雙閉環(huán)直流電機調(diào)速系統(tǒng)的分析與仿真

1、摘要I1弓I言12轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)22. 1 理想的起動過程32.2性能比較42. 3解決思路42.4系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器42.5限幅電路52.6穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性52.7限幅作用62.8系統(tǒng)靜特性62. 9兩個調(diào)節(jié)器的作用73雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型83. 1數(shù)學(xué)模型83. 2起動過程分析83. 3分析結(jié)果103. 4動態(tài)抗擾性能分析104調(diào)節(jié)器工程設(shè)計方法114.1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用114. 2調(diào)節(jié)器工程設(shè)計方法115直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的理論設(shè)計125. 1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計意義125.2調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇和傳遞函數(shù)的近似處理125. 3設(shè)計要求125.4設(shè)計任

2、務(wù)136仿真實驗156. 1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖156.2 Simulink 仿真總圖166.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 Simulink 仿真166.4 電流調(diào)節(jié)器 Simulink 仿真176.5 Simulink 仿真結(jié)果及分析18總結(jié)19參考文獻201引言在設(shè)計中，基于理論設(shè)訃的基礎(chǔ)上根據(jù)實際的系統(tǒng)悄況作參數(shù)的調(diào)整是非常重要 的，也是必不可少的。傳統(tǒng)的調(diào)試方法是將整個系統(tǒng)按理論設(shè)計的結(jié)果建立一個實際系 統(tǒng)，然后將系統(tǒng)分成若干個控制單元，并對每個控制單元進行調(diào)試，最后將各個單元構(gòu) 成一個完整的系統(tǒng)，并進行調(diào)試，這種傳統(tǒng)的調(diào)試方法在使用過程中不僅費時、費力且 不易產(chǎn)生滿意的結(jié)果。本次設(shè)計在理論

3、的基礎(chǔ)上設(shè)訃了直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，并利用 MATLAB中的SIMULINK工具箱，對直流調(diào)速系統(tǒng)進行仿真分析及參數(shù)調(diào)試，然后對 仿真進行了分析與總結(jié)。Matlab具有強大計算和動態(tài)建模、仿真等功能，尤其是其動態(tài)建模、仿真工具 Simulink具有模塊組態(tài)方便，性能分析直觀等特點，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖， 山電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)組成，其工程設(shè)計方法一般先設(shè)計好電流調(diào)節(jié)器，并把電流環(huán)等效為 轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，再設(shè)計速度調(diào)節(jié)器。本著一個由內(nèi)到外的設(shè)計原則，外環(huán)的響應(yīng) 比內(nèi)環(huán)的慢，這是按上述工程設(shè)計方法涉及多環(huán)控制系統(tǒng)的特點。2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是應(yīng)用最廣性

4、能很好的直流調(diào)速系統(tǒng)。采用 轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速 無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高。在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只能 在超過臨界電流值/dcr以后，靠強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想地 控制電流的動態(tài)波形。2.1理想的起動過程（2）理想的快速起動過程圖2直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形2.2性能比較帶電流截止負反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動電流達到最大值/dm后，受電流負 反饋的作用降低下來，電機的電磁轉(zhuǎn)矩也隨之減小，加速過程延長。2.3解決思路為了實現(xiàn)在允許條件下的最快起動

5、，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值/血的 恒流過程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負反饋就可以保持該量基本不變，那 么，采用電流負反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程。我們希望能實現(xiàn)控制：（1）起動過程，只有電流負反饋，沒有轉(zhuǎn)速負反饋；（2）穩(wěn)態(tài)時，只有轉(zhuǎn)速負反饋，沒有電流負反饋。2.4系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào) 節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負反饋和電流負反饋。二者之間實行嵌套（或稱串級） 聯(lián)接如下圖（圖2.2）所示。ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ACR電流調(diào)節(jié)器TG測速發(fā)電機TA電流互感器UPE電力電子變換器圖2.2中，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)

6、作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去 控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外 邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖，如圖2.3圖2.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖圖2.3中可以看出：兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的。（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓決定了電流給定電壓的最大值;（2）電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓Sm限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Sm。圖2.4二極管鉗位的外限幅電路2.6穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，必須先繪出它的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖圖2.5所 示。它可以很方便地根據(jù)上圖的原理圖畫

7、出來，只要注意用帶限幅的輸出特性表示PI調(diào) 節(jié)器就可以了。分析靜特性的關(guān)鍵是掌握這樣的PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征。l轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；0電流反慣系數(shù) 圖2.5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖2.7限幅作用（1）飽和輸出達到限幅值：當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不 再影響輸出，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和；換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時 隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。（2）不飽和輸出未達到限幅值：當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，PI作用使輸入偏差電 壓在穩(wěn)態(tài)時總是零。2.8兩個調(diào)節(jié)器的作用（1）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于/dm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時， 轉(zhuǎn)速負反饋起主要調(diào)節(jié)作用。

