第3章转速电流反馈控制的直流调速系统教材

1、1第3章 转速、电流反馈控制的直流调速系统运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统本章提要3.1 转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性3.2 转速、电流反馈控制直流调速系统的数学模型与动态过程分析3.3 转速、电流反馈控制直流调速系统的设计2运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速、电流反馈控制直流调速系统的组成问题的提出采用带PI调节器的转速负反馈单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但对于要求快速起动、制动，突加负载动态速降小等场合，单闭环系统不能满足要求。在单个转速闭环系统中，不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。3Id IdL =原因何在？

2、GD2 dn375Cm dt如何获得最大加速度呢？4Id nId nIdmIdcrIdmIdcrIdLIdLnntt运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统直流电动机的理想启动特性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，但并不能很理想地控制电流的动态波形。难以获得最快速的启动过程运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统解决思路为了实现在允许条件下的最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律，采用电流负反馈从理论上讲应该能够得到近似的恒流过程。较理想的控制方式：启动过程中，希望只有电流负反馈，而没有转速负反馈。达到稳态后，希望只

3、有转速负反馈，而没有电流负反馈。5运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速、电流反馈控制直流调速系统的组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接。转速调节器的输出作为电流调节器的输入；电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE；6运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速、电流反馈控制直流调速系统的组成转速、电流反馈控制直流调速系统电路原理图7运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速、电流反馈控制直流调速系统的组成两个调节器的输出都是带限幅作用的转速调节器AS

4、R的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。8运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统9调节器的两种状况1）饱和输出达到限幅值当调节器饱和时，输出为恒值（限幅值），输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；即饱和的调节器暂时隔断了输入和输出间的联系，相当于使该调节环开环。2）不饱和输出未达到限幅值当调节器不饱和时，PI 控制器使得偏差U在稳态时总是零，即无静差。进入饱和状态。10运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速、电流反馈控制直流调速系统的静特性3-3 双闭环直流调速系

5、统的稳态结构图 转速反馈系数 电流反馈系数利用ASR的输出限幅作用，实现控制策略的转换!为了实现电流的实时控制和快速跟随，ACR一般不11运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统双闭环调速系统的静特性由于ASR不饱和，U*i U*im，则 Id Idm，即静特性从理想空载状态的Id= 0一直延续到 Id = Idm ，而Idm一般大于额定电流IdN ，这就是静特性的运行段（CA段）。1）转速调节器不饱和U*n =Un = n = n0Ui * =Ui = IdU*n= n0 n =Uim运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统双闭环调速系统的静特性2）转速调节器饱和ASR输出达到限幅值

6、U*im ，转速外环呈开环状态，双闭环系统变成一个电流无静差的单电流闭环调节系统。稳态时式中，最大电流Idm由设计者选定，取决于电机的容许过载能力和拖动系统允许的最大加速度。上式所描述的为静特性AB段，它是垂直的特性。12*= IdmId =运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统13双闭环调速系统的静特性2）转速调节器饱和注意： AB段的下垂特性只适合于n n0，则Un U*n，ASR将退出饱和状态。运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统两个调节器的作用双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到Idm后，转速调节器饱

7、和，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。运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统各变量的稳态工作点和稳态参数计算双闭环调速系统在稳态工作中，输入偏差为零，两个调节器都不饱和，此时有：U*n =Un = n = n0Ui * =Ui = Id = IdL转速n由给定电压U*n决定；ASR的输出量U*i由负载电流IdL决定；15运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统各变量的稳态工作点和稳态参数计算控制电压Uc同时取决于n和IdL，或者说，同时取决于U*n和IdL 。16CeU*n/ + IdLRKs=Cen+ IdRKs=Uc =Ud0KsUim转速反馈

8、系数电流反馈系数U*nmnmax*Idm = =给定电压的最大值U*nm和U*im由设计者选定。17运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统各变量的稳态工作点和稳态参数计算双闭环调速系统的稳态参数计算与无静差单闭环系统的稳态计算相似：运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统双闭环直流调速系统的动态数学模型3-5 双闭环直流调速系统的动态结构图18ns+1nsWASR(s) = Knis+1isWACR(s) = Kit1t2t3t4t19运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统双闭环调速系统启动过程分析nn*tIdIdmIdL电流上升阶段 恒流升速阶段 转速调节阶段运动控制系统-转

