1、1，2.3轉(zhuǎn)速反饋控制直流速度控制系統(tǒng)，2.3.1數(shù)學(xué)模型2.3.2比率控制直流速度控制系統(tǒng)2.3.3比率積分控制無(wú)定序直流速度控制系統(tǒng)2.3.4直流速度控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析，2，閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)使用多少作為反饋？系統(tǒng)配置，曹征原理穩(wěn)態(tài)分析(靜態(tài)特性)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框，3，系統(tǒng)配置，曹征原理，圖2-18具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框，4，穩(wěn)態(tài)分析，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，確定降低轉(zhuǎn)速著陸的方法。為了強(qiáng)調(diào)主要矛盾，首先提出以下假設(shè)：1)假定忽略各種非線性因素，系統(tǒng)各部分的I/o關(guān)系是線性的，或僅取線性段。2)忽略控制電源供應(yīng)裝置和電位器內(nèi)部電阻。5，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)各部分的穩(wěn)態(tài)關(guān)系如下：電

2、壓比較鏈路、放大器、電力電子轉(zhuǎn)換器、速度控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)機(jī)械特性、速度反饋鏈路、穩(wěn)態(tài)分析(Fig2-18)，上述各種關(guān)系中Kp放大器的電壓放大系數(shù)Ks UPE電壓放大系數(shù)；轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)(vmin/r)；r電樞電路總電阻；Ud0 UPE的理想空載輸出電壓(v)。6，從上述五個(gè)茄子關(guān)系中去除中間變量，清除后旋轉(zhuǎn)速度負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性方程，靜態(tài)特性方程(2-32)，對(duì)應(yīng)于閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù).閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性是指閉環(huán)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載電流(或轉(zhuǎn)矩)之間的關(guān)系。(2-32)，7，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框，圖2-19a旋轉(zhuǎn)速度負(fù)反饋閉環(huán)直流速度控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框兩部分，圖2-19b僅考慮

3、指定效果的閉環(huán)系統(tǒng)，圖2-19c僅考慮擾動(dòng)角色-IDD此外，還可以使用結(jié)構(gòu)圖表算法列出系統(tǒng)的靜態(tài)特性方程，10，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基本步驟1)根據(jù)系統(tǒng)各部分的物理規(guī)律說(shuō)明該鏈接的動(dòng)態(tài)過(guò)程的微分方程。2)查找每個(gè)鏈接的傳遞函數(shù)。3)構(gòu)造了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，求出了系統(tǒng)的傳輸函數(shù)。2轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，11，系統(tǒng)配置，圖2-18具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框，鏈接：電力電子轉(zhuǎn)換器直流電動(dòng)機(jī)控制和檢測(cè)，12，1)電力電子轉(zhuǎn)換器的傳輸函數(shù)，構(gòu)成系統(tǒng)的主要部分是電力電子轉(zhuǎn)換器和直流電動(dòng)機(jī)。徐璐不同功率電子轉(zhuǎn)換器的傳輸函數(shù)，它們的表達(dá)式相同，全部，(2-33)，但在其他情況下

4、，參數(shù)Ks和Ts的值不同。13，圖2-21整個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)箱，2)。直流電動(dòng)機(jī)的傳輸函數(shù)，14，放大器，速度反饋，(2-43)，(2-42)，3)。控制和檢測(cè)鏈路的轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù)，16，5)。調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳輸函數(shù)(2-44)、K=Kp Ks/Ce、(2-44)、開(kāi)環(huán)傳輸函數(shù)用于伯德圖分析。17，6)。調(diào)速系統(tǒng)的閉環(huán)傳輸函數(shù)(2-45)，Idl=0設(shè)置，在指定的輸入作用下，閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的閉環(huán)傳輸函數(shù)為(2-45)，(2-51)。1個(gè)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)特性的關(guān)系2反饋控制規(guī)則3比控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，19，1個(gè)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性與閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)特性的關(guān)系，將開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特

5、性與閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)特性進(jìn)行比較，可以清楚地驗(yàn)證反饋閉環(huán)控制的優(yōu)越性。分離反饋回路后，上述系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性為，(2-46)，閉環(huán)時(shí)的靜態(tài)特性為，(2-32)，比較常識(shí)為，(2-47)，20，不難得出相同的結(jié)論，21，系統(tǒng)特性比較(繼續(xù))，22，電機(jī)的最高速度全部為nN，最低速度的靜態(tài)差要求相同：(2-50)，系統(tǒng)特性比較(繼續(xù))，(3)所需的靜態(tài)差恒定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可以顯著提高速度調(diào)節(jié)范圍?？紤](2-49)，閉環(huán)，開(kāi)環(huán)，23，結(jié)論：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)更堅(jiān)硬的穩(wěn)態(tài)特性，從而提高保證恒定靜態(tài)差分比所需的速度調(diào)節(jié)范圍。為此，需要添加電壓放大器和速度檢測(cè)裝置。要獲得上述三個(gè)茄子優(yōu)勢(shì)，必須在

