運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)課件2

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)課主要內(nèi)容：速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其特性分析雙閉環(huán)控制系統(tǒng)特性分析可逆調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)直流脈寬調(diào)速（PWM）交流調(diào)速系統(tǒng)（變壓＋變壓變頻調(diào)速）

第1章速度閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)主要內(nèi)容：速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其特性分析無靜差調(diào)速系統(tǒng)和積分、比例控制規(guī)律電壓負(fù)反饋電流補(bǔ)償控制的調(diào)速系統(tǒng)

速度閉環(huán)控制是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本控制方式。該系統(tǒng)以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號或轉(zhuǎn)子電壓負(fù)反饋信號為基本的反饋控制量，加上一些其他的輔助信號，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng)，以達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。本章主要討論速度閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成原理與分析方法。

直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)表達(dá)式：

式中:—轉(zhuǎn)速（r/min）；—電樞電壓（V）；—電樞電流（A）；—電樞回路總電阻（Ω）；—?jiǎng)?lì)磁磁通（Wb）；—電動(dòng)勢常數(shù)。根據(jù)上述電機(jī)特性公式，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的三種方法：（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U；（2）減弱勵(lì)磁磁通；（3）改變電樞回路電阻R。實(shí)際中，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好，改變電阻只能有級調(diào)速，減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速。因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以變壓調(diào)速為主。

轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標(biāo)

對于調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有以下三個(gè)方面：（1）調(diào)速—在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔地（有級）或平滑地（無級）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）穩(wěn)速—以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)；（3）加、減速—頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快，不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起，制動(dòng)盡量平穩(wěn)。為了進(jìn)行定量的分析，可以針對前兩項(xiàng)要求定義兩個(gè)調(diào)速指標(biāo)，叫做“調(diào)速范圍”和“靜差率”。這兩個(gè)指標(biāo)合稱調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。

1、調(diào)速范圍

生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示，即，其中和一般都指電機(jī)額定負(fù)載時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速，對于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，也可用實(shí)際負(fù)載時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速。2、靜差率

負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落，與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱作靜差率s，即，或用百分?jǐn)?shù)表示，靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的。它和機(jī)械特性的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度就越高。然而靜差率與機(jī)械特性硬度又是有區(qū)別的。對于同樣硬度的特性，理想空載轉(zhuǎn)速越低時(shí)，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定度也就越差。3、調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時(shí)提才有意義，調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時(shí)所能達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)。靜差率應(yīng)該是最低速時(shí)的靜差率，即，最低轉(zhuǎn)速為,而調(diào)速范圍為.調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間所應(yīng)滿足的關(guān)系,一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。

開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其存在的問題

開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制電壓UC就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無級調(diào)速，但開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜差率不高，往往不能滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。在刨床中，要求保證加工的精度，但是電機(jī)轉(zhuǎn)速卻不容許有較大的波動(dòng)，要求調(diào)速范圍在20到40之間；靜差率《5％。第1節(jié)速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其特性分析速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成示意圖+AMTG+-+-+-UtgUdn+--+Un?UnU*nUcUPE+-TGIdtg～-閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成分析：G1G2G3－電動(dòng)機(jī)回路測速發(fā)電機(jī)回路放大環(huán)節(jié)Un*Ud轉(zhuǎn)速nUn?U速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖：KpKs

1/CeU*nUc?UnEnUd0Un++-IdR-

為了便于速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，做3點(diǎn)假設(shè)：忽略系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的非線性因素，假定各環(huán)節(jié)中的輸入和輸出關(guān)系是線性的；假定系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性是連續(xù)的；忽略電源與調(diào)節(jié)電位器中的內(nèi)阻。

列出速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)各典型環(huán)節(jié)的輸入輸出穩(wěn)態(tài)關(guān)系，參見系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。電壓比較環(huán)節(jié)：?U＝Un*－Un放大器環(huán)節(jié)：Uk＝Kp?U整流裝置環(huán)節(jié)：Udo＝KsUk測速發(fā)電機(jī)環(huán)節(jié)：Un＝an電動(dòng)機(jī)開環(huán)機(jī)械特性：根據(jù)上述環(huán)節(jié)的各穩(wěn)態(tài)關(guān)系式，可得到速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特性方程：化簡整理后可以得到：式中，，稱作閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)。