8、（2）當(dāng)負載電流達到/dm后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用， 系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護。2.9系統(tǒng)靜特性雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性如圖2.6所示圖2.6雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和S = an = an（2.1）u： = ul式中a, p 轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)。由第一個關(guān)系式可得J；（2.2）115從而得到上圖靜特性的CA段。 "靜特性的水平特性：與此同時，由于ASR不飽和，從上述第二個關(guān)系 式可知:/d</dmo這就是說，CA段靜特性從理想空載狀態(tài)的/d=0 一直延續(xù)到/d = Zdm ,而/dm 一般都是大于額定電流/dN的。這就是

9、靜特性的運行段，它是水平的特 性。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和。這時，ASR輸出達到限幅值Um ,轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn) 速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系 統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時最大電流/dm是山設(shè)計者選定的，取決于電機的容許過載能力和拖動系統(tǒng) 允許的最大加速度。靜特性的垂直特性：上式所描述的靜特性是上圖中的AB段，它是垂直的特性。 這樣的下垂特性只適合于n < /?（）的情況，因為如果n > no ,則Un >, ASR將退出飽和狀態(tài)。3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，即可繪出 雙閉環(huán)直流調(diào)速系

10、統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖3.1所示圖3.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖3.1數(shù)學(xué)模型圖3.1中Wasr(s)和Wacr分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。如果 采用PI調(diào)節(jié)器，則有(3.1)3.2起動過程分析首先設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個重要U的就是要獲得接近理想起動過程，因此在分析雙 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能時，有必要首先探討它的起動過程。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加 給定電壓 叭由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，轉(zhuǎn)速和電流的動態(tài)過程示于下圖圖3.2所示：圖3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉(zhuǎn)速和電流波形起動過程山于在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情 況，整個動態(tài)過程就分成圖中標明的I、II

11、、III三個階段。（1）第I階段電流上升的階段（0/|）突加給定電壓bn后，Zd上升，當(dāng)/d小 于負載電流Ail時，電機還不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)Zd>/dL后，電機開始起動，由于機電慣性作用，轉(zhuǎn)速不會很快增長，因而轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值iAm，強迫電流/d 迅速上升。直到，/d=/dm , ui= tAm電流調(diào)節(jié)器很快就壓制Zd 了的增長，標志著這 一階段的結(jié)束。在這一階段中，ASR很快進入并保持飽和狀態(tài)，而ACR-般不飽和。（2）笫II階段恒流升速階段（和 "）在這個階段中，ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速 環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流iAm給定

12、下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流 Zd恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。與此同時，電機的反電動勢E也按線性增長，對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，E是一個線 性漸增的擾動量，為了克服它的擾動，So和0也必須基本上按線性增長，才能保 持/d f旦定。當(dāng)ACR采用PI調(diào)節(jié)器時，要使其輸出量按線性增長，其輸入偏差電圧必須維持一 定的恒值，也就是說Id應(yīng)略低于/dmo恒流升速階段是起動過程中的主要階段。為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，在起動過程 中ACR是不應(yīng)飽和的，電力電子裝置UPE的最大輸出電壓也須留有余地，這些都是 設(shè)計時必須注意的。（3）第III階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（t2以后），當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時，轉(zhuǎn)

13、速調(diào)節(jié)器ASR 的輸入偏差減少到零，但其輸出卻山于積分作用還維持在限幅值U%n ,所以電機仍在 加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負，使它開始退出飽和狀態(tài)，tA和/d很快 下降。但是，只要/d仍大于負載電流ZdL,轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。直到Zd=ZdL時，轉(zhuǎn)矩 Tc=Tl ,則dn/dt = O,轉(zhuǎn)速川才到達峰值= 時）。此后，電動機開始在負載的阻力 下減速，與此相應(yīng)，在一小段時間內(nèi)（/3/4）, Id < /dL ,直到穩(wěn)定，如果調(diào)節(jié)器參 數(shù)整定得不夠好，也會有一些振蕩過程。在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和ACR都不飽和，ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用, 而ACR則力圖使人盡快

14、地跟隨其給定值,或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個電流隨動子 系統(tǒng)。3.3分析結(jié)果綜上所述，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點：（1）飽和非線性控制；（2）轉(zhuǎn)速超調(diào)；（3）準時間最優(yōu)控制。3.4動態(tài)抗擾性能分析一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動態(tài)性能。對于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動 態(tài)性能是抗擾性能。主要是抗負載擾動和抗電網(wǎng)電圧擾動的性能。4調(diào)節(jié)器工程設(shè)計方法4.1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用：1.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地給 定電壓UM變化，穩(wěn)態(tài)時可以減小轉(zhuǎn)速誤差，如果使用PI調(diào)節(jié)器，理論上可以實現(xiàn)無 靜差。2對負載變化起抗擾作用。3.其輸出限幅值決定電動

