证两种调节过程同时具有良好的动态品质。系统中采用电流截止负反馈环节来限制启动电流，不能充分利用电动机的过载能力获得最快的动态响应，即最佳过度过程。为了获得近似的理想的过度过程，并克服几个信号综合于个调节器输入端的缺点，最好的办法就是将主要的被调量转速与辅助被调量分开加以控制，用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速电流双闭环调速系统。直流双闭环调速系统的组成图直流双闭环调速系统电路原理图在转速电流双闭环调速系统中，即要控制转速，实现转速无静差调节，又要控制电流使系统在充分利用电动机过载能力的条件下获得最佳过度过程，其关键是处理好转速控制和电流控制之间的关系，就是将两者分开，用转速调节器调节转速，用电流调节器调节电流。与之间实现串级调节，即以的输出电压作为电流调节器的电流给定信号，再用的输出电压作为晶闸管触发电路的移相控制电压。从闭环反馈的结构看，速度环在外面为外环，电流环在里面为内环。为了获得良好的静动态性能，转速和电流两个调节器般都采用具有输入输出限幅电路的调节器，且转速和电流都采用负反馈环。系统原理图如图。调节器输出限幅值的整定在双闭环系统中转速调节器的输出电压是电流调节器的电流给定信号，其限幅值为最大电流给定值，因此，的限幅值完全取决于电动机所允许的过载能力和系统对最大加速度的需要。而的输出电压限幅值，表示对最小角的限制，也表示对晶闸管整流输出电压的限制。调节器输出限幅值的计算与整定是系统设计和调试工作中很重要的环。调节器锁零为使调速系统消除静差，并改善系统的动态品质，在系统中引入调节器作为矫正环节。由于调节器的积分作用，在调速系统停车期间，调节器会因输入干扰信号的作用呈现出较大的输出信号，而使电动机爬行，这在控制上是不允许的，因此对调速系统中具有积分作用的调节器，在没有给出电动机启动指令之前，必须将它的输出锁到零电位上，简称为调节器锁零。系统中调节器锁零是由零速锁零电路来实现的。并且系统对调节器锁零电路有如下具体要求。系统处于停车状态时，调节器必须锁零系统接到启动指令或正常运行时，调节器锁零立即解除并正常工作。根据上述要求，锁零电路只需两个信号来控制调节器锁零与开放两个状态。停车时,调节器锁零,无输出信号。启动时≠调节器锁零解除，并处于正常工作状态。稳态运行时≠，调节器锁零解除，并处于正常工作状态。制动停车时,≠，调节器锁零解除，并处于正常工作状态。必须注意，对于可逆调速系统≠时，调节器不能锁零，以保证调节器对其进行制动停车控制。为使锁零电路对不可逆和可逆系统都具有通用性≠时，要求调节器不能锁零。调节器锁零可以采用场效应管来实现，如图所示。图调节器锁零当时，锁零调节电路使场效应管导通，从而使调节器锁零。系统中调节器输入输出电压极性的确定在转速电流双闭环调速系统中，要构成转速电流负反馈闭环，就必须使的输入信号与,与的极性相反，怎样确定这些信号的极性呢在实际组成双闭环调速系统时，要正确的确定上述信号的极性，必须首先考虑晶闸管触发电路的移相特性要求，并决定输出电压的极性，然后根据和输入端的具体接法是同相输入还是反相输入确定和的极性，最后按照负反馈要求确定和的极性。确定各输入输出信号极性的般方法如下根据晶闸管触发电路的移相特性要求确定其移相控制电压的极性根据各调节器输入端的具体接法习惯上是采用反相输入方式，其输入与输出方式相反确定调节器给定输入信号的极性根据负反馈的要求确定各调节器反馈输入信号的极性。双闭环调速系统的稳态结构及其静特性双闭环调速系统的稳态结构图根据图所示的原理图可以很方便的画出图所示双闭环调速系统的稳态结构图。其中的转速电流调节器这两个环节的输入与输出稳态关系无法锁零控制信号用放大系数表示，而用带限幅输出的调节器的输出特性表示。图双闭环调速系统的稳态结构图为转速反馈系数为电流反馈系数双闭环调速系统的静特性双闭环调速系统的静特性仍然表示系统转速与电流或转矩的稳态关系，即系统达稳态时或。分析其静态性能的关键是掌握限幅输出的调节器的稳态特征。般有两种状态饱和输出达限幅值不饱和输出未达限幅值。当调节器饱和时，输出为恒值，且不在受输入量变化的影响，除非有反向的输入量使调节器退出饱和当调节器不饱和时，其比例积分控制作用总是使稳态输入偏差电压为零。实际上，系统正常运行时，电流调节器不会达到预先设计好的饱和状态，因此，对于静特性来说，只需考虑转速调节器的饱和和不饱和两种情况。转速调节器不饱和这时，两个调节器都不饱和，稳态时，它们的输入偏差都为零。因此，由的输入偏差电压得由的输入偏差电压得与转速环的两个时间常数的比值，开环机械特性的斜率，最大电流，负载大小有关，特别是与稳态转速与稳态转速无关，不会因的不同而变化，但是退饱和超调量却与稳态转速有关，与时的退饱和超调量大不相同。综上所述，可得如下结论退饱和超调量的大小与动态降速的大小是致的。