9、速电流反馈控制的直流调速系统20双闭环调速系统启动过程特点1）饱和非线性控制根据ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态：当ASR饱和时，转速环开环，系统表现为恒值电流调节的单闭环系统；当ASR不饱和时，转速环闭环，整个系统是一个无静差调速系统，而电流内环表现为电流随动系统。运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统21双闭环调速系统启动过程特点2）转速超调由于ASR采用了饱和非线性控制，启动过程结束进入转速调节阶段，必须使转速超调，使ASR 的输入偏差电压 Un为负后，才能使ASR退出饱和；即采用PI调节器的双闭环调速系统的转速响应必然有超调。运动控制系统-转速电流反馈控制的直

10、流调速系统22双闭环调速系统启动过程特点3）准时间最优控制启动过程中的主要阶段是第II阶段的恒流升速，其特征是电流保持恒定。一般选择为电动机允许的最大电流，以便充分发挥电动机的过载能力，使启动过程尽可能最快。这阶段属于有限制条件的最短时间控制。因此，整个启动过程可看作为是一个准时间最优控制。运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统23动态抗扰性能分析运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统24动态抗扰性能分析1）抗负载扰动负载扰动作用在电流环之后；负载扰动必然引起转速的变化；负载扰动只能靠转速调节器ASR来产生抗负载扰动的作用，因此，在设计ASR时，应要求有较好的抗扰性能指标。对单闭环

11、调速系统也是如此。运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统动态抗扰性能分析2）抗电网电压扰动在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被控量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些。双闭环系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗扰性能大有改善。结论：在双闭环系统中，由电网电压波动引起的转速动态变化会比单闭环系统小得多。 25运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统26转速和电流两个调节器的作用1）转速调节器的作用 转速调节器是双闭环直流调速系统的主导调节器，它使转速 n 很快地跟

12、随给定电压U*n变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差； 对负载变化起抗扰作用； 其输出限幅值决定电机允许的最大电流。运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统27转速和电流两个调节器的作用2）电流调节器的作用 作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压U*i变化； 对电网电压的波动起及时抗扰的作用； 在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程； 当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统控制系统的动态性能指标自

13、动控制系统的动态性能指标包括跟随性能指标抗扰性能指标28运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统跟随性能指标cc(t)t0trtstp超调量稳态值允许误差5或2%100%cmax cc% =29运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统随动系统动态指标以跟随性能为主。3-9 突加扰动的动态过程和抗扰性能指标通常：调速系统动态指标以抗扰性能为主，FtmCbtvt抗扰性能指标CFCCCmaxO动态降落恢复时间30运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统调节器的工程设计方法必要性经典校正方法设计过程复杂；且要同时满足系统稳、准、快和抗干扰等要求.可能性大多数运动控制系统可由低阶系统近似为按

14、典型系统设计提供了可能31运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统调节器的工程设计方法调节器工程设计方法所遵循的原则：1）概念清楚、易懂；2）计算公式简明、好记；3）不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向；4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式；5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。32运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统调节器的工程设计方法工程设计方法的宗旨：简化问题，突出主要矛盾简化基本思路（即调节器设计过程）：选择调节器结构，使系统典型化，并确保系统稳定和满足稳态精度要求；设计调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。33( s +1)(T s

15、 +1)运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统调节器的工程设计方法Ksrmi=1nj=1ij典型系统控制系统开环传递函数为： W(s) =r 系统型别r = 0 0型系统 稳态精度低；r = 1 型系统r = 2 型系统兼顾稳定性和稳态精度r = 3 型系统 难以稳定34运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统开环传递函数式中， T系统惯性时间常数Ks(Ts+1)W(s) =C(s)c1T20dB/dec40dB/decR(s)+L/dBs120lgK0s090180Ks(Ts+1)a)b)3-10 典型型系统(a)闭环系统结构图(b)开环对数频率特性K系统开环增益特点：只

16、包含开环增益K 和时间常数T 两个参数，且时间常数T 往往是控制对象本身固有的，唯一可变的只有开环增益K。35运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统特点结构简单；中频段斜率20dB/dec，且若中频带宽度足够，则系统的稳定性较好。参数选择c 45o36 KT 1输入信号阶跃输入R(t)=R0斜坡输入R(t)=v0t加速度输入2R(t)=a0t/2稳态误差0v0/K运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统稳态跟随性能指标I型系统在不同输入信号作用下的稳态误差371+s +s+= 2 n = = 1运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统动态跟随性能指标

