文档介绍：武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书
课程设计任务书
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指导教师： 工作单位： 原理图
稳态结构框图和静特性
稳态结构图，如图3。当调节器饱和时，输出为恒值，相当于使该调节环开环。当调节器不饱和时，PI作用使输入偏差电压在稳态时总是零。在正常运行时，电流调节器是不会到达饱和状态的。因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。
Ks
a
1/Ce
U*n
Uc
Id
E
n
Ud0
Un
+
+
-
ASR
+
U*i
-IdR
R
b
ACR
-
Ui
UPE
图3 双闭环直流调速系统的稳态结构框图
-转速反馈系数 -电流反馈系数
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图4双闭环直流调速系统的静特性
1转速调节器不饱和
稳态时，、，——转速和电流反馈系数。
，图5静特性的AB段。，CA段静特性从理想空载状态的一直延续到，而一般都是大于额定电流的。这就是静特性的运行段，它是水平的特性。
2转速调节器饱和
ASR输出到达限幅值，转速外环呈开环状态，成电流无静差的单电流闭环调节系统。稳态时， ，为最大电流。静特性是图4中的BC段，它是垂直的特性。这样的下垂特性只适合于的情况，因为如果，则，ASR将退出饱和状态。
双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差，转速负反馈起主要调节作用。当负载电流到达时，对应于转速调节器的饱和输出，这时，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。
3双闭环直流调速系统的数学模型与动态过程分析
图5是转速、电流双闭环直流调速系统的动态结构框图，和分别表示了转速调节器和电流调节器的传递函数。
如果采用PI调节器，则有：
〔3-1〕
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3
〔3-2〕
图5 双闭环直流调速系统的动态结构框图
双闭环直流调速系统的动态过程分析
电流I从零增长到I，然后在一段时间内维持其值等于I不变，以后又下降并经调节后到达稳态值I。转速波形先是缓慢升速，然后以恒加速上升，产生超调后，到达给定值n。从电流与转速变化过程所反映出的特点可以把起动过程分为电流上升、恒流升速和转速调节三个阶段，转速调节器在此三个阶段中经历了不饱和、饱和及退饱和三种情况。
图6 双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形
第I阶段〔0-t〕是电流上升阶段：突加给定电压U后，经过两个调节器的跟随作用，U
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、U、I都上升，但是在I没有到达负载电流I以前，电动机不能转动。当I I后，电动机开始转动，由于电机惯性的作用，转速不会很快增长，因而转速调节器ASR的输入偏差电压的数值较大，其输出电压保持限幅值U，强迫电枢电流I迅速上升。直到II，U=U，电流调节器很快就压制了I的增长，标志着这一阶段的结束。在这一阶段中，ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR一般不饱和。
第II阶段〔t-t〕是恒流升速阶段：在这个阶段中，ASR始终是饱和的，转速环相当于开环，系统成为恒流给定U下的电流调节系统，基本上保持电流I恒定，因而系统的加速度恒定，转速呈线性增长，是起动过程中的主要阶段。
第III阶段〔t以后〕是转速调节阶段：当转速上升到给定值n时，转速调节器输入偏差为零，但输出却由于积分作用还维持在限限幅值U，所以电动机仍在加速，使转速超调。转速超调后，ASR输入偏差电压为负，使它开始退出饱和状态，U和I很快下降。但是，只要I仍大于负载电流I，转速就继续上升。直到I= I时，转矩T=T，则转速n到达峰值。此后，在t-t时间内，I< I，电动机开始在负载的阻力下减速，直到稳态。如果调节器参数整定得不够好，也会有一段振荡过程。在这的转速调节阶段内，ASR和ACR都不饱和，ASR起主导的转速调节作用，而ACR则力图使I尽快地跟随给定值U，此时电流内环是一个电流跟随子系统。
4转速电流双闭环直流调速系统调节器的工程设计
1. 转速调节器的作用
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〔1〕转速调节器是调速系