也就是说，考虑的饱和和非线性后，调速系统的跟随性能与抗扰性能并不矛盾，而是致的。转速环的并联微分校正转速微分负反馈的引入双闭环调速系统具有良好的稳态和动态性能，结构简单，工作可靠，设计方便的优点，是种应用最广泛的调速系统。然而，其动态性能的不足之处是转速必然超调，抗扰性能的提高受到定限制。为了增强转速环的抗扰性能，抑制转速超调甚至消灭转速超调，以及消除可逆调速系统出现的停车反调现象，有必要在转速调节器上引入转速微分负反馈。可以证明，采用带微分负反馈的型转速调节器在结构上符合现代控制理论中的全状态反馈的最优控制，因而可以获得实际可行的最优动态性能。带转速微分负反馈的转速调节器的实现带转速微分负反馈，给定滤波和反馈滤波的型转速调节器原理图如图所示。其中的作用主要是对转速信号进行微分，称作微分电容，而的主要作用是滤去微分后带来的高频嘈声，称之为滤波电阻。为了分析带微分负反馈转速调节器的动态结构，首先必须求出这种调节器的传递函数。微分反馈支路电流的拉氏变换式为因此，图虚地点的电流平衡方程为图带转速微分负反馈的转速调节器整理后德式中转速微分时间常数转速微分滤波时间常数。带转速微分负反馈的双闭环调速系统的基本原理及退饱和时间和转速的计算带转速微分负反馈的双闭环调速系统与普通双闭环系统的区别仅在转速调节器上增加了电容和电阻，即在转速反馈的基础上叠加了个转速微分负反馈信号。在转速变化过程中，两个信号起与给定信号相抵，将比普通双环系统更早些达到平衡并开始退饱和。由图可见，普通双闭环系统的退饱和点是现在提前到点，点对应的转速比低，因而有可能在进入线性闭环系统工作之后没有超调就趋于稳定，如图中曲线所示。下面计算其退饱和后，系统的动态性能取决于转速环进入线性状态后的过度过程，其初始条件就是退饱和点图中点的转速和电流。点的电流仍是，其转速则要通过退饱和时间来计算。当时，仍饱和转速线性增长。若将小时间常数的影响近似看成是转速开始升高时的纯滞后作用，此后便不再影响转速的增长率，入图中的折线所示，则转速上升过程可用下式描述图转速微分负反馈对启动过程的影响普通双闭环曲线带微分负反馈的曲线当时，开始退饱和，其输入信号,由图可得由式，考虑到,则且将式和代入式，并注意到,得退饱和时间为,代入式得退饱和转速由式和可见，与未加微分负反馈的情况相比，退饱和时间的提前量恰好是,而退饱和转速的提前量是转速微分反馈参数的工程设计方法根据式可以画出带转速微分负反馈的转速环动态结构图所示。为了分析方便起见，取,再将滤波环节移到转速环内，并按小惯性环节近似方法，令得简化后的结构图，如图所示，图与普通双闭环系统相比，只在反馈通道中增加了个微分项。可推得的近似工程计算公式为式中用小数表示的允许超调量，。因为不可能为负，所以无超调时的应该是带转速微分负反馈双闭环调速系统的抗扰性能带转速微分负反馈双闭环调速系统受负载扰动时的动态结构图如图所示。准则选择参数，且取，采用计算机防真所得系统抗扰性能指标列于表中，其中表中数据表明，引入转速负反馈后，动态速降显著减小，越大，动态速降越小，但恢复时间增加。应根据具体情况，选择合适的值。总之，引入转速微分反馈可以进步改善系统的抗扰性能。图带转速微分负反馈的转速环动态结构图图带转速微分负反馈的转速环调速系统在负载扰动下的动态结构图表中数据表明，引入转速负反馈后，动态速降显著减小，越大，动态速降越小，但恢复时间增加。应根据具体情况，选择合适的值。总之，引入转速微分反馈可以进步改善系统的抗扰性能。表带转速微分反馈的转速环调速系统抗扰性能指标结论本课题在查找了大量资料的基础上完成。由于直流双闭环调速系统属于多环控制系统。在设计时采用由内向外，环包围环的系统结构。每闭环都设有本环的调节器，构成个完整的闭环系统。在具体设计时，先从内环电流环开始，根据电流控制要求，把电流环校正为典Ⅰ系统，按照调节对象选择调节器及其参数。设计完电流环后，就把电流环等效成个小惯性环节，作为转速环的个组成部分，然后用同样的方法进行转速环的设计。每个环的设计都是把该环校正成典型系统，以便获得预期的性能指标。设计完后再结合双闭环调速系统的基本工作原理确定两个调节器的限幅值。归纳起来主要作了以下几方面的工作简单介绍了直流双闭环调速系统根据直流双闭环调速系统的原理，对其进行工程设计利用直流双闭环调速系统的工程设计方法确定两个调节器的参数，再结合直流双闭环调速系统的基本工作原理确定两个调节器的限幅值。参考文献陈伯时电力拖动自动控制系统北京机械工业出版社年王兆安电力电子技术北京机械工业出版社年魏克新等编著语言与自动控制系统设计北京机械工业出版社年李海发，王岩编著电机与拖动基础清华大学出版社年李海发，朱东起编著电机学北京科学出版社年数据手册,顾绳谷著电机及拖动基础北京机械工业出版社年杨渝钦主编控制电机北京机械工业出版社年数据手册,刘东汉，陈学珍基于控制的直流