17、闭环传递函数KT=KT1TKs(Ts +1)Ks(Ts +1)W(s)1+W(s)Wcl(s) =2二阶系统传递函数标准形式n 2s +2ns+n 2KT1KT 2自然振荡角频率阻尼比38运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统当 1 时，系统动态响应具有过阻尼的单调特性；当 = 1 时，系统是临界阻尼。考虑快速性，系统常设计成欠阻尼状态，即0 T144运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统动态抗扰性能指标系统开环传递函数=Ks(Ts+1)K1K2s(T1s+1)K2T2s+1K1(T2s+1)s(T1s+1)W(s) =W1(s)W2(s) =令R(s) = 0F W2(

18、s)(T2s+1)(Ts + s+ K)(T2s+1)(2T s +2Ts+1)阶跃扰动运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统动态抗扰性能指标45FK2(Ts+1)2=s 1+W1(s)W2(s)C(s) =FsF(s) =2FK2T(Ts+1)2 2取KT = 0.5C(s) =C(t)L1T1Tm=T2T215110120130Cmax100%Cb27.8%16.6%9.3%6.5%tm/T2.83.43.84.0tv/T14.721.728.730.4运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统取开环系统稳态输出值作为基准值Cb，即Cb = FK2。典型型系统动态抗扰性能

19、指标46表3-2 典型型系统动态抗扰性能指标与参数的关系（KT = 0.5）s (Ts+1) 21运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统开环传递函数 TW(s) =K(s+1)2特点：时间常数T 往往是控制对象本身固有的，待定参数有两个：K和。47hh =中频宽相角裕度=T = arctanc arctancT运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统中频段的状况对控制系统的动态品质起着决定性的作用 h值为关键参数。工程设计方法的思路：增加优化约束引入Mr（闭环幅频特性峰值）最小准则。只需按动态性能指标的要求确定h值，即可以代入公式计算K和 降低设计的复杂性。48按

20、Mrmin准则，得=h+122hh+1c12ch+12h2T 2K =1c = = hT输入信号阶跃输入R(t)=R0斜坡输入R(t)=v0t加速度输入2R(t)=a0t/2稳态误差00a0/K运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统稳态跟随性能指标型系统在不同输入信号作用下的稳态误差49T 2s2 +hTs+1输入 R(s) = h+1T s +T s +hTs +1 运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统动态跟随性能指标闭环传递函数=T 3s3 +2h2h+1hTs+12h2h+1W(s)1+W(s)Wcl(s) =502 23 32h2 1s 2h2shTs

21、+1h+1C(s) =h345678910%52.6%43.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%tr/T2.402.652.853.03.13.23.33.35ts/T12.1511.659.5510.4511.3012.2513.2514.20k3221111151运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统动态跟随性能指标表3-4 典型型系统阶跃输入跟随性能指标(按Mrmin准则确定参数关系)注：典型型系统的超调量一般都比典型型系统大，而快速性要好。WASR(s)RTmsWcli(s)UnIdnUn*Ui*1CeE52运动控制系统-转速电流反馈控制的直

22、流调速系统典型型系统动态抗扰性能指标控制系统的动态抗扰性能指标是因系统结构和扰动作用点而异的。IdLPI调节器控制对象调节器K1(hTs+1) K2 K1 = K pKd /11 = hT53运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统动态抗扰性能指标系统开环传递函数=K(hTs+1)s2(Ts+1)s(Ts +1) sW(s) =W1(s)W2(s) =令R(s) = 0F W2(s)= 22h TFK2T 2(Ts +1)T 3s3 +T 2s2 +hTs+1阶跃扰动运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统动态抗扰性能指标54FK2(Ts+1)s (Ts +1)+

23、K(hTs+1)s 1+W1(s)W2(s)C(s) =FsF(s) =2h2h+12h2h+12h2h+1C(s) =h+12 2K =h345678910Cmax/Cb72.2%77.5%81.2%84.0%86.3%88.1%89.6%90.8%tm/T2.452.702.853.003.153.253.303.40tv/T13.6010.458.8012.9516.8519.8022.8025.85运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统动态抗扰性能指标取基准值：Cb = 2FK2T表3-5 典型型系统动态抗扰性能指标与参数的关系(按Mrmin准则确定参数关系)注：h =

