《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》尚麗

電子信息工程學(xué)院1）掌握直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的概念及其系統(tǒng)組成。2）掌握直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理。3）掌握直流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算方法和靜態(tài)特性。4）了解典型Ⅰ型和典型Ⅱ型系統(tǒng)的概念及傳遞函數(shù)。5）了解電流環(huán)的工程設(shè)計(jì)方法。6）了解轉(zhuǎn)速環(huán)的工程設(shè)計(jì)方法。7）掌握直流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真建模和分析方法。主要知識(shí)點(diǎn)與學(xué)習(xí)要求:第三章轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性

3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性

3.3轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法3.4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB/Simulink仿真

本章主要內(nèi)容:3.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性3.1.1問(wèn)題的提出不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過(guò)程。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求較高時(shí)，如要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等，單閉環(huán)不能滿(mǎn)足要求。希望系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的控制起動(dòng)過(guò)程，只有電流負(fù)反饋，沒(méi)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋；電流能維持一段最大值，使得電動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)。穩(wěn)態(tài)時(shí)，只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，沒(méi)有電流負(fù)反饋，電動(dòng)機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成ASR為轉(zhuǎn)速環(huán)，外環(huán)（主環(huán)）；ACR為電流環(huán)，內(nèi)環(huán)（副環(huán)）；雙閉環(huán)圖3-1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包含了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR（PI）、電流調(diào)節(jié)器ACR（PI）、集成觸發(fā)器、三相全控橋，速度檢測(cè)、電流檢測(cè)等環(huán)節(jié)。3.1.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖3-2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（2）以ASR為核心的轉(zhuǎn)速環(huán)系統(tǒng)工作原理（1）以ACR為核心的電流環(huán)電流穩(wěn)定在，為電流反饋系數(shù)；采用PI控制器實(shí)現(xiàn)電流無(wú)靜差；ACR作用

電流變大時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程為：ASR作用采用PI控制器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差；轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在，為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；當(dāng)負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速降低時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程為：TL↑→n↓→Un↓→ΔUn↑→U*i↑→ΔUi↑→Uct↑→Ud↑→n↑3.1.4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性及其穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算（1）ASR和ACR采用PI調(diào)節(jié)器。在調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器ACR和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入信號(hào)偏差一定為零，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)是無(wú)靜差系統(tǒng)。（2）帶限幅的PI調(diào)節(jié)器具有飽和作用。在PI調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)極性不變時(shí)，當(dāng)其輸出為最大限幅值時(shí)，輸出不再隨著輸入變化，維持一個(gè)恒定值，此時(shí)PI調(diào)節(jié)器工作在飽和狀態(tài)。（注意：PI輸入信號(hào)極性改變時(shí)，PI調(diào)節(jié)器則退出飽和）（3）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，ACR不會(huì)飽和；（4）只有ASR工作在飽和和不飽和兩種狀態(tài)。ASR飽和時(shí)，相當(dāng)于轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)，只有ACR起電流調(diào)節(jié)作用（相當(dāng)于電流負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)）；當(dāng)ASR不飽和時(shí)，系統(tǒng)是雙閉環(huán)調(diào)節(jié)。雙閉環(huán)系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)靜特性1.ASR飽和時(shí)：電機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速具有下垂特性。（1）突加給定信號(hào)U*n時(shí)，由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速n很小，Un=αn很小，ΔUn>0很大，ASR很快飽和，其輸出維持在限幅值U*im，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開(kāi)環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速n的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響，只有ACR起調(diào)節(jié)作用。（2）ACR內(nèi)環(huán)起恒流調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速線(xiàn)性上升，獲得極好的下垂特性，如BA段所示。電流，Idm為最大電流，一般選擇為額定電流IdN的1.5～2倍。（3）BA段下垂特性只適合于

情況，

為理想空載轉(zhuǎn)速；當(dāng)

時(shí)，ASR退出飽和。圖3-3雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性2.ASR不飽和時(shí)：轉(zhuǎn)速超調(diào)退飽和至轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的工作過(guò)程，穩(wěn)態(tài)特性具有挖土機(jī)特性。（1）當(dāng)

，ΔUn<0，ASR退飽和，ASR起轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，直至ΔUn=0，如圖3-3中CA段所示。此時(shí)ACR一直維持電流穩(wěn)定，使得電機(jī)穩(wěn)態(tài)特性有變軟趨勢(shì)。ASR起主導(dǎo)作用，ACR可看作是ASR環(huán)內(nèi)的一個(gè)擾動(dòng)，只要開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)K足夠大，轉(zhuǎn)速就可以做到無(wú)靜差；（2）ASR不飽和，U*i<U*im，則有Id<Idm。即CA段靜特性從理想空載狀態(tài)的Id=0一直延續(xù)到Id=Idm，而Idm一般都是大于額定電流IdN的，這就是靜特性的運(yùn)行段，是一條近似水平的特性曲線(xiàn)。圖3-3雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性3.總結(jié)兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用

