直流调速系统的动态设计.ppt

文档介绍：第二章 直流调速系统的动态设计
第一节 单闭环直流调速系统的动态分析
第二节 多环直流调速系统的动态分析
第三节 多环调速系统的工程设计方法
第四节 工程设计方法在双闭环直流调速
系统中的应用
编辑电网电压波动时，可以通过电流反馈及时得到抑制。如当电网电压扰动
双闭环系统能有效提高系统对电网电压扰动的抗扰性能。
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第三节 多环调速系统的工程设计方法
一、工程设计方法与步骤
设计内容包括：确定典型系统、选择调节器类型、计算调节器参数、计算调节器电路参数、校验等。一般步骤是：
（1）在众多的开环系统中，选择两类具有优越静、动性能的系统作为典型系统，并求出典型系统的系统参数与性能指标间的关系；
（2）根据生产工艺要求，确定系统的跟随性能和抗扰性能指标，根据系统参数与性能指标的关系，求出与性能指标对应的典型系统作为预期的典型系统；
（3）通过比较预期的典型系统和被控对象的实际系统，确定用于校正的调节器的结构、参数和电路参数；
（4）进行设计校验。
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二、典型系统
（1）根据r=0，1，2，…等不同数值，分别称为0型、Ⅰ型、Ⅱ型、……系统；
（2）型号越高，系统的准确度越高，而稳定性越差。
稳态精度：0型系统<Ⅰ型<Ⅱ型；0型系统的稳态精度不够。
稳定性：0型系统>Ⅰ型>Ⅱ型；Ⅲ型以上的系统很难稳定。
通常采用Ⅰ型和Ⅱ型系统。而Ⅰ型和Ⅱ型系统仍然有无数个，再在其中选出两个特例作为典型系统。
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（一）典型Ⅰ型系统
（1）典Ⅰ系统的开环传函：
（2）闭环系统结构图和开环对数频率特性
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在开环传函中，T是控制对象本身所固有的，唯一可变的参数只有K。一旦K值选定，系统的性能就被确定了。
1、K与系统稳态跟随性能的关系
阶跃输入时，其稳态误差为：
单位斜坡输入时，其稳态误差为：
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2、K与系统动态跟随性能的关系
（1）其相角裕度为： 系统是稳定的。K越大，截止频率ωc越高，系统的响应速度就越快，但稳定性却越差。
（2）闭环传递函数为
式中： 为自然振荡频率； 为阻尼比。
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当 时，在零初始条件下的阶跃响应动态性能指标计算公式为
——时域指标： ——频域指标：
超调量：
截止频率：
峰值时间：
相角裕度：
上升时间：
调节时间：
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表2-2 典型Ⅰ型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数关系






ωcT






γ(ωc)/(°)






ts(5%)/T





∞
tr/T





_
tp/T
%
%
%
%
%
0






ξ






KT
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特点：
（1）KT增大，阻尼比ξ减小，超调量 %变大，稳定性变差，调节时间ts减小，快速性变好。
（2）当K值过大时，调节时间ts反而增加，快速性变差。
（3）当KT=1/2或ξ=，稳定性和快速性都较好，常称为“Ⅰ型系统工程最佳参数”。
系统的开环传递函数：

闭环传递函数：
其跟随性能指标为： %=%，ts=（5%）
3、K与抗扰性能指标关系：系统的抗扰性能与系统的结构、扰动作用点、扰动作用点之前的传递函数W1有关。
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（二）典型Ⅱ型系统
1、典Ⅱ系统的开环传递函数：
2、系统结构图和开环对数频率特性
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3、系统的相角稳定裕度为：
由于τ比T大，大得越多，系统的稳定性越好。
在ω=1时：
典II系统中，时间常数T是系统固有的，但典Ⅱ系统有两个参数K和τ待选择。为分析方便，引入一个新变量h，令 ，h称作“中频宽”，是一个关键的参数。
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从频率特性看：
1）在T一定时，改变τ也就改