电力拖动自动控制系统-运动控制系统第4版-第3章.ppt

②ASR：为保证系统无静差，ASR采用PI调节器，设 按照跟随性和干扰性均较好原则，速度环校正成典型II型系统，取h=5。 , 取330KΩ 取3×0.47μF ∴ ，n*=1000r/m 采用以上参数，计算ASR退饱和超调量： 10% 满足要求。 ∴ 3) 最低转速起动时，速度超调量为： 4）空载起动到额定转速时的时间为： * 校验电流环小时间常数近似处理条件 5）计算调节器电阻和电容 * * 2．转速调节器的设计 * * 转速环的动态结构图及其简化 (a)用等效环节代替电流环 2．转速调节器的设计 * * 转速环的动态结构图及其简化 (b)等效成单位负反馈系统和小惯性的近似处理 把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内，同时将给定信号改成 U*n(s)/?， 把时间常数为 1 / KI 和 Ton 的两个小惯性环节合并 * * 转速环的控制对象是由一个积分环节和一个惯性环节组成，IdL(s)是负载扰动。 系统实现无静差的必要条件是：在负载扰动点之前必须含有一个积分环节。 转速开环传递函数应有两个积分环节，按典型Ⅱ型系统设计。 ASR采用PI调节器 * * Kn — 转速调节器的比例系数； ? n — 转速调节器的超前时间常数。 调速系统的开环传递函数为 令转速环开环增益KN为 则 * * * * 转速环的动态结构图及其简化 (c)校正后成为典型Ⅱ型系统 无特殊要求时，一般以选择h=5 为好 模拟式转速调节器电路 U*n —转速给定电压；–αn —转速负反馈电压；U*i —电流调节器的给定电压。 * * 例题3-2 在例题3-1中，除已给数据外，已知：转速反馈系数α=0.07Vmin/r（≈10V/nN）， 要求转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。 试按工程设计方法设计转速调节器，并校验转速超调量的要求能否得到满足。 * * 1）确定时间常数 电流环等效时间常数。 由例题3-1，已取KITΣi=0.5，则 转速滤波时间常数。根据所用测速发电机纹波情况，取Ton=0.01s。 转速环小时间常数。按小时间常数近似处理，取 * * 2）选择转速调节器结构 选用PI调节器 3）计算转速调节器参数 取h=5，则ASR的超前时间常数为 转速环开环增益： ASR的比例系数为 * * 4）检验近似条件 转速环截止频率为 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 * * 5）计算调节器电阻和电容 取470kΩ 取0.2 μF 取1μF * * 6）校核转速超调量 当h=5时，由表3-4查得，σn%=37.6%，不能满足设计要求。实际上，由于表3-4是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。 * * 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。 * * * * 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 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， * * 调速系统的等效动态结构图 (a)以转速n为输出量 初始条件则转化为 * * 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 * * 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， * * 在典型II型系统抗扰性能指标中， ?C的基准值是 ?n的基准值是 * * 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， * * 例题3-