15、機允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用：1 .作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)的過程中，它的作用是 使電流緊緊跟隨其給定電壓Ui*變化。2.對電網(wǎng)電圧的波動及時起抗擾作用。3.在轉(zhuǎn)速 動態(tài)過程中，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。4當(dāng)電動機過載其 至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速自動保護作用?？紤]到上述兩個調(diào)節(jié)器的作用，體現(xiàn)出設(shè)訃轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的重要性，對它們的 結(jié)構(gòu)和參數(shù)的選擇要慎重考慮。4.2調(diào)節(jié)器工程設(shè)計方法在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇與參數(shù)設(shè)計需從動態(tài)校正 的需要來解決。設(shè)訃每一個調(diào)節(jié)器時，都要先求出該閉環(huán)原始系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性， 再根據(jù)性能指

16、標確定校正后的預(yù)期特性，從而選定結(jié)構(gòu)并計算參數(shù)。反復(fù)試湊，才能確 定調(diào)節(jié)器的特性，從而選定其結(jié)構(gòu)并設(shè)定參數(shù)，反復(fù)試湊過程也就是系統(tǒng)的穩(wěn)，準，快 和抗干擾諸方面矛盾的正確解決過程，需要有熟練的解決技巧才行。在設(shè)計時，把實際 系統(tǒng)校正或簡化為典型系統(tǒng)，就可以利用現(xiàn)成的公室和圖表來進行參數(shù)汁算，設(shè)計工程 大大簡化。工程設(shè)計方法可分為兩步：1.先選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時滿足所 需的穩(wěn)態(tài)精度。2再選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以滿足動態(tài)性能指標的要求。調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇和傳遞函數(shù)近似處理一一非典型結(jié)構(gòu)典型化，在電力拖動控制系 統(tǒng)中，大部分控制對象配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，就可以矯正為典型系統(tǒng)。但也有些實際系統(tǒng)

17、不可能簡單地矯正為典型系統(tǒng)形式，這需要經(jīng)過近似處理，才能使用上述的工程設(shè)計方 法。5直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的理論設(shè)計5.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計意義若采用PI調(diào)節(jié)器的單個轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實 現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要， 因為在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動態(tài)過程。在單閉環(huán)直流調(diào)速系 統(tǒng)中，電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。但它只能在超過臨界電流以后鼎強 烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想地控制電流的動態(tài)波形。對于經(jīng)常正、 反轉(zhuǎn)運行的調(diào)速系統(tǒng)，盡量縮短起、制動過程的時間是提高生產(chǎn)率的重要因素。為此

18、, 在電機最大允許電流和轉(zhuǎn)矩受限制的條件下，應(yīng)該充分利用電機的過載能力，最好是在 過渡過程中始終保持電流(轉(zhuǎn)矩)為允許的最大值，使電力拖動系統(tǒng)以最大的加速度起 動，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時，立即讓電流降下來，時轉(zhuǎn)矩馬上與負載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運 行。實際上，由于主電路電感的作用，電流不可能突跳。為了實現(xiàn)在允許的最快起動， 關(guān)鍵是獲得一段使電流保持為最大值的恒流過程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量 的負反饋就可以保持該量基本不變，那么，采用電流負反饋就應(yīng)該能夠得到近似的恒流 過程。這時，采用一個調(diào)節(jié)器是不夠的，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，即使用雙閉環(huán)直 流調(diào)速系統(tǒng)。5.2調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇和傳遞函數(shù)的近似

19、處理(1) 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇基本思路：將控制對象校正成為典型系統(tǒng)。輸入輸出圖5.1控制對象校正成為典型系統(tǒng)框圖(2) 轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計要求本次設(shè)計研究的對象為電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，其系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖5.2所示圖5.2直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖(3) 以下給出此次設(shè)計的電動機參數(shù)電動機參數(shù)：UN=750V,IN=780A, Nn=375rpm, Ce=1.92。允許過載倍數(shù) 2 = 1.5。 采用三相橋式整流電路，Ks=75, 主回路總電阻R=0，電磁時間常數(shù)Tl=0.03s,機電 時間常數(shù)Tm=0.084so最大給定及兩個調(diào)節(jié)器的輸出限幅值均為12V。5.3設(shè)計要求(1)

