双闭环直流调速系统.ppt

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1、Wearecoming…双闭环调速控制系统1双闭环问题的引入2转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性3双闭环直流调速系统的动态数学模型和动态性能分析4调节器的工程设计方法5双闭环调速系统的设计考虑转速单闭环调速系统的局限性：仅考虑了静态性能，没考虑启动过程（动态性能）*知识回顾*转速闭环（P）开环加电流截至负反馈转速无静差系统（PI）特性太软堵转电流过大系统有静差启动波形启动波形启动品质有谁决定？电机轴上的动力学方程：如何获得最佳启动波形？充分利用电机过载能力：Id=Idm总结：控制转速的本质是控制转

2、矩，对于直流电机，就是控制电枢电流。要实现电机的快速起动，必须在启动过程中保持电枢电流最大。单环系统中转速、电流共用一个调节器，无法保证Id=Idm。转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性转速、电流双闭环的优势：将电流、转速调节器分开，分别用两个调节器；转速环为外环，转速环的输出作为电流环的给定。ASR的输出电压Ui*是ACR的电流给定信号，其限幅值Uim为最大电流给定值，ASR的限幅值完全取决于电动机所允许的过载能力和系统对最大加速度的需要。ACR的输出电压限幅值Ucm，表示对最小角的限制，也表示

3、对晶闸管整流输出电压的限制。调节器输出限幅当调节器ASR不饱和时，ASR、ACR均不饱和，其输入偏差电压均为零。转速不变，。满足：双闭环调速系统的稳态结构框图问题：如果n>n0，ASR如何变化？对于静特性来说，有两种情况(稳态时)当调节器ASR饱和时，ASR输出达到限幅值，转速外环呈开环状态，电流不变，，。双闭环调速系统的静特性ASR不饱和(CA段)：双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，转速负反馈起主要调节作用。ASR饱和(AB段)：当负载电流达到Idm时，对应于转速调节器的饱和输

4、出Uim*，这时，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。比较：电流截止负反馈。ASR不饱和(CA段)ASR饱和(AB段)启动方向cf：带电流截至，转速负反馈无静差直流调速系统的静特性，Idcr和IdbL均小于Idm稳态时：两个调节器均不饱和（输入偏差为零，偏差的积分使调节器有恒定的电压输出，输出没有达到饱和值）双环系统稳态参数计算ASR饱和时:U*i=U*im，反馈系数：PI调节器的输出量在动态过程中决定于输入量的积分，到达稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关，而是由它后

5、面环节的需要决定的。稳态时：P调节器的输出量总是正比于其输入量，而PI调节器未饱和时，其输出量的稳态值是输入的积分，最终使PI调节器输入为零，才停止积分。ACR的输出：ASR的输出：双环系统PI调节器的特点：双闭环调速系统中已知数据为：电动机：UN=220v，IN=20A，nN=1000r/min，电枢回路总电阻R=1Ω。设Unm*=Uim*=Ucm=10V，电枢回路最大电流Idm=40A，Ks=40，ASR与ACR均采用PI调节器。试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。（2）当电动机在最高转速发生堵

6、转时的Ud，Ui*，Ui和Uc值。双闭环调速系统中，转速调节器和电流调节器的输出限幅值分别应按什么要求整定？2.2.1双闭环直流调速系统的动态结构图讨论：分析限幅输出的PI调节器的动态响应？ASR、ACR：2.2双闭环直流调速系统的动态数学模型和动态性能分析具有限幅输出的PI调节器的动态响应分三种情况分析PI调节器的动态响应。(1)偏差信号△U是阶跃信号时(2)偏差信号△U最初为突加，然后随着输出Uout的增长而缓慢降低时(3)偏差信号△U最初为突加，然后随着输出Uout的迅速增长而急剧下降时采用一个PI调

7、节器的调速系统动态结构图:对调速系统而言，Uin为恒值。PI调节器输出Uc，由比例部分Ucp和积分部分Uci组成，即图(a)：偏差信号△U是阶跃信号图(b)：偏差信号△U最初为突加，然后随着输出Uout的增长而缓慢降低时被控对象的惯性时间常数远大于调节器的积分时间常数。系统的输出Uout缓慢上升，△U缓慢下降。Uc的比例部分Ucp随着△U的下降而下降，Uc的积分部分Uci会因△U衰减慢、积累时间长而不断增大，Uc在△U衰减到零以前达限幅值。图(c)：偏差信号△U最初为突加，然后随着输出Uout的迅速增长而急

8、剧下降时被控对象的时间常数较小。△U因Uout的迅速增长而急剧下降，Ucp衰减很快。Uci仍使Uc增长，但△U衰减过快，△U下降至零时Uc未达限幅值Ucm。此时调节器不饱和，Uc=Uci