直流电机的调速

第一节概述第四章直流电动机调速系统

优点：直流电动机具有良好的起动、制动和调速特性，宽范围内无级调速应用场合：对电动机的调速性能要求较高的生产设备中一、基本结构：定子：定子磁场由定子磁极产生。由产生磁场方式分为永磁式和他励式。永磁式磁极由永磁材料制成，他励式由冲压硅钢片叠压而成，外绕线圈，通直流电产生磁场转子：又称电枢，硅钢片叠压而成，通直流电时在磁场作用下产生电磁转矩带动负载旋转电刷与换向片：保持电磁转矩恒定方向，转子旋转方向不变。电刷与外加电源连接，换向片与电枢导体相连(a)转子主体(b)电枢钢片C）直流电机的定子二、永磁直流电机的工作原理永磁直流电动机结构图通有直流电的电枢（转子）在恒定磁场的作用下，受到电磁转矩的驱使，带动负载旋转。1、转矩平衡方程式：

永磁电机中、是常数，又写为

电磁转矩、负载转矩与转速变化的关系：动转矩〉0，加速；动转矩〈0，减速；动转矩=0，恒转速运行动转矩2、直流伺服电动机的电压平衡方程式转子在磁场中以转速n切割磁力线时，电枢反电动势E与转速n之间存在如下关系外加电压为，直流电动机的电压平衡方程式为

3、机械特性nn0OTTLUNU1U2U3nNn1n2n3调压调速特性曲线表示的是转速和转矩的关系第二节单闭环调速系统

一、调速定义

某一负载下，改变电机或电源参数来改变机械特性曲线，从而使电机转速发生变化或保持不变1、一定范围内“变速”，即电动机负载不变，转速在一定范围内变化2、保持“稳速”。即保证电机的工作速度不受外界干扰的影响而下降，使速度接近或等于原来的转速。注意：调速与转速自然变化的区别。“转速的自然变化”是指生产机械的负载转矩发生变化时，电动机的电磁转矩T要相应发生变化，电动机的转速也将随着发生变化。调速是通过人为手段改变电机参数而实现的转速变化。由机械特性可以看出，两种方法可以调节电动机的转速：

（1）调节电枢供电电压Ud；

nn0OTTLUNU1U2U3nNn1n2n3调压调速特性曲线降压调速：降低电枢外加电压的数值，使理想空载转速n0下降，导致转速下降。得到的是一组平行变化的曲线。具有调速范围宽，机械特性硬，动态性能好的优点。连续改变Ud能够实现无级调速，是目前主要的调速方法之一（2）改变电枢附加电阻Ra。nn0OTTLRaR1R2R3nNn1n2n3调阻调速特性曲线2.电枢回路串电阻调速电枢回路串入不同数值附加电阻，调节转速。外接电阻越大，电阻功耗越大，使机械特性斜率变大，负载转速降变大，导致转速下降。机械特性越软，稳定性越差，是有级调速三、调速指标（一）静态调速指标1、调速范围额定负载下，最高转速与最低转速之比称为调速范围，用D表示。

D=/指额定负载时，电力拖动系统可能运行的最高转速nmax与最低转速nmin之比。其中nmax受直流电动机转动部分机械强度与换向条件的限制，nmin受低转速时相对稳定性的限制。不同的生产机械对调速范围要求也不相同。例如：车床：D=20~120，龙门刨床：D=10~40,机床进给机构：D=5~200；轨钢机：D=3~120;造纸机：D=3~20等。对于一些经常轻载运行的生产机械，例如精密机床等，可用实际负载时的最高转速和最低转速之比计算调速范围D。2、调速的稳定性

——转差率nom---额定负载的转矩no---空载理想空载转速

S=×100%n0-nomn0

电动机的机械特性愈硬，则转差率愈小，相对稳定性愈高。生产机械调速时，为保持一定的稳定程度，要求静差率S%小于某一允许值，不同的生产机械，其允许的静差率是不同的。如：普通机床S≤30%;起重类机械S≤50%;；精密机床S≤1%～５%;精度高的造纸机S≤0.1%转差率和机械特性的硬度有关系，但又有不同之处，两条平行的机械特性，硬度一样，但转差率不同。二、动态调速指标控制系统的时间响应，从时间顺序上，可以划分为过渡过程和稳态过程。过渡过程是指系统从初始状态到接近最终状态的响应过程；稳态过程是指时间趋于无穷时系统的输出状态。研究系统的时间响应，必须对过渡过程和稳态过程的特点和性能以及有关描述这两个过程的指标进行探讨。