20、穩(wěn)態(tài)指標：轉(zhuǎn)速無靜差；(2) 動態(tài)指標：電流超調(diào)量小于等于5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于等 于10%5.4設(shè)計任務(wù)A.電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(1)確定時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù)7；三相橋式電路的平均失控時間7； =0.0017 5； (2)電流 濾波時間常數(shù)幾三相橋式電路每個波頭的時間是3.33ms,為了基本濾平波頭，應(yīng)該有 (1 2)7； =3.33血，因此取=0.0025 ； (3)電流環(huán)小時間常數(shù)G 按小時間常數(shù)近似 處理，取G = 7；+幾=0.0037s。（2）確定將電流環(huán)設(shè)訃成何種典型系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計要求： 5% ,而且7；/7；. =0.03/0.0037 = 8.11 10,因

21、此設(shè)計成典 型I型系統(tǒng)。（3）電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇電流調(diào)節(jié)器選用比例積分調(diào)節(jié)器（PI）,其傳遞函數(shù)為叱心G） = K“s + l）/qs。（4）選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超詢時間常數(shù)：右=7； =0.03$；電流開環(huán)增益：因要求5%,故 取/7=0.5,因此K, =0.5/7 =0.5 / 0.0037 =135.1.*,于是電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) 為 K, =K用 R/0K, =1.08。（5）校驗近似條件電流環(huán)截止頻率叭嚴© =135.1/a）校驗晶閘管裝置傳遞函數(shù)的近似條件是否滿足：Sl/37；,因為 1/37； =196宀,所以滿足近似條件；b）校驗忽略反電動勢對電流環(huán)影響的

22、近似條件是否滿足：3腫3小/工,山于= 59.76/ 嗎，滿足近似條件；c）校驗小時間常數(shù)近似處理是否滿足條件：（1/3）71/T.7；,:由于（1/3）何壬180.77"嗎，滿足近似條件。按照上述參數(shù)，電流環(huán)滿足動態(tài) 設(shè)訃指標要求和近似條件。B.速度調(diào)節(jié)器設(shè)計（1）確定時間常數(shù)a）電流環(huán)等效時間常數(shù)為2=0.00745；b）電流濾波時間常數(shù)7；“根據(jù)所用測速發(fā)電機紋波情況，取7；, =0.015；c）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)?！鞍葱r間常數(shù)近似處理，取鼻=24 +Ton =0.0174 5。（2）確定將轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)訃成何種典型系統(tǒng)曲于設(shè)計要求轉(zhuǎn)速無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；乂根據(jù)動態(tài)設(shè)

23、訃要求， 應(yīng)按典型II型系統(tǒng)設(shè)訃轉(zhuǎn)速環(huán)。（3）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選用比例積分調(diào)節(jié)器（PI），其傳遞函數(shù)為W,謳（s） = K”（r”$ + l）"”s。（4）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按照跟隨和抗擾性能都較好的原則取h=5o（5）校驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率咳” =KNTn = 34.5<*a）校驗電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件是否滿足幻/5心，由于1/5兀=54.05.廠>%, 滿足簡化條件；b）校驗小時間常數(shù)近似處理是否滿足條件：5（1/3）屮/2?；”兀， 由于（1 / 3） J1 / 27；兀.=38.74$t >儀”,滿足近似條件。c）核算轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng) h=5

24、時，疵/C； =81.2%,而氐=/nR/Q=40.63m,因此% = （ACmax / Ch）x 2（A -ZXA/）/ nTm = 7-06% < 10% 能滿足設(shè)計要求。6仿真實驗6.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖圖6雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖6.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器Simulink仿真6.2. 1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器Simulink仿真圖In10.9-11765+10.480.087sASRSaturationOut1圖6.2轉(zhuǎn)速調(diào)忙器仿貞圖6.2. 2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)定及分析當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，他們的輸入偏差電壓都是零，因此（6）當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時，ASR輸出達到限幅值U*im,轉(zhuǎn)速

25、外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的 變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn) 態(tài)時其中1亦一般都是大于額定電流的。因此，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出即.值為:當(dāng)Id =時的U,即u.m = Idmp = 01.5/ . = 0.05V / A X1.5 X136 A = 10.2V6. 3電流調(diào)節(jié)器Simulink仿真6. 3.1電流調(diào)節(jié)器Simulink仿真圖0.21584s+2.840.076sACF：SaturationlCDOut1圖6.3電流調(diào)節(jié)器仿真圖6. 32電流調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)定及分析在實際正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和的口雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時，控制電壓：U+ / cp；/a + MC心 匕K,(6.3)我們?nèi)M載Id = Idm=136A時的值為電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅值，即(6.4)6.4 Simulink仿真結(jié)果及分析Simulink