閉環(huán)系統(tǒng)理想空載轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落系統(tǒng)的開環(huán)機(jī)械特性為：開環(huán)系統(tǒng)理想空載轉(zhuǎn)速開環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落開環(huán)調(diào)速與閉環(huán)調(diào)速的特性比較：

（1）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多。

開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落分別為,它們的關(guān)系是，當(dāng)K值較大時(shí)，比小得多，也就是說，閉環(huán)系統(tǒng)的特性要硬得多。

（2）閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要比開環(huán)系統(tǒng)小得多。閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)的靜差率分別為按理想空載轉(zhuǎn)速相同的情況比較，則時(shí)，有，

（3）如果所要求的靜差率一定，則閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。

開環(huán)時(shí)，有，閉環(huán)時(shí)（4）要取得上述三項(xiàng)優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器，且K足夠大。

可得下述結(jié)論：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價(jià)是，須增設(shè)放大器以及檢測與反饋裝置。閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降的變化，如圖：

n0OIdId1Id3Id2Id4ABCA′D閉環(huán)靜特性開環(huán)機(jī)械特性Ud4Ud3Ud2Ud1閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)機(jī)械特性的關(guān)系

反饋控制規(guī)律

轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是一種基本的反饋控制系統(tǒng)，具有以下三個(gè)基本特征：1、只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有靜差的，叫做有靜差調(diào)速系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為。只有

，才能使。本調(diào)速系統(tǒng)是依靠實(shí)際轉(zhuǎn)速與理想轉(zhuǎn)速的偏差來保證整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的正常工作。

反饋控制規(guī)律

2、反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動(dòng),服從給定下圖所示閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的給定作用和擾動(dòng)作用，反饋控制系統(tǒng)的規(guī)律是：一方面能夠有效地抑制一切被包在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動(dòng)作用；另一方面，則緊緊地跟隨著給定作用。

閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的給定作用和擾動(dòng)作用

勵(lì)磁變化Id變化電源波動(dòng)Kp變化電阻變化檢測誤差KpKs

1/CeU*nUc?UnEnUd0Un++--

R

反饋控制規(guī)律

3、系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測的精度反饋控制系統(tǒng)對于給定電源和被調(diào)量檢測裝置中的擾動(dòng)無能為力，因此反饋控制系統(tǒng)無法抑制給定和反饋檢測裝置的誤差。限流保護(hù)

1、問題的提出根據(jù)電機(jī)拖動(dòng)的專業(yè)基礎(chǔ)，直流電機(jī)全電壓啟動(dòng)時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流；運(yùn)行過程中若電機(jī)遇到堵轉(zhuǎn)的情況，電流也會(huì)大大超過允許值。過大的電流不僅對電機(jī)不利，對變流裝置也不利。閉環(huán)系統(tǒng)中，由于慣性，電機(jī)轉(zhuǎn)速不可能馬上啟動(dòng)起來，導(dǎo)致反饋電壓為0，致使偏差電壓，差不多是其穩(wěn)態(tài)工作值的1＋K倍，對于電機(jī)來說，相當(dāng)于全壓啟動(dòng)。限流保護(hù)

引入電流負(fù)反饋的方法。只有當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)的時(shí)候出現(xiàn)，在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)消失。這種當(dāng)電流大到一定程度才出現(xiàn)的電流負(fù)反饋，稱為電流截止負(fù)反饋，簡稱截流反饋。電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)a）利用獨(dú)立直流電源作比較電壓M++--UdId

RsVDUi

Ucom接放大器Mb)利用穩(wěn)壓管產(chǎn)生比較電壓

UbrM+-UdId

RsVSUi接放大器M為臨界的截止電流，當(dāng)電流大于時(shí)，將電流負(fù)反饋信號加到放大器的輸入端，當(dāng)電流小于時(shí)，將電流反饋切斷，輸入-輸出特性如下圖所示。

OUiId

Rs

-

Ucom電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)輸入輸出環(huán)節(jié)時(shí)，電流負(fù)反饋被截止，靜特性只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，調(diào)速系統(tǒng)的靜特性：

nKpKs

1/CeU*nUcUiIdEUd0Un++--RRs-UcomId

Rs

-

Ucom-++帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性

后，引入了電流負(fù)反饋，靜特性變成：

靜特性如下圖所示，電流負(fù)反饋被截止的CA段，它就是閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)本身的靜特性，顯然是比較硬的。電流負(fù)反饋起作用后，相當(dāng)于圖中的AB段。IdblIdcrn0IdOn'0AB帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性