（1）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流IdL<Idm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差；（2）負(fù)載電流IdL>Idm時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和，電流調(diào)節(jié)器ACR起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差。4.穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，轉(zhuǎn)速和電流無(wú)偏差，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間的關(guān)系：ΔUn=0；ΔUi=0；在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上，轉(zhuǎn)速n是由給定電壓U*n決定的；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出量U*i是由負(fù)載電流IdL決定的；控制電壓Uct的大小則同時(shí)取決于n和Id，或者說(shuō)，同時(shí)取決于給定轉(zhuǎn)速信號(hào)U*n和負(fù)載電流IdL。這些關(guān)系反映了PI調(diào)節(jié)器不同于P調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)。P調(diào)節(jié)器的輸出量總是正比于其輸入量；而PI調(diào)節(jié)器的輸出量在動(dòng)態(tài)過(guò)程中取決于輸入量的積分，到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無(wú)關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要PI調(diào)節(jié)器提供多大的輸出值，它就能提供多大，直到飽和為止。上述穩(wěn)態(tài)關(guān)系說(shuō)明：3.2.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型ASR和ACR傳遞函數(shù)（PI調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)形式）：圖3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性電流反饋系數(shù)：三相全控橋整流裝置的失控時(shí)間：直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)：上圖中的變量涉及到的關(guān)系式如下：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：電動(dòng)勢(shì)系數(shù)：電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)：直流電動(dòng)機(jī)的電磁時(shí)間常數(shù)：

GD2為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；R為電樞回路的總電阻；Ce為電動(dòng)勢(shì)系數(shù)；Cm為電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)。m為一個(gè)周期內(nèi)整流電壓的波頭數(shù)，f為交流電源的頻率；

Id為電動(dòng)機(jī)的電樞電流；IdL為負(fù)載電流3.2.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型電機(jī)起動(dòng)時(shí)考慮的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：（1）Id>IdL,dn/dt>0轉(zhuǎn)速升速階段；（2）Id=IdL,dn/dt=0轉(zhuǎn)速恒速階段；

（3）Id<IdL,dn/dt<0轉(zhuǎn)速降速階段；在起動(dòng)過(guò)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(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成圖3-5中標(biāo)明的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)階段。IdLIdn*nIdmOOIIIIIIt4t3t2t1t圖3-5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形3.2.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)特性1.起動(dòng)過(guò)程的第一個(gè)階段（0~t1）：電流上升階段IdL

Idn*nIdmOOIIIIIIt4t3t2t1t（1）突加給定電壓U*n時(shí)，電樞電壓Ud0↑、電流Id↑，但是在Id<IdL之前，電動(dòng)機(jī)還不能轉(zhuǎn)動(dòng)；（2）當(dāng)Id≥IdL

,電機(jī)開(kāi)始起動(dòng)。但是由于機(jī)械慣性，n≈0，即Un≈0；則轉(zhuǎn)速輸入偏差ΔUn=U*n，ASR飽和，輸出維持在最大限幅值U*im幅值，電流快速上升。（3）當(dāng)電流上升到Id≈Idm,ΔUi=U*im-Ui≈0,電流恒定，標(biāo)志起動(dòng)階段結(jié)束。在此階段：ASR由不飽和到飽和，ACR一直不飽和，只有ACR起主要調(diào)節(jié)作用；關(guān)鍵位置：Id=IdL時(shí)，轉(zhuǎn)速n升速；Id=Idm時(shí)，電機(jī)快速起動(dòng)。2.起動(dòng)過(guò)程的第二個(gè)階段（t1~t2）：恒流升速（主要階段）IdL

Idn*nIdmOOIIIIIIt4t3t2t1t（1）從電流Id=Idm開(kāi)始到轉(zhuǎn)速n上升到給定值n*=n0為止，均屬于恒流升速階段；（2）此階段ASR一直飽和，輸出維持在最大限幅值U*im幅值，ASR開(kāi)環(huán)，ACR起主要調(diào)節(jié)作用，維持電流恒定；轉(zhuǎn)速呈線(xiàn)性增長(zhǎng)。（3）ACR的輸入電壓偏差ΔUi=U*im-Ui維持一定的恒值,電流恒定，標(biāo)志起動(dòng)階段結(jié)束。關(guān)鍵位置：n=n*=n0時(shí)，ΔUn=0,U*n=Un=αn，電機(jī)穩(wěn)速運(yùn)行。在此階段：ASR一直飽和，轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)，ACR一直不飽和，只有ACR起主要調(diào)節(jié)作用；IdL

