第二章+双闭环直流调速系统ppt课件.ppt

《第二章+双闭环直流调速系统ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章+双闭环直流调速系统ppt课件.ppt（199页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、转速、电流双闭环直流调速系统转速、电流双闭环直流调速系统和和调节器的工程设计方法调节器的工程设计方法 第第 2 章章我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物内容提要内容提要 转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。本章着重阐明其控制规律、性能特点和设计方法，是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。我们将重点学习：我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物内容提要内容提要n双

2、闭环调速系统的构成n双闭环调速系统的稳态结构及其静特性n双闭环调速系统的动态分析与设计我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.1 双闭环调速系统的构成双闭环调速系统的构成n问题的提出 第1章中表明，采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜

3、测没有错：表里边有一个活的生物1. 主要原因 是因为在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。 在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值 Idc 以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物b) 理想的快速起动过程ILntIdOIdma) 带电流截止负反馈的单闭环调速系统直流调速系统起动过程的电流和转速波形2. 理想的起动过程ILntIdOIdmIdc我吓了一跳，蝎子是多

4、么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 性能比较n带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程如图所示，起动电流达到最大值 Idm 后，受电流负反馈的作用降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。 ILntIdOIdmIdca) 带电流截止负反馈的单闭环调速系统我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物性能比较（续）n理想起动过程波形如图，这时，起动电流呈方形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统

5、所能获得的最快的起动过程。ILntIdOIdmb) 理想的快速起动过程我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3. 解决思路 为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。 按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 现在的问题是，我们希望能实现控制：n起动过

6、程，只有电流负反馈，没有转速负反馈；n稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。 怎样才能做到这种既存在转速和电流两种负反馈，又使它们只能分别在不同的阶段里起作用呢？我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.1 双闭环调速系统的构成n转速、电流双闭环调速系统的组成转速、电流双闭环调速系统的组成 n调节器输出限幅值的整定调节器输出限幅值的整定 n调节器锁零调节器锁零 n系统中调节器输入、输出电压极性系统中调节器输入、输出电压极性的确定的确定我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个

7、美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.1.1 转速、电流双闭环调速系统的组成转速、电流双闭环调速系统的组成 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接如下图所示。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物TGnASRACRUn+-UfnUfiUi+-UcTAVM+-UdIdUPEL-MTG+转速、电流双闭环直流调速系统结构 1. 系统的组成ASR转速调节

8、器 ACR电流调节器 TG测速发电机TA电流互感器 UPE电力电子变换器内环外 环我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 图中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。 这就形成了转速、电流双闭环调速系统。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2. 系统电路结构 为了获得良好的静、动态性能，

9、转速和电流两个调节器一般都采用 P I 调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们它们是按照电力电子变换器的控制电压是按照电力电子变换器的控制电压Uc为为正电压的情况标出的正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物系统原理图双闭环直流调速系统电路原理图 +-+-MTG+-+-RP2nUnR0R0UcUfiTALIdRiCiUd+-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UfnUiLMM

10、TGUPE+-我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 图中表出，两个调节器的输出都是带限幅作用的。n转速调节器ASR的输出限幅电压Uim决定了电流给定电压的最大值, 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。n电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm表示对最小角cx的限制，限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。2.1.2 调节器输出限幅值的整定调节器输出限幅值的整定 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：

11、表里边有一个活的生物 调节器输出限幅值的计算与整定是系统设计和调试工作中很重要的一环。在具体分析一个系统时必须注意调节器输出限幅值所代表的具体物理意义及其计算和整定方法。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.1.3 调节器锁零调节器锁零 为使调速系统消除静差，并改善系统的动态品质，在系统中引入PI调节器作为较正环节。由于PI调节器的积分作用，在调速系统停车期间，调节器会因输入干扰信号的作用呈现出较大的输出信号，而使电动机爬行，这在控制上是不允许的，因此对调速系统中具有积分作用的调节器，在没有给

12、出电动机起动指令之前，必须将它的输出“锁”到零电位上，简称为调节器锁零。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物系统中调节器锁零是由零速锁零电路来实现系统中调节器锁零是由零速锁零电路来实现的。并且系统对调节器锁零电路有如下具体的。并且系统对调节器锁零电路有如下具体要求：要求： n系统处于停车状态时，调节器必须锁零；n系统接到起动指令或正常运行时，调节器锁零立即解除（即开放）并正常工作。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错