C

兩個(gè)特點(diǎn)：（1）電流負(fù)反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻，因而穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂。（2）比較電壓與給定電壓的作用一致，好象把理想空載轉(zhuǎn)速提高到D點(diǎn)。這樣的兩段式靜特性常稱作下垂特性或挖土機(jī)特性，令，得一般

，因此

應(yīng)小于電機(jī)允許的最大電流，一般為（1.5~2）

，。

小結(jié)：本節(jié)主要討論有靜差的反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其反饋控制的基本規(guī)律。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性具有如下的性質(zhì)：1）在相同的負(fù)載下，閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降減小為開環(huán)速降的1/(1+K)，其中，K是開環(huán)放大倍數(shù)。2）如果理想空載轉(zhuǎn)速相同，則閉環(huán)相同的靜差率只有開環(huán)系統(tǒng)靜差率的1/(1+K)。3）在同樣的最高滿載轉(zhuǎn)速和低速靜差率的條件下，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍可以擴(kuò)大到開環(huán)調(diào)速范圍的1+K倍。

閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是最基本的反饋控制系統(tǒng)，具有如下的反饋控制規(guī)律：1）依靠反饋量和給定量之差進(jìn)行控制，屬有靜差的控制系統(tǒng)。2）具有良好的抗干擾性能。3）無力克服給定電源和反饋檢測元件的誤差。

有兩種分析閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的方法。1）根據(jù)各環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系求相同的靜特性方程式。2）利用結(jié)構(gòu)圖運(yùn)算法，按照各輸入信號分別作用下的輸入輸出關(guān)系疊加得到系統(tǒng)的靜特性。采用電流負(fù)反饋來限制過大的沖擊電流的基本原理。

閉環(huán)速度控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型及其穩(wěn)定性分析引入了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，且放大系數(shù)足夠大時(shí)，就可以滿足系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能要求。然而放大系數(shù)太大又可能引起閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，這時(shí)應(yīng)再增加動(dòng)態(tài)校正措施，才能保證系統(tǒng)的正常工作，此外，還須滿足系統(tǒng)的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的要求。建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基本步驟如下：（1）根據(jù)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的物理規(guī)律，列出描述該環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)過程的微分方程；（2）求出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；（3）組成系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖并求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

（一）額定激勵(lì)下的直流電動(dòng)機(jī)如圖所示額定激勵(lì)下的直流電動(dòng)機(jī)的等效電路圖

M＋－UdoIdRL＋－En,TdTL直流電動(dòng)機(jī)等效電路電動(dòng)機(jī)主電路微分方程：忽略粘性磨擦及彈性轉(zhuǎn)矩，電機(jī)軸上的動(dòng)力學(xué)方程為：額定勵(lì)磁下的感應(yīng)電動(dòng)勢：電磁轉(zhuǎn)矩：其中：TL包括電機(jī)空載轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，單位為NmGD2

系統(tǒng)拖動(dòng)部分折算到電機(jī)軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩，單位Nm2電動(dòng)機(jī)額定勵(lì)磁下的轉(zhuǎn)矩電流比，單位Nm/A時(shí)間常數(shù)：電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)，單位S電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)，單位S定義負(fù)載電流：電壓與電流之間的傳遞函數(shù)電流與電動(dòng)勢之間的傳遞函數(shù)直流電機(jī)有兩個(gè)輸入量，一個(gè)是理想空載整流電壓Udo，另一個(gè)是負(fù)載電流IdL，前者是控制輸入量，后者是擾動(dòng)輸入量。