通常以阶跃响应来衡量系统控制性能的优劣和定义时域性能指标。系统的阶跃响应性能指标如下所述，1、跟随性能指标：在给定信号的作用下，系统输出量的变化情况可用跟随性能指标来描述。通常以输出量的初始值为零，给定阶跃信号变化下的过渡过程作为典型的跟随过程，这种情况下的动态响应也称阶跃响应。2、上客升时汉间启：指宪单位汤阶跃枕响应妖曲线c(腰t)，从县稳态垄值的10％上肤升到90％所骄需要糟的时喜间(也有做指从尿零上繁升到格稳态馒值所投需要兆的时奔间)；3、花延迟哈时间td：指缎单位岔阶跃竞响应用曲线c(碑t)上升役到其槐稳态隆值的50％所掉需要迟的时终间。4、超戚调量蚀％；始指在橡响应作过程旱中，姿超出世稳态笨值的谨最大闯偏离成量与稳嘴态值星之比吗即反映胃系统美的相防对稳枝定性畅，超筹调量翼越小松，则她相对威稳定旁性越俗好。5、峰堡值时府间tp：指像单位随阶跃妨响应飘曲线c(降t)超过内其稳艳态值吼而达贫到第湿一个描峰值瓜所需魂要的傍时间苦。6、调版节时级间ts：衡论量整垫个调灯节过剂程的减快慢考。在栏单位保阶跃扬响应底曲线下的稳很态值仿附近躬，取5％(有时色也取2％)作为住误差割带，椒响应雕曲线莫达到牙并不叔再超丽出该据误差胃带的熟最小呈时间算，称干为调界节时蕉间(或过嫁渡过违程时筑间)。调潮节时男间标似志着微过渡辜过程深结束应，系甩统的庭响应饲进入扔稳态竹过程油。7、稳瓦态误射差或：当馆时间t趋于咬无穷叔时，配系统单团位阶债跃响堪应的掩实际盲值(即稳症态值)与期醉望值烦之差鞋，一门般定漫义为答稳态榆误差捆。即上述立性能凑指标副中，台延迟沃时间东、上县升时伞间和贤峰值箩时间垄均表钥示系愁统响灶应初息始段雾的快六慢；调节汤时间代表示粘系统肺过渡船过程酿持续郑的时萝间，迹是系杰统快朵速性不的一约个指触标；超调典量反戒映系贤统响访应过轨程的莲平稳存性；稳态旦误差仪则反览映系丝式统复烂现输摔入信芹号的斩最终(稳态)精度调。2抗扰秆性能孔指标一般牺是系堡统稳宪定运奔行中序，突笛加负硬载的毕阶跃潮扰动F后的到动态龙过程围作为筐典型睁的抗彻扰过怖程，榜并定计义抗吃扰指慎标：1、动甚态降礼落△Cm肌ax%系统模稳定父运行报时，目突加载一定轧数值醋的扰柴动后遗引起小转速置的最誉大降尘落△Cm主ax%叫做棚动态目降落惕，用也输出努量的差原稳捐态值C∞1的百叫分数挨表示浩。系统逮达到片新的字稳态浩降落C∞2，喉（C∞2-C∞1）为稳普态降云落。奶一般办动态辣降落犁大于穴稳态董降落棋。2、恢复对时间tf从阶窃跃扰存动开扫始，置到进祥入稳构态值旋的±5馋%或±2风%的区岸域内葬为止受的时厕间3、振饥荡次乌数k在恢滴复时纽奉间内榜输出动量在誓稳态顺值上米下摆村动的劲次数才，代遮表系鸽统的援稳定沈性和镜抗扰芽能力只强弱根据乓前面眯分析干，调矿压调合速是速直流瞧调速雨系统沃的主房诚要方孟法，冶而调位节电惭枢电夹压需嫩要有坚专门轨向电霸动机漫供电姨的可控喝直流嚼电源。三、扶直流旺调速拉用可件控直量流电浪源的将种类政：（1）旋径转变椒流机剖组。用交俘流电汉动机精和直蜡流发继电机首组成奴机组薄，以获墙得可烂调的念直流宜电压葬。（2）静译止可付控整杠流器榴。用静穿止的箭可控希整流邮器，惠如汞决弧整订流器和煤晶闸金管整牌流装枪置，聪产生派可调师的直流鹿电压过。（3）直载流斩宋波器怀或脉蔬宽调绪制变乱换器乌。用恒袄定直绳流电格源或砍不可控挪整流齐电源骨供电寄，利祖用直劲流斩烤波或局脉宽趟调制蝇的方须法产边生可调篇的直桨流平车均电折压。第二碌节伴反蛾馈控白制闭辰环直巴流调锄速系搂统的嫂稳态健分析本节祥提要开环志调速挡系统蜡及其征存在药的问存题闭环丛调速钱系统问的组霞成及宁其静近特性开环依系统挡特性制和闭声环系清统特窝性的索关系反馈标控制位规律限流筋保护——电流静截止丹负反侮馈0、开环按控制击系统工作央原理：采册用调腿压调辱速的米直流爬调速途开环签控制焦系统崇框图裤。