24、 5是较好的选择，这与跟随性能中调节时间ts最短的条件是一致的。55运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统与典型型系统对比典型型系统和典型型系统除了在稳态误差上的区别以外，在动态性能中：典型型系统的跟随性能超调小，但抗扰性能稍差;典型型系统的跟随性能超调量相对较大，抗扰性能却比较好。设计时选择典型系统的重要依据56运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统控制对象的工程近似处理方法1）高频段小惯性环节的近似处理当高频段有多个小时间常数T1、T2、T3、的惯性环节时，可以等效地用一个小时间常数T 的惯性环节来代替。T = T1 + T2 + T3 + .K(T1 +T2)s+1

25、K(T1s+1)(T2s+1)例如： W(s) =13 T1T2近似条件： c 57运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统控制对象的工程近似处理方法1）高频段小惯性环节的近似处理K(T1 +T2 +T3)s+1K(T1s+1)(T2s+1)(T3s+1)若 W(s) =1 13 T1T2 +T2T3 +T3T1近似条件：c c20dB/decL/dBs00dB/dec1 1T T11T240dB/decT = T1+T258as +bs +cs+1近似条件： c min(运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统控制对象的工程近似处理方法2）高阶系统的降阶近似处理实际系统常为高阶系统，

26、系统特征方程中存在高次项，工程上需降阶处理。以三阶系统为例3 2KW(s) =),13ca1b式中，a、b、c均大于0，且bc a，即系统稳定。Kcs+159运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统控制对象的工程近似处理方法3）低频段大惯性环节的近似处理时间常数特别大的惯性环节可以近似成积分环节。KTsKTs +1W(s) =3近似条件： c T60T1s (T2s+1)运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统控制对象的工程近似处理方法3）低频段大惯性环节的近似处理W(s) =T1 T2K(s+1)2K(s+1)s(T1s+1)(T2s+1)T2K2Ts+1K2s(Ts+1)K2(T1

27、s+1)(T2s+1)(T3s+1)T1、T2T3K2(T1s+1)(T2s+1)(T3s+1)T1T2,T3调节器结构Kpi(1s+1)1sKisKp(1s+1)(2s+1)sKpi(1s+1)1s参数配合1=T11=T1,2=T21=T1T=T2+T3运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统控制规律选择校正成典型I型系统的调节器选择和参数配合63控制对象K2s(Ts+1)K2(T1s+1)(T2s+1)T1T2K2s(T1s+1)(T2s+1)T1,T2相近K2s(T1s+1)(T2s+1)T1,T2都很小K2(T1s+1)(T2s+1)(T3s+1)T1T2、T3调节器结构

28、Kpi(1s+1)1sKpi(1s+1)1s(1s+1)(2s+1)sKpi(1s+1)1sKpi(1s+1)1s参数配合1=hT1=hT2近似：11T1s+1T1s1=hT1(或和T2)2=T（或2T1）1=h(T1+T2)1=h(T2+T3)近似：11T1s+1T1s运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统典型型系统控制规律选择校正成典型型系统的调节器选择和参数配合6465运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统按工程设计方法设计转速、电流反馈控制直流调速系统的调节器主要内容：系统设计对象系统设计原则系统设计步骤电流环转速环3-18 双闭环调速系统的动态结构图运动控制系统-转速电流

29、反馈控制的直流调速系统按工程设计方法设计转速、电流反馈控制直流调速系统的调节器系统设计的一般原则“先内环后外环”从内环开始，逐步向外扩展。转速、电流双闭环调速系统设计步骤：1）先设计电流调节器ACR;2）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ASR。66运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流调节器的设计电流调节器的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67运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流环结构图的简化忽略反电动势的动态影响，令E0。1TmTl近似条件：ci 368运动控制系

30、统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流环结构图的简化等效成单位负反馈系统691 13 TsToi近似条件：ci 运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流环结构图的简化小惯性环节近似处理其中： Ti =Ts +Toi70运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流调节器结构的选择按稳态要求：电流无静差理想的堵转特性典型I型系统按动态要求：主要因素限制电枢电流的超调(突加给定时)次要因素对电网电压波动及时抗扰综上所述，选用典型I型系统。71运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流调节器结构的选择电流环的控制对象72Wobj(s) =Ks / R(Tls+1)(Tis+1)特点：