Idn*nIdmOOIIIIIIt4t3t2t1t（1）此階段開(kāi)始時(shí)：n=n*=n0；ΔUn≈0；但ASR的輸出仍維持在最大限幅值U*im，在恒流Idm作用下繼續(xù)加速一段時(shí)間以至轉(zhuǎn)速n>n0，轉(zhuǎn)速出現(xiàn)超調(diào)；（2）轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ΔUn<0，ASR退飽和，則電樞電流Id開(kāi)始下降，但在下降過(guò)程中仍保持Id>IdL成立時(shí)，n仍會(huì)上升一段時(shí)間；當(dāng)電流下降到Id=IdL

時(shí)，轉(zhuǎn)速n達(dá)到峰值(t3時(shí)刻)；（3）t3時(shí)刻后，n會(huì)下降，會(huì)出現(xiàn)Id<IdL一小段時(shí)間，電流也下降直至穩(wěn)定，另外，ASR對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)直至轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。3.起動(dòng)過(guò)程的第三個(gè)階段（t2以后的階段）：轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)此階段：ASR和ACR均不飽和。ASR起主要調(diào)節(jié)作用，ACR是一個(gè)跟隨子系統(tǒng)。3.起動(dòng)過(guò)程的第三個(gè)階段（t2以后的階段）：轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)（1）在第一階段由不飽和達(dá)到飽和狀態(tài)；（2）在第二階段保持飽和狀態(tài)；（3）在第三階段為不飽和狀態(tài)；總結(jié)：起動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)ASR工作狀態(tài)ACR在三個(gè)階段中都是不飽和狀態(tài)。ACR工作狀態(tài)（1）飽和非線(xiàn)性控制（2）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制（3）超調(diào)（ASR的飽和、不飽和狀態(tài)影響）（轉(zhuǎn)速必須有超調(diào)才能使ASR退飽和，對(duì)轉(zhuǎn)速才能進(jìn)行調(diào)節(jié)）3.3轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法3.3.1典型I型和II型系統(tǒng)R(s)C(s)上式中，分母中的sr

項(xiàng)表示該系統(tǒng)在原點(diǎn)處有

r重極點(diǎn)，或者說(shuō)，系統(tǒng)含有

r個(gè)積分環(huán)節(jié)。根據(jù)r=0，1，2，……等不同數(shù)值，分別稱(chēng)作0型、I型、Ⅱ型、……系統(tǒng)。為了保證穩(wěn)定性和較好的穩(wěn)態(tài)精度，多選用I型和II型系統(tǒng)。1.典型I型系統(tǒng)式中T—系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)；

K—系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益。結(jié)構(gòu)圖與傳遞函數(shù)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性性能特性對(duì)數(shù)幅頻特性的中頻段以–20dB/dec的斜率穿越0dB線(xiàn)；只要參數(shù)的選擇滿(mǎn)足關(guān)系式

，系統(tǒng)就一定是穩(wěn)定的，且有足夠的穩(wěn)定裕量；相角穩(wěn)定裕度：圖3-6典型I型系統(tǒng)的幅頻特性2.典型Ⅱ型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和傳遞函數(shù)

開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性性能特性中頻段也以–20dB/dec的斜率穿越零分貝線(xiàn)。由于分母中s2項(xiàng)對(duì)應(yīng)的相頻特性是–180°，后面還有一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，在分子添上一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)（s+1），是為了把相頻特性抬到–180°線(xiàn)以上，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定，即應(yīng)選擇參數(shù)滿(mǎn)足或注意：

比T大得越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度越大。圖3-7典型II型系統(tǒng)的幅頻特性*3.3.2典型I型系統(tǒng)性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系K

與開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性的關(guān)系

圖3-8典型I型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性圖中箭頭表示K值增大時(shí)特性變化的方向。K

與截止頻率

c

的關(guān)系即

（時(shí)）

K值越大，截止頻率

c

也越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，但相角穩(wěn)定裕度

=90°–arctg

cT

越小，這也說(shuō)明快速性與穩(wěn)定性之間的矛盾。在具體選擇參數(shù)K時(shí)，須在二者之間取折衷。

典型I型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系

（1）穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)：系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)可用不同輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)表示。表3-1典型

I型系統(tǒng)在不同輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差輸入信號(hào)階躍輸入斜坡輸入加速度輸入穩(wěn)態(tài)誤差

0v0/K

在階躍輸入下的I型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)是無(wú)差的；在斜坡輸入下則有恒值穩(wěn)態(tài)誤差，且與K值成反比；在加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為

