直流電機調速PI參數設計,班級：140303姓名：易蒙,一、設計要求,某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流電機調速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數據如下：直流電動機：220V，136A，1460r/min，Ce=0.132Vmin/r,允許過載倍數=1.5；晶閘管裝置放大系數：Ks=40；電樞回路總電阻：R=0.5；時間常數：，電流反饋系數：=0.05V/A設計要求：設計電流調節(jié)器要求無超調，設計轉速調節(jié)器要求轉速超調量。,二、確定雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖,圖一,三、電流調節(jié)器的設計,圖二,四、電流調節(jié)器參數確定,1）整流裝置滯后時間常數Ts。三相橋式電路的平均失控時間查表得Ts=0.0017s。2）電流濾波時間常數Toi。三相橋式電路每個波頭的時間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應有（1-2）Toi=3.33ms，因此取Toi=2ms=0.002s。3）電流環(huán)小時間常數4）檢查電流調節(jié)器的抗擾性能Ti/Tl=0.123，查下表知典型1型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標都能接受。表1典型型系統(tǒng)動態(tài)抗擾新能指標與參數的關系,采用PI型的電流調節(jié)器，其傳遞函數可以寫成：（1）式中電流調節(jié)器的比例系數；電流調節(jié)器的超前時間常數。電流開環(huán)傳遞函數為（2）因為Tl，所以選擇=Tl，用調節(jié)器零點消去控制對象中大的時間常數極點，以便校正成典型型系統(tǒng)，因此（3）式中，（4）,電流調節(jié)器，電流開環(huán)增益要求無超調：查表因取，因此：于是，ACR的比例系數為（5）檢驗近似條件電流環(huán)截止頻率：1）校驗晶閘管整流裝置傳遞函數的近似條件,2）校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件3）校驗電流環(huán)小時間常數近似處理條件以上條件均滿足電流調節(jié)器參數如圖所示：,圖三,五、轉速調節(jié)器的設計,按典型型系統(tǒng)設計的電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數為采用高階系統(tǒng)的降解階近似處理方法，忽略高次項，可降階近似為得到降階近似條件為,（1）確定時間常數1）電流環(huán)等效時間常數。，則2）轉速濾波時間常數。取3）轉速環(huán)小時間常數。按小時間常數近似處理，取由于擾動點后有個積分環(huán)節(jié)，故將轉速調節(jié)器設計為典型型。（2）計算轉速調節(jié)器參數表2典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標,由于對轉速無特殊要求選h=8，則ASR的超前時間常數為由于ASR采用PI調節(jié)器，其傳遞函數為（5）式中電流調節(jié)器的比例系數；電流調節(jié)器的超前時間常數。（6）令（7）,則（8）再由（9）得（10）（11）由式（10）可求得轉速環(huán)開環(huán)增益,由式（11）可求得ASR的比例系數為（3）檢驗近似條件由式（9），轉速環(huán)截止頻率為：電流環(huán)傳遞函數簡化條件轉速環(huán)小時間常數近似處理條件,（4）校核轉速超調量當h=5時，查表2得，n=37.6%，不能滿足設計要求。實際上，由于表2是按線性計算的，而突加階躍給定時，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)前提，應該按ASR退飽和重新計算。退飽和超調量的計算比較麻煩，如果把退保和后的過程與同一系統(tǒng)在負載擾動下的過渡過程對比一下，不能發(fā)現二者的相似之處，于是就可以找到一條計算退飽和超調量的捷徑。也就是嘉定調速系統(tǒng)原來是在Idm的條件下運行于轉速n*，然后突然將負載降到IdL，轉速會在突減負載的情況下，產生一個速升與恢復的過程，由于過程的數學模型與初始條件都一樣，這是突減負載的升速過程與退飽和超調是完全相同的。,圖四,在典型型系統(tǒng)的抗擾性能指標中，C的基準值是其中所以n的基準值應該是作為超調量，其基準值是n*=1460，查下表知h=8時，=88.1%。表3典型型系統(tǒng)動態(tài)抗擾新能指標與參數的關系,最后求得滿足條件故最后求得：仿真結構圖與參數如下,圖五,六、仿真