改步变参地考电零压的刷大小晒，改低变控劲制角肚，从辞而改体变晶梢闸管盆的整是流输怠出电世压效，即寇电枢道电压首，从狂而达睁到调更速的夫目的蛮。调压兵调速竟开环锤控制滩系统掠框图应用央场合械：开浓环系挎统只哨适用窗用于剃对调稠速精传度要塘求不高的葡场合开环争系统毅的吊缺点侍：控制犹电压激与输侦出转绍速之舱间只升有顺向作用凝而无反向联系滨，即鞠控制裁是单方裙向进行育的，晕输出弱转速询并不寸影响蜜控制辫电压裂，控妇制电视压直卧接由厚给定旅电压牢产生调。龙门逼刨床爪：刀具互切入德工件糊和退瓜出工虽件时周为避跨免刀倚具和借工件扛碰坏匪，有殿调节栋速度驾的要舞求；由于结毛坯修表面忌不平肌，加蜘工时使负载庭常有坟波动淡，为离了保赵证加凉工精水度和富表面临光洁芦度，吩不允迟许有栋较大钱的速萝率变德化。某龙伐门刨痒床工夜作台西拖动蝇采用旷直流逆电动庆机，究其额险定数暂据如陶下：60们kW，22洁0V，30鸡5A，10麦00市r/施mi旋n，采用V-雨M系统锤，主海电路举总电盯阻R=0艰.1私8,电动绵机电依动势纺系数Ce=0螺.2谢V·mi飘n/碑r。如素果要残求调发速范窗围D=佛20，静差成率s≤5%，①采用化开环器调速宏能否捷满足谣？②若要吓满足谣这个忆要求招，系辽统的剑额定陈速降屈最多捕能有称多少百？实例毛：解题披思路:先求墙出速字度降辟落再根总据求在锄最高阅转速住时的纱静差挥率s解纽奉当电闹流连钟续时絮，V-垦M系统鹿的额隶定速筹降为开环乏系统刻机械桃特性嫂连续殿段在易额定俘转速键时的赌静差滤率为这已谦大大谱超过副了5%的要鬼求，它更不洞必谈碰调到赖最低蹦速。如果言要求D=暑20，s≤5%开环纹调速赌已不疏能满胡足要沙求，影原因企所在哈：负载电流在回路电阻上的压降太大，电流的稍微变化将引起很大的电压变化，从而转速改变。如何控制转速量的变化呢？二、倒开环摔系统撑存在帐的问漂题开环妇系统帽只适叠用用南于对妖调速孙精度美要求杏不高认的场估合，然但许押多需涨要无表级调临速的染生产亦机械婆为了瞒保证聪加工披精度领，常营常对攻调速野精度士提出滚一定弦的要梳求，净这时鞠，开齐环调醋速已柱不能谅满足责要求唱。解决暖思路石：引入箱反馈雹控制远思想弦（提鸦出闭凉环的厦必要锤性）反馈吃的手编段为了泊克服疫开环捧系统律的缺路点，面必须痕采用互带有负反拖馈的闭卸环系雕统。学在闭撑环系傻统中善，把殃系统息的输虫出量技通过森检测巩装置猪（传黎感器机）引椅向系前统的唐输入矿端，自与系赶统的阶输入倦量进素行比仅较，皂从而怀得到禾偏差象信号刺。利盐用此勒偏差蒜信号始通过客控制仆器（酒调节蹄器）建产生准控制凭作用捐，自敞动纠昏正偏度差。伙因此亡，闭削环控讽制系巾统具税有提灾高系谦统抗挡扰性盗，改宏善控易制精絮度的塞性能般，广宫泛用往于各痰类自赌动调疲节系丛统中佛。开环父调速详系统版存在急的问剑题闭环剖调速冰系统爪提出渴的必踏要性闭环稀调速雪系统令的组巷成及膜其静城特性反馈决控制晨规律本次缺课主揪要解退决的领问题闭环毒系统录的设艇计思要路开环磁系统老结构物框图闭环系统结构框图（一锹）售系统滨组成三、和闭环桑调速缸系统隔的组运成及椒其静骆特性（泽二）扰闭环翠系统轰的静继特性设方程假定避：1）忽挠略各挑种非贫线性彻因素颤，假低定系硬统中花各环节的萍输入燃输出营关系鸡都是滋线性箱的，骂或者对只取其惩线性计工作剥段。2）忽沙略控瓣制电嘱源和感电位黄器的田内阻开环耍机械愤特性依：开环机械特性曲线闭环放静特却性方痰程：转速膜负反牺馈直淘流调申速系惩统中伍各环档节的俯稳态仓关系柱如下：比较环节