13、：表里边有一个活的生物根据上述要求，锁零电路只需两个信号来根据上述要求，锁零电路只需两个信号来控制调节器控制调节器“锁零锁零”与与“开放开放”两个状态。两个状态。n停车时： Un = Ufn =0，调节器锁零，无输出信号。n起动时： Un 0， Ufn =0，调节器锁零解除，并处于正常工作状态。n稳态运行时： Un = Ufn 0，调节器锁零解除，并处于正常工作状态。n制动停车时： Un =0， Ufn 0，调节器锁零解除，并处于正常工作状态。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n必须注意，对于

14、可逆调速系统， Un=0， Ufn0 时，调节器不能锁零，以保证调节器对其进行制动停车控制。为使锁零电路对不可逆和可逆系统都具有通用性， Un=0， Ufn0 时，要求调节器不能锁零。调节器锁零可以采用场效管来实现，如下图所示。n当Un=Ufn=0时，锁零电路使场效应管导通，从而使调节器锁零。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物调节器锁零1C1R0R锁零控制信号RUsrUsc我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边

15、有一个活的生物2.1.4 系统中调节器输入、输出电压极性的确定系统中调节器输入、输出电压极性的确定 在转速、电流双闭环调速系统中，要构成转速、电流负反馈闭环，就必须使ASR、ACR的输入信号Un与Ufn， Ui与Ufi的极性相反，怎样确定这些信号的极性呢？ 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 在实际组成双闭环调速系统时，要正确地确定上述信号的极性，必须首先考虑晶必须首先考虑晶闸管触发电路的移相特性要求，并决定闸管触发电路的移相特性要求，并决定ACR输出电压输出电压Uc的极性的极性，然后根据AC

16、R和ASR输入端的具体接法（是同相输入还是反相输入）确定Ui和Un的极性，最后按照负反馈要求确定Ufi和Ufn的极性。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 例如，当系统采用下图所示的锯齿波移相特性时，若要使晶闸管变流装置工作在整流整流状态，电动机工作在电动状态，则要求触发脉冲移相范围在9030之间连续变化，这时要求ACR的输出电压Uc的极性为正正，且应具有一定幅值。 只有ACR输出电压幅值达到+Ucm，才能保证足够的移相范围，使电动机获得满压。同时，由于系统中使用的调节器习惯上采用反相输入方式，

17、因此调节器的输入与输出信号的极性应相反。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物锯齿波移相特性我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 由此可接下述关系直接推出双闭环调速系统中两个调节器输入、输出信号的极性：Uc(+)Ui(-)Un(+)Ufi(+)Ufn(-)ACR反号要求ASR反号要求负反馈极性要求负反馈极性要求其极性标在双闭环系统电路原理图所示的系统中。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什

18、么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 若系统为双环以上的多环调速系统，则完全可以按同样的方法直接推出各个调节器的输入输出信号的极性。但实际分析系统时，必须注意调节器的具体线路及其输入端的具体接法，以免搞错反馈极性使系统无法正常工作。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.2 双闭环调速系统的稳态结构图及其静特性双闭环调速系统的稳态结构图及其静特性 为了分析双闭环调速系统的静特性，必须先绘出它的稳态结构图，如下图。它可以很方便地根据上图的原

19、理图画出来，只要注意用带限幅的输出特性表示PI 调节器就可以了。分析静特性的关键是掌握这样的 PI 调节器的稳态特征。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.2.1 双闭环调速系统的稳态结构图双闭环直流调速系统的稳态结构图(采用运算放大器采用运算放大器)转速反馈系数; 电流反馈系数 Ks 1/CeUnUcIdEnUdUfn+-ASR+Ui- R ACRUfiUPE+-我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活

20、的生物限幅作用 存在两种状况：n饱和输出达到限幅值 当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；换句话说，饱和的调节器暂时隔断了输入和输出间的联系，相当于使该调节环开环。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n不饱和输出未达到限幅值 当调节器不饱和时，正如1.6节中所阐明的那样，PI 作用使输入偏差电压在稳态时总是零。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的

21、生物2.2.2 双闭环调速系统的静特性实际上，在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的。因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。 双闭环直流调速系统的静特性如图所示，双闭环直流调速系统的静特性 n0IdIdmINOnABC我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（1）转速调节器不饱和dfii0fnnIUUnnUU式中， 转速和电流反馈系数。由第一个关系式可得 0nnUn从而得到上图静特性的CA段。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但

