1、“.....调速系统的扰动源有负载变化的扰动使变化。交流电源电压波动的扰动使变化。电动机励磁的变化的扰动造成变化。放大器输出电压漂移的扰动使变化。温升引起主电路电阻增大的扰动使变化。检测误差的扰动使变化。系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度给定精度由于给定决定系统输出,输出精度自然取决于给定精度。如果产生给定电压的电源发生波动,反馈控制系统无法鉴别是对给定电压的正常调节还是不应有的电压波动。因此,高精度的调速系统必须有更高精度的给定稳压电源。检测精度反馈检测装置的误差也是反馈控制系统无法克服的,因此检测精度决定了系统输出精度。限流保护电流截止负反馈起动的冲击电流直流电动机全电压起动时,如果没有限流措施,会产生很大的冲击电流,这不仅对电机换向不利,对过载能力低的电力电子器件来说,更是不能允许的。采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时,由于惯性,转速不可能立即建立起来,反馈电压仍为零,相当于偏差电压,差不多是其稳态工作值的倍。这时......”。
2、“.....电枢电压下子就达到它的最高值,对电动机来说,相当于全压起动,当然是不允许的。堵转电流有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例如,由于故障使机械轴被卡住,或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬,若无限流环节,硬干下去,电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护,过载就跳闸,也会给正常工作带来不便。为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题,系统中必须有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制原理,要维持哪个物理量基本不变,就应该引入那个物理量的负反馈。那么,引入电流负反馈,应该能够保持电流基本不变,使它不超过允许值。以上就是关于转速负反馈闭环直流调速系统的些内容,为了实现更好的控制效果,我们需要让电流负反馈和转速负反馈分别起作用,这就是我要设计的转速﹑电流双闭环直流调速系统。下面章就是关于此系统的介绍。第二章转速﹑电流双闭环直流调速系统介绍转速﹑电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性对于个完整的系统而言......”。
3、“.....这就要求我们考虑问题要非常周全,能够考虑到各方面因素对整个系统运行所产生的影响。直流调速系统,传统上采用速度和电流的双闭环调速。这是从单闭环自动调速系统发展起来的。采用控制器的单闭环系统,虽然实现了转速的无静差调速,但因其结构中含有电流截止负反馈环节,限制了起制动的最大电流。加上电机反电势随着转速的上升而增加,使电流达到最大值之后迅速降下来。这样,电动机的转速也减小下来,使起动过程变慢,起动时间增长。为了提高生产率和加工质量,要求尽量缩短过渡过程时间。我们希望使电流在起动时始终保持在最大允许值上,电动机输出最大转矩,从而可使转速直线上升过渡过程时间大大缩短。另方面,在个调节器的情况下,输入端综合几个信号,各参数互相影响,调整也比较困难。为获得近似理想的起动过程,并克服几个信号在处的综合的缺点,经研究与实践,出现了转速电流双闭环调速系统。在单闭环直流调速系统中,电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的......”。
4、“.....靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击,并不能很理想的控制电流的动态波形。带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动电流和转速波形如图所示,起动电流突破以后,受电流负反馈的作用,电流只能再升高点,经过最大值后,就降低下来,电机的电磁转矩也随之减小,因而加速过程必然拖长。对于经常正﹑反转运行的调速系统,尽量缩短起制动过程的时间是提高生产率的重要因素。为此,在电机最大允许电流和转矩受限制的条件下,应该充分利用电机的过载能力,最好是在过渡过程中始终保持电流为允许的最大值,使电力拖动系统以最大的加速度起动,到达稳态转速时,立即让电流降下来,使转矩马上与负载相平衡,从而转入稳态运行。这样的理想起动过程波形示于图。这时,起动电流呈方形波,转速按线性增长。这是在最大电流转矩受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程。实际上,由于主电路电感的作用,电流不可能突跳,图所示的理想波形只能得到近似的逼近,不可能准确实现。为了实现在允许条件下的最快起动,关键是要获得段使电流保持为最大值的恒流过程......”。