放大器触发和整流装置

电机端电压方程测速反馈环节

电动利机环叠节从上蔽述六顽个关榴系式得中消沾去中豆间变漂量，跃整理予后，才即得桂转速面负反僻馈闭与环直炒流调秆速系绘统的刷静特待性方邀程式静特躬性方赖程式中K为闭叛环系粮统的框开环婚放大胆系数输（增筛益）Ⅰ闭环树系统淋的稳旺态结弯构框朱图Ⅱ只考并虑给显定作王用驱时的尘闭环聚系统只考士虑扰势动作蛛用-IdR时的卡闭环氏系统U*nKpKs

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1/Ce-IdRnUd0+-E利用袭叠加乞原理土得注意闭环掉调速野系统趣的静耍特性茧表示伯闭环锻系统含电动宅机转难速与财负载鞠电流宵（或爷转矩鞠）间土的稳倡态关信系，祝它在反形式帽上与婶开环腔机械拉特性便相似啊，但搭本质谈上却胆有很柳大不毙同，营故定策名为腔“静特买性”，于以示里区别。Id闭环辞静特血性n开环汪机械极特性0Id1Id3Id2Id4OABCA′DUd4Ud3Ud2Ud1闭环加载开环加载四、抽开环津系统鸭机械帖特性港和闭蚁环系怎统静卸特性晒的关原系系统挺的开志环机忙械特抱性为而闭狭环时扛的静兄特性罢可写视成（1）闭班环系裹统速汇降小,静特启性硬

它们的关系是在同串样的增负载崭扰动宏下，底两者欧的转甜速降膊落分报别为（2）系来统的岁静差喷率小,稳速南精度励高开环和闭环系统的静差率分别为（3）当运要求钟的静解差率滋一定醒时，睁闭环禁系统绩可以梨大大丛提高杠调速抱范围敢。则得（4）要取劝得上招述三江项优挨势，像闭环异系统败必须悼设置宋放大祸器。上述溜三项添优点漠若要固有效闻，都没取决跌于一椅点，筝即K要足听够大逐，因穿此必穿须设碧置放身大器刑。如果电动机的最高转速都是，而对最低速静差率的要求相同，那么：结论危：闭环光调速替系统讲可以产获得旨比开薪环调歇速系有统硬六得多欧的稳牛态特惠性，育从而搅在保谈证一艺定静不差率迎的要康求下供，能窑够提补高调林速范渐围，票为此悦所需承付出沈的代锁价是雁，须梦增设邻电压鹿放大讽器以浑及检陷测与逗反馈村装置喂。降低吐速降惧的实忧质是丧什么?转速面单闭骑环调钉速系仅统结雕构图系统炊调节喇过程0闭环静特性开环攀机械麻特性0Id1Id3Id2Id4OABCA′DUd4Ud3Ud2Ud1n闭环灯系统屠能够浮减少降稳态聋速降性的实漆质在冬于它伴的自茫动调氧节作双用，喉在于索它能视随着牛负载亡的变讨化而衬相应锯地改萄变电誓枢电抚压，筛以补束偿电建枢回梅路电监阻压虫降。闭环槐系统某减小达速降嗽的物糕理意株义在上箱例中岗，龙油门刨筋床要券求,D=浆20，s训≤5%，已知Ks=愤30，=牛0.室01衰5V·mi疗n/鱼r，Ce=匀0.猫2V·mi公n/策r,采用乳闭环旅系统,如何灯设计虑放大牙器以访满足霞此要项求？例题思路:根据解略在上滚例中墨已经肢求得Δnop=筑27形5盟r/趁mi贷n但为拦了满原足调认速要待求，须有Δncl=常2.浴63委r驰/m吓in根据可得即只真要放折大器舌的放壤大系耳数等露于或衣大于46，闭艰环系似统就跃能满邪足所毅需的闻稳态忽性指法标。又根据（1）具靠有比究例调化节器痒的闭登环系萍统是梁有静陵差有静怒差与都无静监差的延概念因为盯闭环完系统消的稳披态速皇降为五、均单闭掌环调民速系壤统基殿本性撒质（2）抵薯抗扰绸动,服从田给定扰动—除给订定信喘号外辞，作姨用在朗控制着系统怨各环革节上扯的一鹊切会苍引起预输出诵量变嗽化的惨因素朗都叫刚做“泛扰动遇作用茂”。只有K不=，才贫能使nc约l=叉0，无衰静差此。而K钢≠,有静炒差调养速系醉统。扰动牌作用也与影目响闭环末调速售系统帝的给群定作际用和皂扰动味作用励磁变化Id变化电源波动Kp变化电阻变化检测误差KpKs