22、是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n 静特性的水平特性 与此同时，由于ASR不饱和，Ui Uim，从上述第二个关系式可知: Id n0 ，则Ufn Un ，ASR将退出饱和状态。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物两个调节器的作用n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，这时，转速负反馈起主要调节作用。n当负载电流达到 Idm 后，转速调节器饱和，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。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的

23、东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 这就是采用了两个PI调节器分别形成内、外两个闭环的效果。这样的静特性显然比带电流截止负反馈的单闭环系统静特性好。然而实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大，特别是为了避免零点飘移而采用 “准PI调节器”时，静特性的两段实际上都略有很小的静差，如上图中虚线所示。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.2.3 双闭环调速系统的稳态工作点及其稳双闭环调速系统的稳态工作点及其稳态参数计算态参数计

24、算 双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时，各变量之间有下列关系 0fnnnnUULdfiiIIUUsLnesdesdc/KRIUCKRInCKUU我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 上述关系表明，在稳态工作点上， 转速 n 是由给定电压Un决定的； ASR的输出量Ui是由负载电流 IL 决定的； 控制电压 Uc 的大小则同时取决于 n 和 Id，或者说，同时取决于Un 和 IL。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我

25、的猜测没有错：表里边有一个活的生物 这些关系反映了PI调节器不同于P调节器的特点。比例环节的输出量总是正比于其输入量，而PI调节器则不然，其输出量的稳态值与输入无关，而是由它后面环节的需要决定的。后面需要PI调节器提供多么大的输出值，它就能提供多少，直到饱和为止。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n 反馈系数计算 鉴于这一特点，双闭环调速系统的稳态参数计算与单闭环有静差系统完全不同，而是和无静差系统的稳态计算相似，即根据各调节器的给定与反馈值计算有关的反馈系数： 转速反馈系数 电流反馈系数 m

26、axnmnUdmimIU我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 两个给定电压的最大值Unm和Uim由设计者选定，设计原则如下：nUnm受运算放大器允许输入电压和稳压电源的限制；nUim 为ASR的输出限幅值。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.3 双闭环调速系统双闭环调速系统的动态分析与设计的动态分析与设计内容提要：内容提要：n双闭环调速系统的动态数学模型n具有限幅输出的PI调节器的动态响应n双

27、闭环调速系统的动态特性n两个调节器的作用n双闭环调速系统的工程设计我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.3.1 双闭环调速系统的动态数学模型双闭环调速系统的动态数学模型 在单闭环直流调速系统动态数学模型的基础上，考虑双闭环控制的结构，即可绘出双闭环直流调速系统的动态结构图，如下图所示。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物双闭环直流调速系统的动态结构图 Un Uc-ILnUdUfn+- +-Ufi

28、WASR(s)WACR(s)Ks Tss+11/RTl s+1RTmsUiId1/Ce+E我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 图中WASR(s)和WACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。如果采用PI调节器，则有 ssKsWnnnASR1)(ssKsWiiiACR1)(我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.3.2 具有限幅输出的具有限幅输出的PI调节器的动态响应调节器的动态响应由

29、于双闭环系统是按照串级调节的原则组成的，同时ASR、ACR均是具有输出限幅的PI调节器。因此，讨论具有限幅输出的PI调节器的动态响应的基本规律，对今后分析系统的动态性能很有必要。设采用一个PI调节器的调速系统动态结构图如下图所示。 采用PI调节器的自动调速系统我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物UdtKUKUUUiPPaaPa1图中Wa(s)是被控对象的传递函数，Usr和Usc分别是系统的输入输出信号，且对调速系统而言，Usr为恒值，PI调节器的输入偏差U=Usc-Usr，输出Ua由比例部分Ua

30、p和积分部分Ual组成，即我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物下面分三种情况分析下面分三种情况分析PI调节器的动态响应。调节器的动态响应。 (1) 偏差信号 是阶跃信号时的动态响应 当 为阶跃信号时，PI调节器的输出波形如图a所示。这时 ， 经过 tm 后，调节器饱和， Ua达限幅值Uam 。由 得： UU/11tUKUKUPPa/11mPPamtUKUKU) 1(1UKUtpamim我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有