5、“.....采用个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变,那么,采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。这就要求系统在起动过程中只有电流负反馈,没有转速负反馈,达到稳态转速后,又希望只有转速负反馈,不再让电流于是,的比例系数为代入数据得到电流调节器的传递函数为校验近似条件电流环截止频率晶闸管整流装置传递函数的近似条件满足近似条件。忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件满足近似条件。电流环小时间常数近似处理条件满足近似条件。计算调节器电阻和电容根据图,取,各电阻和电容值为,取,取,取按照上述参数,电流环可以达到的动态跟随性能指标为,满足设计要求。二转速环的计算确定时间常数电流环等效时间常数由知转速滤波时间常数转速环小时间常数转速调节器选择结构按照设计要求,选用调节器,生产工艺般要求转速调节系统稳态时为无静差,动态性能具有良好的抗扰性能......”。
6、“.....所以转速环按典型Ⅱ型系统进行设计。其传递函数为式中转速调节器的比例系数转速调节器的超前时间常数。计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则,取,则的超前时间常数为由式可求得转速环开环增益于是,由式可得的比例系数为代入数据得到转速调节器的传递函数为检验近似条件转速环截止频率校验电流环传递函数简化条件是否满足满足简化条件。校验转速环小时间常数近似处理条件是否满足满足近似条件。计算转速调节器的电路参数含给定滤波和反馈滤波的模拟式型转速调节器原理图如图所示。取,各电阻和电容值计算如下,取,取,取校核转速超调量当时,查附表得,不能满足。实际上,附表是按线性系统计算的超调量,而突加阶跃给定时,饱和,不符合线性系统的前提,具有饱和非线性特性。所以,应按退饱和的情况重新计算超调量......”。
7、“.....当时,查附表得则能满足设计要求。双闭环直流调速系统仿真电流环的仿真电流环的输出特性分析图电流环动态结构图由图可以看出超调量,系统曲线迅速上升,峰值时间,非常短,电流立即下降至恒定并在内响应即结束,这样的阶跃响应是很理想的。这正好验证了按典型Ⅰ型系统设计电流环其超调量会很小的事实。我们知道超调量可以反映系统的相对稳定性,超调量越小,相对稳定性越好,由此可见电流环还是比较稳定的。它的上升时间是,上升时间是用来反映动态响应的快速性的,同样,电流环的动态响应是比较快的。可见,系统的跟随性能是很好的。电流环抗扰性能分析可知其性能指标最大动态降落最大动态降落时间同理,图为电流环在扰动作用点施加单位阶跃信号的扰动响应曲线,由图可知其性能指标最大动态降落最大动态降落时间对大多数机器设备,控制系统的抗扰性能指标是至关重要的,它比系统的跟随性能指标更为人们所关注。对于电流环......”。
8、“.....它的抗扰性能有如下几点由于电流环的存在,电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节,抗扰性能大有改善。同样由上图也可以看出系统对负载的大幅度突变也有良好的抗扰能力。从图中还可以看出,当扰动作用发生时,系统在内即可达到稳定,可见它的响应速度是非常快的,这也是我们设计此系统的原因之。电流环频域分析根据自动控制原理,频域分析的特点是运用闭环系统的开环频域特性曲线来分析闭环系统的响应及其性能,频域分析的主要内容是画图与计算频域性能指标。图电流闭环系统的开环结构图下由图得出电流环的频域性能指标幅值裕度相角裕度幅值穿越频率剪切频率。实际工程上,般要求幅值裕度,相角裕度。可见电流环有足够的稳定裕量,其频域性能是很好的。图转速环阶跃响应曲线通过编程运行出的转速图如上图,由图可以看到曲线单调上升,完全无超调,并且在内达到稳态。我们设计时要求超调小于。这与设计要求吻合。转速环的抗扰性能的分析在分析了电流环的抗扰性能后,再来分析下转速环的抗扰性能。般来说,双闭环调速系统具有比较满意的动态性能......”。
9、“.....最重要的动态性能是抗扰性能。主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。按照图分别在扰动信号作用点和加阶跃扰动信号后进行仿真,它们的阶跃响应曲线如图和图所示。阶跃最大动态降落最大动态降落时间同理由图也可得到阶跃扰动响应性能指标有最大动态降落最大动态降落时间由上面的仿真图可以看出它的抗扰性能有如下几点由于负载扰动作用在电流环之后,因此只能靠转速调节器来产生抗负载扰动的作用。负载扰动可以通过转速反馈得到比较及时的调节,抗扰性能大有改善。同样由上图也可以看出系统对电网电压的大幅度突变也有良好的抗扰能力。从图中还可以看出,当扰动作用发生时,系统在内即可达到稳定,可见它的响应速度也是非常快的,同样,这也是我们设计此系统的原因之。转速环频域分析图转速闭环系统的开环结构图得出电流环的频域性能指标幅值裕度相角裕度幅值穿越频率剪切频率。实际工程上,般要求幅值裕度,相角裕度。可见转速环有足够的稳定裕量,其频域性能是很好的......”。
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