電氣傳動自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計課件

1、雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計ASRACR MU*n U*i Uct Ui+Ud_L+_UnTG速度環(huán)電流環(huán)設(shè)計核心第1頁，共14頁。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計理論設(shè)計思路： 給定系統(tǒng)靜、動態(tài)性能指標 實驗獲取系統(tǒng)固有設(shè)備原始參數(shù) 系統(tǒng)數(shù)學建模 系統(tǒng)模型處理（典型化） 設(shè)計調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù) 構(gòu)建和調(diào)試系統(tǒng)第2頁，共14頁。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計理論調(diào)速控制系統(tǒng)的一般動態(tài)性能指標：跟隨性能超調(diào)量（%） 反映系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)穩(wěn)定性能上升時間 tr 反映系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)快速性能調(diào)節(jié)時間 ts 反映系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)過渡周期抗擾性能動態(tài)降落比 Cmax% 反映系統(tǒng)擾動引起的最大動態(tài)誤差恢復時間 tr 反映系統(tǒng)的動態(tài)抗擾

2、調(diào)節(jié)快速性能上述指標對應(yīng)的給定和擾動均為階躍信號第3頁，共14頁。設(shè)計理論之 - 典型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的參數(shù)與性能的關(guān)系典型型系統(tǒng)；開環(huán)傳遞函數(shù)典型型系統(tǒng)；開環(huán)傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)簡單，易于穩(wěn)定利用比例微分環(huán)節(jié)，補償 s2 引起的相位滯后，保證穩(wěn)定性第4頁，共14頁。典型型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)性能與參數(shù) 二階系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)：典型型系統(tǒng)特性參數(shù)：設(shè)計理論之 - 典型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的參數(shù)與性能的關(guān)系；固有角頻率；阻尼比第5頁，共14頁。典型型系統(tǒng)的參數(shù)KT與跟隨性能穩(wěn)態(tài)跟隨性能： 動態(tài)跟隨性能：典型型系統(tǒng)的抗擾性能： 假定系統(tǒng)經(jīng)串聯(lián)校正后開環(huán)傳函為 W(s)系統(tǒng)前向通道被擾動輸入點分為W1(s)、W2(s)兩部分其中W1

3、(s)內(nèi)含 PI 調(diào)節(jié)器抗擾分析第6頁，共14頁。典型型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)性能與參數(shù) 典型型系統(tǒng)特征參數(shù)：設(shè)計理論之 - 典型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的參數(shù)與性能的關(guān)系；中頻寬第7頁，共14頁。設(shè)計理論 - 非典型型系統(tǒng)的典型化之一選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的一般原則：根據(jù)系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能要求，選擇典型、 型系統(tǒng)目標模型調(diào)節(jié)器串聯(lián)進原始對象模型的前向通道后，通過傳遞函數(shù)的乘積或?qū)ο\算應(yīng)能將系統(tǒng)改造為 期望 的典型或 型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第8頁，共14頁。設(shè)計理論 - 非典型型系統(tǒng)的典型化之二當系統(tǒng)的原始模型具有高階較復雜形式時的一般處理：小慣性環(huán)節(jié)的近似處理高階系統(tǒng)的降階近似處理大慣性環(huán)節(jié)的近似處理特別提示：每一種近似處理都存在工程約

4、束條件，使用時須校驗是否滿足約束條件第9頁，共14頁。電流環(huán)模型U*n(s) + U*i + Uct Ud0 Id E n(s)設(shè)計理論 - 雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖 ACRASRE(s) IdL(s) 被控電動機模型設(shè)計思路由內(nèi)向外第10頁，共14頁。 E0，斷開電機電動勢反 T i=Ts+Toi，小時間常數(shù)近似處理 將電流環(huán)校正為典型型系統(tǒng)，保證電流調(diào)節(jié)有較強跟隨性； 由性能指標及所選結(jié)構(gòu)確定開環(huán)增益KI和比例放大系數(shù) Ki ；Ki = Ri/R0 i = RiCi ；設(shè)計理論 - 雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器（ACR ）的設(shè)計 TL Tm Ts，Toi TLTL/ Tm 10計算PI調(diào)節(jié)參數(shù)

5、U*i(s)/ Id(s) ACR第11頁，共14頁。電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn) UctUin Ro /2 Ro /2 +U*in Ro /2 Ro /2 Ri CiRba1ACoiCoi第12頁，共14頁。設(shè)計理論 - 雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器（ASR ）的設(shè)計 電流環(huán)等效處理 ； T n = 2T i +Ton ，小時間常數(shù)近似處理 ； 將速度環(huán)校正為典型型系統(tǒng)，保證速度調(diào)節(jié)有較強抗擾性； 由性能指標及所選結(jié)構(gòu)確定開環(huán)增益 KN 和比例放大系數(shù) Kn ； Kn = Rn/R0 n = RnCn ； cn 1/5 T i U*n(s)/ Id (s) n(s) ASR IdL(s)第13頁，共14頁。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計目標性能指標：靜態(tài)： s% 5% D = 3動態(tài)： i% 5% n% 10% 已知條件：最大速度給定 U*nm = 5v最大電流給定 U*im = 5v最大電樞電流 Idm = 1.4A電流反饋強度 = 5v/ 1.4A速度反饋強度