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

若系统处于临界稳定状况， 2.3.3 比例积分控制的无静差 直流调速系统 在比例控制直流V-M调速系统中，稳态性能和动态稳定性的要求常常是互相矛盾的。 根据自动控制原理，要解决这个矛盾，必须恰当地设计动态校正装置，用来改造系统。 在电力拖动自动控制系统中，常用串联校正和反馈校正。 对于带电力电子变换器的直流闭环调速系统，传递函数阶次较低，一般采用PID调节器的串联校正方案就能完成动态校正的任务。 图2-19 转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图 （c）只考虑扰动作用时的闭环系统 图2-19 转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图 （a）闭环调速系统 2．转速反馈控制直流调速系统的动态数学模型 一个带有储能环节的线性物理系统的动态过程可以用线性微分方程描述， 微分方程的解即系统的动态过程，它包括两部分：动态响应和稳态解。 在动态过程中，从施加给定输入值的时刻开始，到输出达到稳态值以前，是系统的动态响应； 系统达到稳态后，可用稳态解来描述系统的稳态特性。 比例放大器的传递函数 电力电子变换器的传递函数 测速反馈的传递函数 (2-33) （2-42） (2-43) 图2-20 他励直流电动机在额定励磁下的等效电路 假定主电路电流连续，动态电压方程为 (2-34) 忽略粘性摩擦及弹性转矩，电动机轴上的动力学方程为 (2-35) 额定励磁下的感应电动势和电磁转矩分别为 (2-36) (2-37) ——包括电动机空载转矩在内的负载转矩，（N·m） ——电力拖动装置折算到电动机轴上的飞轮惯量，(N·m2) ——电动机额定励磁下的转矩系数，(N·m/A) 再定义下列时间常数： ——电枢回路电磁时间常数(s) ——电力拖动系统机电时间常数(s) 整理后得 (2-38) (2-39) 式中， ——负载电流（A）。 在零初始条件下，取拉氏变换，得电压与电流间的传递函数 (2-40) 电流与电动势间的传递函数 (2-41) 图2-21 额定励磁下直流电动机的动态结构框图 (a)电压电流间的结构框图 (b)电流电动势间的结构框图 (c）直流电动机的动态结构 框图 直流电动机有两个输入量， 一个是施加在电枢上的理想空载电压Ud0，是控制输入量， 另一个是负载电流IdL。扰动输入量。 如果不需要在结构图中显现出电流，可将扰动量的综合点移前，再进行等效变换，得图2-22。 额定励磁下的直流电动机是一个二阶线性环节， 时间常数Tm表示机电惯性 时间常数Tl表示电磁惯性。 图2-22 直流电动机动态结构框图的变换 图2-23 转速反馈控制直流调速系统的动态结构框图 转速反馈控制的直流调速系统的开环传递函数 (2-44) 式中 转速反馈控制直流调速系统的闭环传递函数 （2-45） 2.3.2 比例控制的直流调速系统 1．开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系 开环机械特性为