直流调速在横移链床的应用(梯形图+结构框图+电路原理图) 第7页
3.4 转速调节器的设计
3.4.1 电流环的等效闭环传递函数
电流环经简化后可视作转速环中的一个环节，它的闭环传递函数 为(3-14)
忽略高次项， 可降阶近似为 (3-15)
近似条件为 (3-16)
式中， 为转速环开环频率特性的截止频率。
电流环在转速环中应等效为
(3-17)
于是，原来是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。这就表明，电流的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。
3.4.2 转速调节器结构的选择
转速控制系统的动态结构图如图3.10所示，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 ，再把时间常数为 和 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 (3-18)
则转速环结构图可简化成图3.11。
图3.10 转速控制系统的结构框图
图3.11等效成转速负反馈和小惯性的近似处理
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，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。
ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为 (3-19)
式中 为转速调节器的比例系数； 为转速调节器的超前时间常数。
调速系统的开环传递函数为
令开环增益 为(3-20) 则 (3-21)
校正后的调速系统动态结构图如图3.12所示。
图3.12 校正后的调速系统动态结构图
3.4.3 转速调节器的参数计算
按照典型Ⅱ型系统参数关系，有 (3-22)(3-23)
因此 (3-24)
1) 确定时间常数
因 ，故转速反馈系数 为
电流环等效时间常数为2 ，
取转速反馈滤波时间常数 = 0.01s，
转速环时间常数 =
2) 转速调节器结构选择
ASR稳态放大系数
设计中要求虽然允许系统有静差，但经计算可知,转速调节器稳态放大系数很大，因此转速调节器如采用比例调节器，将很难满足稳定性要求。为此，转速调节器采用进近似PI调节器，按典型Ⅱ型系统进行设计。可证明，当近似PI调节器的稳态放大系数很大时，其传递函数为
W =
3) 选择转速调节器参数
按跟随性能和抗扰性能较好的原则选择h = 5，求出转迭超调量 和过渡时间 。如果能够满足设计要求，则可能根据近迭h值计算有关参数，否则要改变h值重新计算，知道满足设计要求为止。当h = 5时，ASR退饱和超调量 =
式中， 为电动机允许过载系数，按题意λ=2.1；z为负载系数，设为理想空载起动，则z=0； 为调速系统开环无耻悲鄙下流的网学网总是抄优文论文网毕业论文
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即 时,退饱和超调量为
满足设计要求，
空载起动到额定转速的孤独过程中，由于大部分时间内ASR饱和而不起调节作用。使过度过程时间 延长， 表示为
其中， 为恒流升速时间， 是退饱和超过渡过程时间。
退饱和超调过渡过程时间等于动态速升恢复时间，由查表可知，当h=5时 = 8.8 = 0.153s。但恢复时间是按误差为5% 计算。
这里
= 2 = 170.4r/min
故5% = 8.5r/min，
这就是说，转速进入8.5r/min的恢复时间为0.153s。
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