2、4按工程方法设计双闭环系统的调节器.ppt

复习上节内容 典型Ⅰ、Ⅱ系统适合于不同情况的稳态要求。 典型Ⅰ系统在动态跟随性能上可以做到超调小、抗扰性能稍差。 典型Ⅱ系统超调相对大一些、抗扰性能比较好。 表2-2 典型I型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系 （ ? 与KT的关系服从于式2-16） 表 2-3典型I型系统动态抗扰性能指标与参数的关系（KT=0.5,Cb=FK2/2) 表2-6 典型II型系统阶跃输入跟随性能指标（按Mrmin准则确定关系） 典型II型系统动态抗扰性能指标与参数的关系 2.4 按工程设计方法设计双闭环系统的 调节器 本节将应用前述的工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器。主要内容为 系统设计对象 系统设计原则 系统设计步骤 1、设计对象 2、系统设计原则 系统设计的一般原则： “先内环后外环” 首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。 2.4.1电流调节器的设计 设计分为以下几个步骤： 1.电流环结构图的简化 2.电流调节器结构的选择 3.电流调节器的参数计算 4.电流调节器的实现 1、 电流环结构图的简化 不作任何简化时的电流环动态结构图 简化内容： 忽略反电动势的动态影响条件： 2、电流调节器结构的选择 ①典型系统的选择： 从稳态要求上看，希望电流无静差，由图2-23c可以看出，采用 I 型系统就够了。 从动态要求上看，电枢电流电流在动态过程中不允许有太大的超调而超过允许值电流环应以跟随性能为主，应选用典型I型系统。 ②电流调节器选择 电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型 I 型系统，显然应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成 简化后的电流环结构图 3、电流调节器的参数计算 电流调节器的参数有：Ki 和 ?i， 其中 ?i 选定为 剩下的只有比例系数 Ki， 可根据所需要的动态性能指标选取。 在一般情况下，希望电流超调量?i 5%，由表2-2，可选 ? =0.707，KI T?i =0.5，则 注意： 如果实际系统要求的跟随性能指标不同，式（2-60）和式（2-61）当然应作相应的改变。 此外，如果对电流环的抗扰性能也有具体的要求，还得再校验一下抗扰性能指标是否满足。 4、电流调节器的实现 模拟式电流调节器电路 电流调节器电路参数的计算公式 例题2-1 电流调节器设计举例.doc 2.4.2转速调节器的设计 设计步骤： 1.电流环的等效闭环传递函数 2.转速调节器结构的选择 3.转速调节器参数的选择 4.转速调节器的实现 1. 电流环的等效闭环传递函数 电流环闭环传递函数 电流环经简化后可视作转速环中的一个环节，为此，须求出它的闭环传递函数。由图2-24a可知 传递函数化简 忽略高次项，上式可降阶近似为 电流环等效传递函数 原来双惯性环节的电流环控制对象，经闭环控制后，可以近似地等效成只有较小时间常数的一阶惯性环节。 电流闭环控制的意义 电流闭环控制改造了控制对象，加快了电流的跟随作用，这是局部闭环（内环）控制的一个重要功能。 2、 转速调节器结构的选择 转速环的动态结构 用电流环的等效环节代替图2-22 中的电流环后，整个转速控制系统的动态结构图便如图2-26a所示。 系统等效和小惯性的近似处理 和电流环中一样，把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内 同时将给定信号改成 U*n(s)/? 再把时间常数为 1 / KI 和 T0n 的两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为的惯性环节，其中 简化后的转速环结构 3、转速调节器的参数计算 为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节，它应该包含在转速调节器 ASR 中（见图 2-26b）。 现在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型 Ⅱ 型系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。 ASR采用PI调节器 调速系统的开环传递函数 校正后的调速系统 按照典型Ⅱ型系统的参数关系， 参数选择 至于中频宽 h 应选择多少，要看动态性能的要求决定。 无特殊要求时，一般可选择 4、转速调节器的实现 模拟式转速调节器电路 转速调节器参数计算 例题2-2 转速调节器设计举例.doc 转速环与电流环的关系 根据两个例题可以看出外环的响应比内环慢，这是按上述工程设计方法设计多环控制系统的特点。这样做，虽然不利于快速性，但每个控制环本