6、閉環(huán)系統(tǒng)中安裝放大器。24、閉環(huán)系統(tǒng)可以減小穩(wěn)態(tài)速度下降的本質(zhì)，調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速度下降由電樞電路的電阻壓降決定。閉環(huán)系統(tǒng)由于電阻減小，能降低穩(wěn)態(tài)速度下降嗎？本質(zhì)是什么？25，n，0，o，id，id1，ID3，id2，id4，a，b，c，a，d，閉環(huán)靜態(tài)屬性系統(tǒng)曹征過(guò)程，26，案例2-3，案例2-2中，刨子需要D=20，s 5%，已知Ks=30，=0.015Vmin/r，Ce=0.2Vmin/r牙齒，刨子作業(yè)額定值數(shù)據(jù)包括：60kW、220V、305A、1000r/min、V-M系統(tǒng)、主回路總阻力R=0.18、電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)系數(shù)CE=0.2Vmin/調(diào)速范圍D=20、停車(chē)率s 5%系統(tǒng)的額定速度下

7、降nN最大值為多少，以滿足牙齒要求？示例2-2，27，在上面的示例中已獲得nop=275 r/min，但為了滿足速度調(diào)節(jié)要求，必須以ncl=2.63 r/min牙齒格式(1-38)提供，替換已知參數(shù)，28，2反饋控制規(guī)則，旋轉(zhuǎn)速度，(1)調(diào)節(jié)量有停車(chē)(2)電阻擾動(dòng)，服從給定(3)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度取決于給定和反饋檢測(cè)精度。29，(1)調(diào)整量有停車(chē)。靜態(tài)特性分析表明，由于使用了倍率放大器，閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)K值增大。但是，Kp=常數(shù)，穩(wěn)定的速度差可以減少，但不能消除。閉環(huán)系統(tǒng)的正常狀態(tài)速度下降到，因此只有K=才能產(chǎn)生ncl=0。不可能。因此，這種調(diào)速系統(tǒng)稱(chēng)為靜態(tài)調(diào)速系統(tǒng)。事實(shí)上，牙齒系統(tǒng)就是由調(diào)整

8、數(shù)量的偏差控制的。30，(2)抵抗擾動(dòng)，服從給定的東西，反饋控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，這可以有效地抑制由負(fù)反饋環(huán)包圍的所有前通道的擾動(dòng)作用，但對(duì)給定作用的變化只有服從性。，31，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的給定作用和擾動(dòng)作用，圖2-25閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的給定作用和擾動(dòng)作用，1，擾動(dòng)源2，擾動(dòng)能力前通道的抗擾分析反饋通道的抗擾分析3，給定作用，32，調(diào)速系統(tǒng)的擾動(dòng)源，負(fù)載變化的擾動(dòng)(Id變化)交流電源在圖2-25中，各種擾動(dòng)作用出現(xiàn)在穩(wěn)定的原理圖中，所有這些因素最終都會(huì)影響轉(zhuǎn)速。擾動(dòng)除了給定的信號(hào)外，作用于控制系統(tǒng)各部分的一切都引起輸出量變化的因素稱(chēng)為“擾動(dòng)作用”。33，抗擾度，反饋控制系統(tǒng)具有抑制反饋回路包圍

9、的前通道擾動(dòng)的功能。例如：USUD0N UNUNUD0UC但是，反饋通道的速度反饋系數(shù)受到了某種影響，如果改變，反饋控制系統(tǒng)不僅無(wú)法抑制，還可以增加調(diào)整后的誤差。例如：Un Uc Ud0 n因此，反饋控制系統(tǒng)能夠抑制的只有反饋環(huán)包圍的前通道的擾動(dòng)。34，反饋控制系統(tǒng)的規(guī)律是：一方面，可以有效地抑制包在負(fù)反饋回路內(nèi)的所有前向通道的擾動(dòng)作用。(阿爾伯特愛(ài)因斯坦，反饋控制系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng))另一方面，密切跟隨給定的角色，對(duì)給定信號(hào)的所有變化都是服從的。指定的角色-相反，如圖2-25中的旋轉(zhuǎn)速度信號(hào)所示，反饋循環(huán)外的指定角色可以由于一些變化而完全不受反饋?zhàn)饔玫?/p>