31、错：表里边有一个活的生物(2) 偏差信号最初为突加，然后随着Usc输出的增长而缓慢降低时的动态响应。 当被控对象的惯性时间常数远大于调节器的积分时间常数时，系统的输出Usc缓慢上升，相应地U缓慢下降。虽然Ua的比例部分Uap随着U的下降而下降，但Ua的积分部分Ua1会因U衰减慢，积累时间长而不断增大，致使Ua在U衰减到零以前达限幅值，如图b所示。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物(3) 偏差信号U最初为突加，然后随着输出Usc的迅速增长而急剧下降时的动态响应 当被控对象的时间常数较小时， U会

32、因Usc的迅速增长而急剧下降，调节器输出Ua的比例部分衰减很快。虽然Ua的积分部分Ua1仍使增长，但因为U衰减过快，Ua还未达限幅值Uam， U就已下降至零。此时调节器不饱和，Ua被PI调节器的积分记忆作用保持在低于限幅值的某一值Ua1上，如图c所示。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（a）为阶跃信号时 (b) 为缓慢衰减信号 （c）衰减很快时具有限幅输出的PI调节器的动态响应特性 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有

33、错：表里边有一个活的生物结论：结论： 在恒值控制的调速系统中PI调节器调节器的输出电压是否达限幅，对系统的输出影响很大。调节器一旦饱和，只有当U极性变反这里即U =Usr-Usc由正变负时，才有可能使调节器退出饱和而进入线性工作状态。因此，如果系如果系统最后能达到稳定状态，则统最后能达到稳定状态，则只要调节器饱和，系统的输只要调节器饱和，系统的输出出Usc就必然超调。就必然超调。 如果系统最后能达到稳定状态，如果系统最后能达到稳定状态，若被控对象若被控对象Wa(s)中含有中含有积分环节，则不论调节器是否饱和，系统输出积分环节，则不论调节器是否饱和，系统输出Usc也一定也一定会超调。会超调。由于

34、Wa(s)中含有积分环节，若Ua不等于零，则Usc将一直积累下去，只有当Ua=0时，Usc才可能达稳态值，而这又需要U 改变极性，才能把调节器输出Ua拉回到零，因此，即使调节器不饱和，系统输出Usc也会超调。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.3.3 双闭环调速系统的动态特性双闭环调速系统的动态特性n一般来说调速系统的动态性能主要指系统对给定输入（阶跃给定）的跟随性能和系统对扰动输入（阶跃扰动）的抗扰性能而言。n两者综合在一起就能完整地表征一个调速系统的动态性能或称动态品质。我吓了一跳，蝎子

35、是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1. 双闭环调速系统突加给定时的起动过程双闭环调速系统突加给定时的起动过程 前已指出，设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近理想起动过程，因此在分析双闭环调速系统的动态性能时，有必要首先探讨它的起动过程。 双闭环直流调速系统突加给定电压Un由静止状态起动时，转速和电流的动态过程示于下图。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形 n OOt

36、tIdm IL Id n1IIIIIIt4 t3 t2 t1 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况，整个动态过程就分成图中标明的I、II、III三个阶段。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第I阶段电流上升的阶段（0 t1） n突加给定电压 Un 后，Id 上升，当 Id 小于负载电流 IL 时，电机还不能转动。n当 Id IL

37、 后，电机开始起动，由于机电惯性作用，转速不会很快增长，因而转速调节器ASR的输入偏差电压的数值仍较大，其输出电压保持限幅值 Uim，强迫电流 Id 迅速上升。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物IL Id n n1Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第I阶段（续）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第 I 阶段（续）n直到，Id = Idm ， Ui = Uim 电流调节器很快就

38、压制 了Id 的增长，标志着这一阶段的结束。 在这一阶段中，ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR一般不饱和。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第 II 阶段恒流升速阶段（t1 t2） n在这个阶段中，ASR始终是饱和的，转速环相当于开环，系统成为在恒值电流Uim 给定下的电流调节系统，基本上保持电流 Id 恒定，因而系统的加速度恒定，转速呈线性增长。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n IL

39、 Id n1Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第 II 阶段（续）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第 II 阶段（续）n与此同时，电机的反电动势E 也按线性增长，对电流调节系统来说，E 是一个线性渐增的扰动量，为了克服它的扰动， Ud和 Uc 也必须基本上按线性增长，才能保持 Id 恒定。n当ACR采用PI调节器时，要使其输出量按线性增长，其输入偏差电压必须维持一定的恒值，也就是说， Id 应略低于 Idm。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽

40、的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第 II 阶段（续） 恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段。 为了保证电流环的主要调节作用，在起动过程中 ACR是不应饱和的，电力电子装置 UPE 的最大输出电压也须留有余地，这些都是设计时必须注意的。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第 阶段转速调节阶段（ t2 以后） n当转速上升到给定值时，转速调节器ASR的输入偏差减少到零，但其输出却由于积分作用还维持在限幅值Uim ，所以电机仍在加速，使转速超调。n转速超调后，ASR

41、输入偏差电压变负，使它开始退出饱和状态， Ui 和 Id 很快下降。但是，只要 Id 仍大于负载电流 IL ，转速就继续上升。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物IL Id n n1Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt第 阶段（续）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第 阶段（续）n直到Id = IL时，转矩Te= TL ，则dn/dt = 0，转速n才到达峰值（t = t3时）。

42、IL Id n n1Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第 阶段（续）n此后，电动机开始在负载的阻力下减速，与此相应，在一小段时间内（ t3 t4 ）， Id IL ，直到稳定，如果调节器参数整定得不够好，也会有一些振荡过程。IL Id n n1Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第 阶段（续）

43、 在这最后的转速调节阶段内，ASR和ACR都不饱和，ASR起主导的转速调节作用，而ACR则力图使 Id 尽快地跟随其给定值 Ui ，或者说，电流内环是一个电流随动子系统。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2. 分析结果 综上所述，双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点： （1） 饱和非线性控制；饱和非线性控制； （2） 转速超调；转速超调； （3） 准时间最优控制准时间最优控制。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测

44、没有错：表里边有一个活的生物（1） 饱和非线性控制 根据ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态：n当ASR饱和时，转速环开环，系统表现为恒值电流调节的单闭环系统；n当ASR不饱和时，转速环闭环，整个系统是一个无静差调速系统，而电流内环表现为电流随动系统。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2）转速超调 由于ASR采用了饱和非线性控制，起动过程结束进入转速调节阶段后，必须使转速超调， ASR 的输入偏差电压 Un 为负值，才能使ASR退出饱和。 这样，采用PI调节器的双闭环调速系统

45、的转速响应必然有超调。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（3）准时间最优控制 起动过程中的主要阶段是第II阶段的恒流升速，它的特征是电流保持恒定。一般选择为电动机允许的最大电流，以便充分发挥电动机的过载能力，使起动过程尽可能最快。 这阶段属于有限制条件的最短时间控制。因此，整个起动过程可看作为是一个准时间最优控制。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2. 双闭环调速系统的制动停车过程双闭环调速系

46、统的制动停车过程 由于晶闸管的单向导电性，因此不可逆双闭环调速系统不可能实现回馈制动。在制动时，当电流下降到零以后，就只好自由停车。若须加快制动，则只能采用电阻能耗制动或电磁抱闸的方式。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3. 双闭环调速系统的抗扰性能双闭环调速系统的抗扰性能 一般来说，双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。对于调速系统，最重要的动态性能是抗扰性能。主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉

47、快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 1/CeUnnUdUfn+-ASR1/R Tl s+1R TmsKsTss+1ACR UiUfi-EId1） 抗负载扰动IL直流调速系统的动态抗负载扰作用我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物抗负载扰动（续） 由动态结构图中可以看出，负载扰动作用在电流环之后，因此只能靠转速调节器ASR来产生抗负载扰动的作用。在设计ASR时，应要求有较好的抗扰性能指标。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实

48、我的猜测没有错：表里边有一个活的生物直流调速系统的动态抗扰作用a)单闭环系统2） 抗电网电压扰动UdUn-ILUfn+-ASR 1/CenUd1/R Tl s+1R TmsIdKsTss+1-E我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物抗电网电压扰动（续）-ILUdb)双闭环系统Ud电网电压波动在整流电压上的反映 1/CeUnnUdUfn+-ASR1/R Tl s+1R TmsIdKsTss+1ACR UiUfi-E我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也

49、感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3）对比分析n在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被调量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些。n双闭环系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗扰性能大有改善。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4）分析结果 因此，在双闭环系统中，由电网电压波动引起的转速动态变化会比单闭环系统小得多。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把

50、它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.3.4 两个调节器的作用两个调节器的作用 综上所述，转速调节器和电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用可以分别归纳如下： 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1. 转速调节器的作用n实现转速调节无静差，使转速n跟随给定电压Un变化；n对负载变化起抗扰作用；n能对电流环进行饱和非线性控制，且其输出限幅值决定允许的最大电流。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也