31、双惯性环节，且Tl Ti。校正目标：典型型系统Ki(is+1)isACR结构： WACR(s) =运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流调节器的参数计算电流环开环传递函数为Wopi(s) =Ks / R(Tls+1)(Tis+1)Ki(is+1)is选择i = Tl，用调节器零点消去控制对象中大的时间常数极点。=KiKs / Rs(Tis+1)=KIs(Tis+1)KIId(s)+ci1T i20dB/dec40dB/decL/dBs0s(T is+1)a)b)Ui*(s)3-20 校正成典型型系统的电流环(a)动态结构图 (b)开环对数幅频特性73R Tl2Ks Ti运动控制系统-

32、转速电流反馈控制的直流调速系统电流调节器的参数计算在一般情况下，希望电流超调量i 5%，可选KITi = 0.5 ( = 0.707) ，则12TiKI =ci =)(=TlR2KsTiKIiRKsKi =注意：1）根据实际系统要求的跟随性能指标选择KI ；2）若对电流环抗扰性能有具体要求，需校验。74Ki =运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流调节器的实现Ui*电流给定电压；Id电流负反馈电压；Uc电力电子变换器的控制电压。75R0Coi14Toi =ACR电路参数RiR0i = RiCi+R02R02RiCiUc+RbalR02CoiR02CoiAUi*Id运动控制系统-转速电

33、流反馈控制的直流调速系统转速调节器的设计转速调节器的设计分为以下几个步骤：1）电流环的等效闭环传递函数2）转速环结构图的简化3）转速调节器结构的选择4）转速调节器的参数计算5）转速调节器的实现76Ui (s)/s+1KITi 2运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流环的等效闭环传递函数化简电流环转速环中的一个环节电流环闭环传递函数为：=s+11KI1s +KIKIs(Tis+1)1+s(Tis+1)Wcli(s) =Id(s)*11KI1 KI3 Ti近似条件：cn 77s+1运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统电流环的等效闭环传递函数=Id(s)Ui*(s)1/1KIWcl

34、i(s)原来是双惯性环节的电流环控制对象，近似地等效成只有较小时间常数1/KI的一阶惯性环节。物理意义:电流环的闭环控制改造了控制对象，加快了电流的跟随作用。局部闭环（内环）控制的一个重要功能78运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速环结构图的简化ASRRCeTms1/(1/KI)s+1Id(s)n(s)Un *(s)Tons+1小惯性环节的近似处理及等效成单位反馈系统Tons+1Ui * (s)IdL(s)电流环+Ton=Tn1KI79Kn( ns+1) ns运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速调节器结构的选择PI调节器按稳态要求：转速无静差在负载扰动作用点之前必须有一

35、个积分环节典型型系统ASR结构： WASR(s) =80运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速调节器结构的选择=Wn(s) =KnR( ns+1)nCeTms2(Tns+1)R/CeTms(Tns+1)Kn( ns+1)nsASR转速环开环传递函数为Wobj(s)=KN (ns+1)s2(Tns+1)81运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速调节器的参数计算转速调节器的参数包括Kn和n。按照典型型系统的参数关系，得n = hTnh+12h2T 2nKN =Kn =(h+1)CeTm2hRTn根据动态性能要求选择中频宽 h。若无特殊要求时，一般可选h = 5。82Kn =Un

36、运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速调节器的实现Un*转速给定电压；n转速负反馈电压；Ui*调节器的输出为ACR的给定电压。83TonR0Con14=n = RnCnASR电路参数RnR0+R02R02RnCnRbalConR02ConR02A*nUi*n (Idm IdL)t2 CeTmn* 2h KnUnTn(Idm IdL)R h+1 Uim IdL+TonKI运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速调节器退饱和时转速超调量的计算 t0, t2 ，ASR饱和非线性，转速开环；t = t2，n = n* ，Id Idm。n Id*IdmIdLOt0t2tnmaxdn Rdt CeTm* ( )Kn =Tn =(h+1)CeTm2hRTn184n运动控制系统-转速电流反馈控制的直流调速系统转速调节器退饱和时转速超调量的计算t