10、抑制而調(diào)整。35、(3)系統(tǒng)的精度取決于給定的和反饋檢查精度，指定的精度決定系統(tǒng)輸出，因此輸出精度自然取決于指定的精度。如果產(chǎn)生指定電壓的電源供應(yīng)設(shè)備發(fā)生波動(dòng)，反饋控制系統(tǒng)不能確定是對(duì)指定電壓的正常調(diào)整還是渡邊杏的電壓波動(dòng)。因此，高精度調(diào)速系統(tǒng)必須有更高精度的指定電壓調(diào)節(jié)電源供應(yīng)裝置。檢測(cè)精度反饋檢測(cè)裝置的誤差在反饋控制系統(tǒng)中也無(wú)法克服，因此檢測(cè)精度決定了系統(tǒng)的輸出精度。36，穩(wěn)定的充分必要條件(laus-helvitz判定)，系統(tǒng)穩(wěn)定條件為三次系統(tǒng)(2-51)，清理后(2-52)，右側(cè)根據(jù)系統(tǒng)的臨界放大系數(shù)Kcr，K Kcr，反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的特性方程穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性要求K不能超

11、過(guò)臨界放大系數(shù)Kcr。p33-34案例2-4，案例2-5，2，38讀10分鐘，刨床工作臺(tái)拖動(dòng)使用直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為60kW、220V、305A、1000r/min，調(diào)速范圍D=202)系統(tǒng)的額定速度下降nN最大值為多少，以滿足牙齒要求？3)使用已知Ks=30，=0.015 vmin/R .閉環(huán)系統(tǒng)如何滿足牙齒要求？示例2-4，示例2-2開(kāi)環(huán)，示例2-3閉環(huán)，三相橋式控制整流電路，已知電樞電路的總電阻R=0.18，電感L=3mH，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪慣性GD2=60Nm2。判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。39例2-4的解。40，刨床拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，額定值數(shù)據(jù)：60kW，220V，305A，1000R/分鐘

12、，V-M系統(tǒng)，主回路總阻力R=0.18，電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)系數(shù)CE=0速度調(diào)節(jié)范圍D=1)使用開(kāi)環(huán)速度調(diào)節(jié)能滿足嗎？2)系統(tǒng)的額定速度下降nN最大值為多少，以滿足牙齒要求？3)已知Ks=30，=0.015 vmin/R使用閉環(huán)系統(tǒng)如何滿足牙齒要求？示例2-4，示例2-2開(kāi)環(huán)，示例2-3閉環(huán)，使用全控制單元的PWM調(diào)速系統(tǒng)，PWM開(kāi)關(guān)頻率為8kHz。不需要平波反應(yīng)器。三相橋式控制整流電路，已知電樞電路的總電阻R=0.18，電感L=3mH，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪慣性GD2=60Nm2。判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果對(duì)停車(chē)率的要求不變，在保證穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)能達(dá)到的最大速度調(diào)節(jié)范圍是多少？示例2-5，41，刨床工作臺(tái)拖動(dòng)

13、使用直流電動(dòng)機(jī)。額定值數(shù)據(jù)為60kW、220V、305A、1000r/min，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)力系數(shù)Ce=0.2Vmin/r。使用PWM交換機(jī)頻率為8kHz的全控制設(shè)備的PWM速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。不需要平波反應(yīng)器。電樞電路的總電阻R=0.1，電感L=1mH，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪慣性GD2=60Nm2。采用比例控制的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)滿足穩(wěn)態(tài)指標(biāo)要求速度范圍D=20，停車(chē)率s 5%。判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果對(duì)停車(chē)率的要求不變，在保證穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)能達(dá)到的最大速度調(diào)節(jié)范圍是多少？示例2-5，42，示例2-5的解決方案。43，案例2-4，晶閘管-馬達(dá)(V-M系統(tǒng))穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求K103.6動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性要求-閉環(huán)系統(tǒng)臨界放大

14、系數(shù)Kcr得出49.5結(jié)論：動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)相沖突，脈寬調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求K 57動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性要求K=339.4原因：IGBT-PWM速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，等待時(shí)間Ts非常小，電磁時(shí)間常數(shù)Tl也不大。示例2-5，2，簡(jiǎn)明的結(jié)論，44，動(dòng)態(tài)修正概述，設(shè)計(jì)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)往往矛盾(例如，示例2-)，45，一個(gè)系統(tǒng)中滿足要求的修正方案不是唯一的。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法在電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中最常用的是串行補(bǔ)償和反饋補(bǔ)償。串行校準(zhǔn)比較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。對(duì)于具有串行補(bǔ)償方法電力電子轉(zhuǎn)換器的直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，由于傳輸函數(shù)的順序較低，通?？梢允褂肞ID調(diào)節(jié)器的串行補(bǔ)償方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償工作。3，串行校正并行校正反饋校正，手動(dòng)網(wǎng)絡(luò)校正RC網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)校正PID調(diào)節(jié)器，46，PID調(diào)節(jié)器的類(lèi)型和功能，調(diào)節(jié)器選擇，一般調(diào)速系統(tǒng)要求以動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度為主