陈伯时电拖课件 第二章2.ppt

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1、2.3.6调节器结构的选择和传递函数的近似处理——非典型系统的典型化1.调节器结构的选择基本思路:将控制对象校正成为典型系统。系统校正控制对象调节器输入输出典型系统输入输出选择规律：几种校正成典型I型系统和典型II型系统的控制对象和相应的调节器传递函数列于表2-8和表2-9中，表中还给出了参数配合关系。有时仅靠P、I、PI、PD及PID几种调节器都不能满足要求，就不得不作一些近似处理，或者采用更复杂的控制规律。表2-8校正成典型I型系统的几种调节器选择控制对象调节器参数配合T1、T2T3T1T2表2-9校正成典型II型系统的几种调节器选择控制对象调节器参数配合认为：认为：2.传

2、递函数近似处理（1）高频段小惯性环节的近似处理实际系统中往往有若干个小时间常数的惯性环节，这些小时间常数所对应的频率都处于频率特性的高频段，形成一组小惯性群。例如，系统的开环传递函数为小惯性环节可以合并当系统有一组小惯性群时，在一定的条件下，可以将它们近似地看成是一个小惯性环节，其时间常数等于小惯性群中各时间常数之和。例如：(2-47)近似条件(2-46)（2）高阶系统的降阶近似处理上述小惯性群的近似处理实际上是高阶系统降阶处理的一种特例，它把多阶小惯性环节降为一阶小惯性环节。下面讨论更一般的情况，即如何能忽略特征方程的高次项。以三阶系统为例，设其中a，b，c都是正系数，且bca，

3、即系统是稳定的。(2-50)降阶处理：若能忽略高次项，可得近似的一阶系统的传递函数为近似条件(2-51)(2-52)（3）低频段大惯性环节的近似处理表2-9中已经指出，当系统中存在一个时间常数特别大的惯性环节时，可以近似地将它看成是积分环节，即近似条件(2-53)例如：c对频率特性的影响图2-21低频段大惯性环节近似处理对频率特性的影响返回目录低频时把特性a近似地看成特性b2.4按工程设计方法设计双闭环系统的调节器本节将应用前述的工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器。主要内容为系统设计对象系统设计原则系统设计步骤-IdLUd0Un+--+-UiACR1/RTls

4、+1RTmsU*iUcKsTss+1Id1Ce+ET0is+11T0is+1ASR1T0ns+1T0ns+1U*nn电流内环图2-22双闭环调速系统的动态结构图转速、电流双闭环调速系统。1.系统设计对象双闭环调速系统的实际动态结构图绘于图2-22，它与前述的图2-6不同之处在于增加了滤波环节，包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。其中T0i—电流反馈滤波时间常数T0n—转速反馈滤波时间常数2.系统设计原则系统设计的一般原则：“先内环后外环”从内环开始，逐步向外扩展。在这里，首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。设计分为以下

5、几个步骤：1.电流环结构图的简化2.电流调节器结构的选择3.电流调节器的参数计算4.电流调节器的实现2.4.1电流调节器的设计1.电流环结构图的简化简化内容：忽略反电动势的动态影响等效成单位负反馈系统小惯性环节近似处理忽略反电动势的动态影响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，即E≈0。这时，电流环如下图所示。Ud0(s)+-Ui(s)ACR1/RTls+1U*i(s)Uc(s)KsTss+1Id(s)T0is+11T0is+1图2-23电流环的动态结构图及其化简等效成单位负反馈系统如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成U*i

6、(s)/，则电流环便等效成单位负反馈系统（图2-23b）。+-ACRUc(s)Ks/R(Tss+1)(Tls+1)Id(s)U*i(s)T0is+1图2-23b小惯性环节近似处理最后，由于Ts和T0i一般都比Tl小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为T∑i=Ts+Toi(2-55)简化的近似条件为(2-56)电流环结构图最终简化成图2-23c。+-ACRUc(s)Ks/R(Tls+1)(Tis+1)Id(s)U*i(s)+-ACRUc(s)Ks/R(Tls+1)(Tis+1)Id(s)U*i(s)图2-23c2.电流调节器结构的选择典型系统

7、的选择：从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，由图2-23c可以看出，采用I型系统就够了。从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流在动态过程中不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素，为此，电流环应以跟随性能为主，应选用典型I型系统。电流调节器选择图2-23c表明，电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型I型系统，显然应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成（2-57）式中Ki—