。

因此，I型系統(tǒng)不能用于具有加速度輸入的隨動(dòng)系統(tǒng)。（2）動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)K、T與標(biāo)準(zhǔn)形式中的參數(shù)的換算關(guān)系

典型I型系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)

n

—無(wú)阻尼時(shí)的自然振蕩角頻率，或稱(chēng)固有角頻率；

—

阻尼比，或稱(chēng)衰減系數(shù)。當(dāng)

<1時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是欠阻尼的振蕩特性，當(dāng)

1時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是過(guò)阻尼的單調(diào)特性；當(dāng)

=1時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是臨界阻尼。二階系統(tǒng)性質(zhì)0<

<1*性能指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系

超調(diào)量上升時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間峰值時(shí)間

截止頻率相角穩(wěn)定裕度：I型系統(tǒng)工程最佳參數(shù)：*3.3.3典型Ⅱ型系統(tǒng)性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系引入一個(gè)新的關(guān)鍵變量

h，即稱(chēng)為中頻寬度：相關(guān)參數(shù)根據(jù)幅頻特性知，開(kāi)環(huán)增益：最小的閉環(huán)幅頻特性峰值Mrmin:表3-2II型系統(tǒng)在不同輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差輸入信號(hào)階躍輸入斜坡輸入加速度輸入穩(wěn)態(tài)誤差00（1）穩(wěn)態(tài)跟隨性能指標(biāo)

典型II型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系

在階躍和斜坡輸入下，II型系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)均無(wú)差；加速度輸入下穩(wěn)態(tài)誤差與開(kāi)環(huán)增益K成反比。表3-3典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)

（按Mrmin準(zhǔn)則確定關(guān)系時(shí)）

h345678910

tr

/Tts

/T

k52.6%

2.412.15343.6%2.65

11.65

237.6%2.859.55233.2%3.010.45129.8%3.111.30127.2%3.212.25125.0%3.313.25123.3%3.3514.201（2）動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)

h=5是較好的選擇典型I型和II系統(tǒng)系統(tǒng)比較

典型I型系統(tǒng)和典型Ⅱ型系統(tǒng)除了在穩(wěn)態(tài)誤差上的區(qū)別以外，在動(dòng)態(tài)性能中，典型I型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差；典型Ⅱ型系統(tǒng)的超調(diào)量相對(duì)較大，抗擾性能卻比較好。

這是設(shè)計(jì)時(shí)選擇典型系統(tǒng)的重要依據(jù)。*3.3.4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及相關(guān)參數(shù)

圖3-9雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖－電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)：

－轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)在設(shè)計(jì)之前，須了解調(diào)速系統(tǒng)由生產(chǎn)機(jī)械和工藝要求選擇的電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、整流器等元件的固有參數(shù)。設(shè)計(jì)原則：“先內(nèi)環(huán)后外環(huán)”，即先設(shè)計(jì)ACR調(diào)節(jié)器，再設(shè)計(jì)ASR調(diào)節(jié)器。3.3.5電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)步驟：

電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)電流環(huán)化簡(jiǎn)后的結(jié)構(gòu)圖圖3-10電流環(huán)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖近似處理?xiàng)l件：（1）忽略反電動(dòng)勢(shì)影響：電流環(huán)開(kāi)環(huán)頻率特性的截止頻率：（2）小慣性環(huán)節(jié)的近似處理：簡(jiǎn)化內(nèi)容：忽略反電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)態(tài)影響等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)小慣性環(huán)節(jié)近似處理電流調(diào)節(jié)器的選擇采用PI型控制器，其傳遞函數(shù)形式：校正為典型I型系統(tǒng)，令則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖變?yōu)椋篕Is(Tis+1)Id

(s)+-U*i(s)

圖3-11電流環(huán)校正為Ⅰ型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖參數(shù)選擇

在一般情況下，希望電流超調(diào)量

i

<5%，可選

=0.707，KI

T

i=0.5，則注意：

如果實(shí)際系統(tǒng)要求的跟隨性能指標(biāo)不同，KI和Ki的計(jì)算應(yīng)作相應(yīng)的改變。此外，如果對(duì)電流環(huán)的抗擾性能也有具體的要求，還得再校驗(yàn)一下抗擾性能指標(biāo)是否滿(mǎn)足。電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)模擬式電流調(diào)節(jié)器電路圖中

U*i

—為電流給定電壓；

–

Id

—為電流負(fù)反饋電壓；

Uc

—電力電子變換器的控制電壓。圖3-12含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器

電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算舉例：

電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)舉例：

電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)3.3.6轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)步驟：電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡(jiǎn)化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)。近似條件