的计算方法计算例题3-2中调速系统空载起动到额定转速时的转速超调量，并校验它是否满足设计要求。 解 当h=5时，由表2-7查得 从例题3-1，3-2，3-3的计算结果来看，有三个问题是值得注意的。 （1）转速的退饱和超调量与稳态转速有关。 按线性系统计算转速超调量时，当h选定后，不论稳态转速n*有多大，超调量σn%的百分数都是一样的。 按照退饱和过程计算超调量，其具体数值与n*有关 （2）反电动势对转速环和转速超调量的影响 。 反电动势的动态影响对于电流环来说是可以忽略的。 对于转速环来说，忽略反电动势的条件就不成立了。好在反电动势的影响只会使转速超调量更小，不考虑它并无大碍。 （3）内、外环开环对数幅频特性的比较 外环的响应比内环慢，这是按上述工程设计方法设计多环控制系统的特点。 图3-26 双闭环调速系统内环和外环的开环对数幅频特性 I——电流内环 n——转速外环 金陵科技学院 智能科学与控制工程学院 自动化专业 第3章 转速、电流反馈控制的直流调速系统 电力拖动自动控制系统 —运动控制系统 3.3.3 按工程设计方法设计转速、电流反馈控制直流调速系统的调节器 用工程设计方法来设计转速、电流反馈控制直流调速系统的原则是先内环后外环。 先从电流环（内环）开始，对其进行必要的变换和近似处理，然后根据电流环的控制要求确定把它校正成哪一类典型系统， 再按照控制对象确定电流调节器的类型，按动态性能指标要求确定电流调节器的参数。 电流环设计完成后，把电流环等效成转速环（外环）中的一个环节，再用同样的方法设计转速环。 Toi——电流反馈滤波时间常数； Ton——转速反馈滤波时间常数 图3-18 双闭环调速系统的动态结构图 1．电流调节器的设计 反电动势与电流反馈的作用相互交叉，给设计工作带来麻烦。 转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响， 。 忽略反电动势对电流环作用的近似条件是