（二）晶閘管觸發(fā)與整流裝置將晶閘管整流裝置與觸發(fā)電路視為一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行處理。則這一環(huán)節(jié)的輸入量是觸發(fā)電路的控制電壓Uct，輸出量Udo，則可以將它們之間的放大系數(shù)看作常數(shù)，那么晶閘管與觸發(fā)裝置就可以看作是一個(gè)具有純滯后環(huán)節(jié)的放大器，其之后作用是由晶閘管裝置的失控時(shí)間造成的。失控時(shí)間：當(dāng)某一相晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后至下一相晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通之前的一段時(shí)間，也稱滯后時(shí)間。失控時(shí)間是隨機(jī)的，它的大小隨著控制電壓發(fā)生變化的時(shí)刻而改變，最大可能的失控時(shí)間就是兩個(gè)自然換相點(diǎn)之間的時(shí)間，與頻率有關(guān)。因?yàn)槠浔容^小，并通常認(rèn)為是常數(shù)，通常取其平均值：用單位階躍函數(shù)來表示滯后，則晶閘管整流裝置的輸入輸出關(guān)系為：根據(jù)拉普拉斯變換的位移定理，可得傳遞函數(shù)：上式含有滯后環(huán)節(jié)，它使系統(tǒng)成為非最小相位相同，帶來麻煩，進(jìn)行簡化。忽略高次項(xiàng)，進(jìn)行簡化：比例放大器和測速反饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)：

得到了各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)后，就可以按照它們在閉環(huán)系統(tǒng)中的相互關(guān)系組合起來。閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示。帶比例放大器的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以近似看作是一個(gè)三階線性系統(tǒng)。U*n(s)IdL

(s)

Uct

(s)Un(s)+-KsTss+1KP1/CeTmTl

s2+Tms+1

+-R(Tls+1)Ud0(s)△Un(s)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：設(shè)IdL＝0，從給定輸入作用上看，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)：

系統(tǒng)穩(wěn)定性分析：反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的特征方程為

它的一般表達(dá)式為

a0s3+a1s2+a2s1+a3=0根據(jù)三階系統(tǒng)的勞斯判據(jù)，系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件：a0>0,a1>0,a2>0,a3>0,a1a2-a0a3>0上式的各項(xiàng)系數(shù)顯然大于零，因此穩(wěn)定性條件：或者整理后可得：臨界放大系數(shù)時(shí)，系統(tǒng)將不穩(wěn)定。

無靜差調(diào)速系統(tǒng)和積分、比例控制規(guī)律采用比例（P）放大器控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是有靜差的調(diào)速系統(tǒng)，還存在穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。提高相同的開環(huán)放大倍數(shù)只能減小靜差而不能完全消除靜差。采用積分（I）調(diào)節(jié)器或比例積分（PI）調(diào)節(jié)器代替比例放大器，構(gòu)成無靜差調(diào)速系統(tǒng)。無靜差調(diào)速系統(tǒng)和積分、比例控制規(guī)律積分時(shí)間常數(shù)當(dāng)Usr為階躍輸入時(shí)，經(jīng)積分運(yùn)算，得積分調(diào)節(jié)器的輸入輸出關(guān)系為。積分調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：控制電壓是轉(zhuǎn)速偏差電壓的積分，，若初值不是零，還應(yīng)加上初始電壓，則積分式變成。只有，=0時(shí)，才停止積分；當(dāng)=0時(shí)，并不是零，而是一個(gè)終值；如果不再變化，這個(gè)終值便保持恒定而不再變化，這是積分控制的特點(diǎn)。因此，積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。

可得下述論斷：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀，而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。

比例積分控制規(guī)律

從無靜差的角度表明了積分控制優(yōu)于比例控制的地方，但在控制的快速性上，積分控制卻又不如比例控制。比例積分調(diào)節(jié)器，其輸出是由比例和積分兩部分相加而成的。

傳遞函數(shù)：KpUsrtUsrUscKpUsrtUsrUsc在輸入信號加入的初始瞬間，由于電容的作用，輸出電壓直接跳變到KpUsr，使系統(tǒng)立即產(chǎn)生控制作用，隨著電容的充電，輸出電壓開始增大到穩(wěn)態(tài)值。此時(shí)電容兩端的電壓等于輸出電壓，電阻已經(jīng)不起作用，開始相當(dāng)于積分調(diào)節(jié)器。因此它綜合了比例和積分調(diào)節(jié)的控制優(yōu)點(diǎn)。使比例部分快速相應(yīng)輸入信號，積分部分最終消除穩(wěn)態(tài)誤差，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)節(jié)。比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，又克服了各自的缺點(diǎn)，揚(yáng)長避短，互相補(bǔ)充。比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。1.3電壓負(fù)反饋電流補(bǔ)償控制的調(diào)速系統(tǒng)電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的引入：1）轉(zhuǎn)速負(fù)反饋必須有轉(zhuǎn)速檢測裝置，即測速發(fā)電機(jī)；2）發(fā)電機(jī)的軸必須同電機(jī)的軸同心，麻煩，維護(hù)有困難；3）測速反饋信號中含有交流紋波，影響調(diào)試和運(yùn)行。電壓負(fù)反饋電流補(bǔ)償控制來代替轉(zhuǎn)速負(fù)反饋速度調(diào)節(jié)。如果忽略電樞的壓降，則直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速近似與電樞兩端的電壓成正比，所以電壓負(fù)反饋基本上能夠替代轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的作用?？匆?，電壓負(fù)反饋信號取自電樞端電壓Ud，這一點(diǎn)是與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的區(qū)別之處。觀察其結(jié)構(gòu)框圖。KpKs1/CeRsRaγUn+-+-+-Un*ΔUUkUdoUdEanId為了在結(jié)構(gòu)圖上將Ud顯示出來，將電阻R分為兩部分：

