雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)理論分析綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u13333雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)理論分析綜述 148151.1、直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速原理 1224171.2、系統(tǒng)靜態(tài)特性分析 2225701.1.1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器都不飽和 3216861.1.2當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時(shí) 3254071.3、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析 41.1、直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速原理在額定勵(lì)磁的電流作用下的單直流電機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)通?？梢灾苯蛹僭O(shè)它的電流系數(shù)是連續(xù)的,有:Ud0感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Cen（3-2）電磁轉(zhuǎn)矩為Te=CmId（3-3）由牛頓動(dòng)力學(xué)定律可以推導(dǎo)出TeTL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，GD2為拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分等效到電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩，Cm=30Ce為在額定勵(lì)磁下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流之比。因此整理可以得出IdUd0上式中的IdL=TL/Cm為一個(gè)負(fù)載的實(shí)際額定電流。在零電流狀態(tài)下對(duì)兩個(gè)以上式中的函數(shù)分別進(jìn)行拉普拉斯變換,即可直接求出輸入電流與兩個(gè)輸入輸出電壓之間的傳遞函數(shù)。Id電流和電動(dòng)式之間的傳遞函數(shù)則是E(S)[由此可得直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖3-1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖1.2、系統(tǒng)靜態(tài)特性分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)靜態(tài)特點(diǎn)分析研究的關(guān)鍵是要通過(guò)對(duì)pi調(diào)節(jié)器的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行分析,一般pi調(diào)節(jié)器具有兩成的狀態(tài):輸出已經(jīng)達(dá)到了限幅值,輸入未經(jīng)達(dá)到限幅。當(dāng)PI調(diào)節(jié)器達(dá)到飽和時(shí),輸出為恒定值,且輸入量的變化不在影響輸出,相當(dāng)于一個(gè)輸出調(diào)節(jié)器循環(huán)輸入處于一個(gè)打開(kāi)或沒(méi)有關(guān)閉電壓狀態(tài);所以當(dāng)一個(gè)pi輸出調(diào)節(jié)器輸入處于一個(gè)正常不飽和電壓狀態(tài)時(shí),pi輸入調(diào)節(jié)器就可能會(huì)自動(dòng)使得兩個(gè)輸入的電壓偏差大于電壓△u從而達(dá)到一個(gè)不平穩(wěn)態(tài)在該狀況時(shí)始終它的保持電壓為零。如圖3-2所示圖3-2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性就實(shí)際應(yīng)用情況而言,正常工作條件下,電流調(diào)整器并沒(méi)有達(dá)到一個(gè)飽和的狀態(tài)。因此,在對(duì)動(dòng)態(tài)特征的分析中,只有一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)整器才具備飽和和不穩(wěn)定的狀態(tài)。1.1.1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器都不飽和在這種情況下，穩(wěn)態(tài)之后他們的輸入偏差電壓都是零由此可得：UnUi由這兩個(gè)關(guān)系式可得：n=U由上述的式子我們可以用ca段表示得出圖2-2所展現(xiàn)出的靜態(tài)性質(zhì)曲線,因?yàn)锳SR不飽和,同時(shí)得到Ui可以得到。因此CA段的靜態(tài)特性從理想空載Id=0持續(xù)到Id=Idm，但是Idm往往大于額定電流IdN.這種現(xiàn)象被稱為靜態(tài)特性運(yùn)行段，是一條水平線。1.1.2當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時(shí)在此時(shí)ASR輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速上的外環(huán)已經(jīng)斷開(kāi),系統(tǒng)將沒(méi)有必要受到任何轉(zhuǎn)速外環(huán)變化的直接影響。雙閉環(huán)動(dòng)態(tài)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是這樣的它會(huì)直接使之驅(qū)動(dòng)改變?yōu)橐环N沒(méi)有電壓靜差但是雙閉環(huán)沒(méi)有電流的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)速系統(tǒng),穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下：Id其中,最大過(guò)載電流Idm分別受到一臺(tái)拖動(dòng)式發(fā)電機(jī)的最大過(guò)載整流能力和牽引電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)加速度共同控制。上式得到的就是靜態(tài)特性圖3-2的AB段，是一條垂直線。所以，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性在負(fù)載電流小于Idm時(shí)，會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起到主要的調(diào)節(jié)作用；當(dāng)負(fù)載超過(guò)Idm時(shí)，電流調(diào)節(jié)器將其主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)電流無(wú)靜差狀態(tài)，從而達(dá)到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)，確保電路安全。以上就是利用兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器分別形成的內(nèi)外兩閉環(huán)的效果。但是實(shí)際上靜特性兩段都由很小的靜差，如圖3-2虛線所示。1.3、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析根據(jù)但向半閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的一種動(dòng)態(tài)調(diào)速數(shù)學(xué)系統(tǒng)模型,可以直接建立并輔助設(shè)計(jì)研制出雙向半閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的一種動(dòng)態(tài)調(diào)速數(shù)學(xué)系統(tǒng)模型及其結(jié)構(gòu)電路框圖,如圖3-3所示：圖3-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在理想起動(dòng)狀態(tài)時(shí)會(huì)出現(xiàn)三種特點(diǎn)：飽和非線性控制。隨著轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）的飽和以及不飽和狀態(tài)，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)通常會(huì)使其處于兩個(gè)不同的工作狀態(tài),不同的工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)是一個(gè)不同類型和結(jié)構(gòu)的線性控制系統(tǒng),這種工作狀態(tài)時(shí)只能通過(guò)采取一種分段線性化的控制方法進(jìn)行處理,不能利用傳統(tǒng)線性控制理論去實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)高或超調(diào)。而且在ASR中使用PI調(diào)節(jié)器的情況下,轉(zhuǎn)速就會(huì)出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象?，F(xiàn)實(shí)情況中一般允許超調(diào)的情況發(fā)生,對(duì)于不允許出現(xiàn)超調(diào)的情況時(shí),可以選擇采用其他控制器來(lái)進(jìn)行控制。嚴(yán)格實(shí)行準(zhǔn)時(shí)性控制的最高和優(yōu)化質(zhì)量控制。在被控設(shè)備所有條件設(shè)置好的條件下對(duì)最小的短時(shí)間系