电气传动自动控制系统课程设计(一)理论概述2010.ppt

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1、电气传动自动控制系统课程设计（一）双闭环调速系统系统设计理论设计思路：给定系统静、动态性能指标获取系统设备原始参数系统建模系统模型处理（典型化）选择调节器参数校验调试系统控制性能C(t)C∞0trtst双闭环调速系统设计理论调速控制系统的一般动态性能指标：P58跟随性能（当系统给定为阶跃信号）超调量（%）反映系统的动态调节稳定性能上升时间tr反映系统的动态调节快速性能调节时间ts反映系统的动态调节过渡周期±5%CmaxC(t)C∞0tmtvtΔCmax±5%双闭环调速系统设计理论抗扰性能（当系统扰动为阶跃

2、信号）动态降落比△Cmax%反映系统扰动引起的最大动态误差恢复时间tv反映系统的动态抗扰调节快速性能一般的由自动控制理论知：若通过调节器将控制系统结构改造为已知的典型结构，则系统的性能指标与调节器的参数有相对固定的关系。一般的典型结构有I型、II型系统，它们的特征参数与实现的性能可查表求取。设计理论之-------典型结构系统的参数与性能的关系典型Ⅱ型系统；开环传递函数典型Ⅰ型系统；开环传递函数结构简单，易于稳定利用比例微分环节，补偿s2引起的相位滞后，保证稳定性典型Ⅰ型系统的稳态及动态性能与参数P61二阶

3、系统闭环传递函数：典型Ⅰ型系统特性参数：设计理论之-------典型结构系统的参数与性能的关系；固有角频率；阻尼比典型Ⅰ型系统的参数KT与跟随性能稳态跟随性能：P61动态跟随性能：典型Ⅰ型系统的抗扰性能：P63假定系统经串联校正后开环传函为W(s)系统前向通道被扰动输入点分为W1(s)、W2(s)两部分其中W1(s)内含PI调节器抗扰分析典型Ⅱ型系统的稳态及动态性能与参数P64典型Ⅱ型系统特征参数：设计理论之-------典型结构系统的参数与性能的关系；中频宽设计理论-------非典型型系统的典型化之一选

4、择调节器结构的一般原则：根据系统调节性能要求，选择典型Ⅰ、Ⅱ型系统目标模型调节器串联进原始对象模型的前向通道后，通过传递函数的乘积或对消运算应能将系统改造为期望的典型Ⅰ或Ⅱ型系统结构示例：P68设计理论-------非典型型系统的典型化之二当系统的原始模型具有高阶较复杂形式时的一般处理：小惯性环节的近似处理高阶系统的降阶近似处理大惯性环节的近似处理示例：P70~72特别提示：每一种近似处理都存在工程约束条件，使用时须校验是否满足约束条件电流环模型U*n(s)+U*i+UctUd0IdEn(s)设计理论---

5、----双环调速系统动态结构示意图ACRASR－E(s)－IdL(s)－－被控电动机模型设计思路由内向外U*n(s)+U*i+UctUd0IdEn(s)ACRASR－E(s)－IdL(s)－－典型I系统典型II系统△E≈0，断开电机电动势反T∑i=Ts+Toi，小时间常数近似处理将电流环校正为典型Ⅰ型系统，保证电流调节有较强跟随性；由性能指标及所选结构确定开环增益KI和比例放大系数Ki；；Ki=Ri/R0i=RiCi；设计理论-------双环调速系统电流调节器（ACR）的设计∵TL<

6、m∵Ts，Toi<

7、Id(s)n(s)－ASR－IdL(s)速度调节器的实现速度调节器的实现P80－U*i－UnRo/2Ro/2+U*nRo/2Ro/2－＋＋RnCnRba1AConCon双闭环调速系统设计案例某晶闸管整流供电的直流电机调速系统：已知数据如下：直流电动机：UN=220v，IN=136A，nN=1460rpm，Ce=0.132V/rpm，最大过载倍数λ=1.5。晶闸管整流电源：Ks=40,Ts=0.0017s(平均失控时间)电枢回路：R=0.5Ω(总电阻),时间常数Tl=0.03s,Tm=0.18s设计要求

8、：由ASR，ACR构成双闭环调速系统：系统最大速度给定U*n=10v，最大电流给定U*i=10V电流反馈β=U*i/λIN，速度反馈α=U*n/nN稳态指标：无差动态指标：阶跃响应电流超调σi≤5%，σn≤10%，电流调节器设计（一）(一)电流环设计确定时间常数1.晶闸管电源时间常数：Ts=0.0017s2.电流调节器信号输入滤波时间常数：Toi=CoiRo/4=0.002s3.电流环小时间常数：T∑i=Ts+T