R＝Rs＋Ra由結(jié)構(gòu)圖可以得到：KpKs1/CeRsRaγUn+-+-+-Un*ΔUUkUdoUdEanId由結(jié)構(gòu)圖可以得到電壓負(fù)反饋的靜特性方程：特點(diǎn)：1）整流電阻Rs所引起的靜態(tài)速降減小為1（1＋K）；2）電樞電阻引起的速降和開環(huán)時(shí)一樣。3）與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋相比，靜態(tài)速降要大一些，穩(wěn)態(tài)性能要差一些。原因：電壓負(fù)反饋相同實(shí)際上只是一個(gè)自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)，擾動(dòng)量RaId不在反饋環(huán)包圍之內(nèi)，因此電壓反饋對此不起調(diào)節(jié)作用。電流正反饋與補(bǔ)償控制規(guī)律僅采用電壓負(fù)反饋固然可以省去測速發(fā)電機(jī)，但不能彌補(bǔ)穩(wěn)態(tài)速降，調(diào)速性能差，因此在此基礎(chǔ)上再增加簡單的措施，使系統(tǒng)能達(dá)到轉(zhuǎn)速反饋系統(tǒng)的性能是完全可能的，引入電流正反饋。電流正反饋又稱為電流補(bǔ)償控制。主電路中串入取樣電阻Ri，取出電流正反饋信號。該信號與給定信號一致，而與電壓反饋信號相反。定義電流反饋系數(shù)：基本工作原理：負(fù)載增大?靜態(tài)速降?電樞電流增大?電流正反饋信號增大??U增大?電機(jī)控制電壓增大?補(bǔ)償電機(jī)轉(zhuǎn)速的降落

電流正反饋后KpKs1/CeRsRaγUn+-+-+-Un*ΔUUkUdoUdEanId電流正反饋前電流正反饋后電流正反饋前可見，這一項(xiàng)可以反映電流正反饋的作用，它可以做到補(bǔ)償兩項(xiàng)靜態(tài)速降，從而可以做到減小靜差，只要加到電流正反饋的系數(shù)就可以減小靜差。

那么如果增大到一定程度是否可以做到無靜差？電流正反饋控制是不是比電壓或者轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)都優(yōu)越？其實(shí)未必！

分析：1）電壓或者轉(zhuǎn)速負(fù)反饋速度調(diào)節(jié)屬于被調(diào)節(jié)量的負(fù)反饋，屬于“反饋控制”，具有反饋控制規(guī)律，采用比例放大時(shí)總是存在靜差。放大系數(shù)K的值越大，靜差越小，但是一直存在。2）但是電流負(fù)反饋不是象前者那樣用（1＋K）去除?n，而是用一個(gè)正的項(xiàng)去抵消一個(gè)負(fù)的項(xiàng)。因此電流正反饋調(diào)節(jié)屬于“補(bǔ)償控制”，由于電流的大小又反映了負(fù)載的擾動(dòng)，又稱為擾動(dòng)量的補(bǔ)償控制。補(bǔ)償控制的參數(shù)配合得恰當(dāng)，可以使電機(jī)靜差為零，稱為全補(bǔ)償。在上式靜差為零情況下，有過補(bǔ)償全補(bǔ)償欠補(bǔ)償僅含電壓反饋開環(huán)系統(tǒng)nn0Id假如取消電壓負(fù)反饋，僅采用電流負(fù)反饋補(bǔ)償，則靜特性方程：此時(shí)的全補(bǔ)償條件：分析：1）