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1/CeU*nUcUiIdEUd0Un++--RRC-Uco培mIdRs-Uco出m-++静特竞性方糟程与蛋特性唯曲线由上常图可嚼写出赌该系毁统两陵段静别特性蓄的方寇程式财。当Id≤Idc蒙r时，疏电流卡负反桑馈被记截止症，静腰特性招和只居有转查速负希反馈跪调速劫系统嗓的静迹特性杏式相鞭同，昼现重最写于甘下当IdIdc圣r时，万引入秆了电帮流负岭反馈恭，静丈特性给变成Idb滴lIdc然rn0IdOn'0AB带电切流截挽止负边反馈探单闭揪环调赴速系纤统的饺静特道性DC静特侵性的违两个哀特点（1）电治流负装反馈跃的作积用相坐当于封在主浮电路抖中串找入一猴个大吼电阻KpKsRs，因而劲稳态活速降赖极大制，特染性急柏剧下期垂。（2）比认较电恳压Uco孤m与给梦定电厘压Un*的作所用一钢致，倘好象络把理顽想空岁载转管速提虑高到这样秋的两欠段式经静特丽性常蜂称作劣下垂葬特性岗或挖贞土机础特性刊。当醉挖土聚机遇窃到坚丢硬的晶石块康而过礼载时猎，电斜动机县停下只，电代流也习不过监是堵昼转电决流，大在静豆特性叮方程脊式中蛙，令n=翻0，得一般KpKsRs>>R，因此电流赚截止林负反第馈环城节参况数设异计Idb匹l应小真于电岁机允消许的巩最大俱电流腊，一魔般取Idb体l=（1.搬5~伞2）IN从调见速系蠢统的卧稳态歼性能疾上看属，希听望稳接态运观行范依围足沙够大请，截剑止电漠流应配大于翠电机豆的额滚定电丸流，感一般需取Idc刃r≥（1.粒1~赛1.完2）IN第三狐节反馈鹅控制桑闭环间调速切系统效的敞动态逐分析个及稳仪定性陆分析1、额民定励诉磁下逢直流槐他励华电动款机的狗数学床模型震及动结态结闭构图电枢毯回路牌传函电枢尿回路感电压威平衡蜻方程割为一偶闭维环调供速系惕统动男态数逼学模驱型进行烛拉氏刑变换栋得电动抄机传达动系测统传虏函电动卫机传竟动系停统运留动方雄程式素为对上景式两究端取众拉氏泛变换槐得Id(s)IL(s)E(龟s)n(服s)Ud0(s捐)--将上水面两翻环节草输入桂输出锡量连迟接起释来。颗并考鸽虑即可唯得到暗额定杰励磁率下他叹励直扬流电止动机递动态险结构蔬图干扰蝴量团的综马合点辉前移尚，化前简得IL(s)n(朗s)Ud0(s您)-2、触礼发器逼和晶芬闸管暂整流田装置体数学屠模型俩及动现态结疼构图晶闸熄管触柏发导验通后耐，在皇尚未谣关断灯之前采，改亿变控膏制电灾压Uct的值冒，但拿整流盾电压疲的瞬宏时波那形和似角赢并不遗能立终即跟果随Uct的变圾化，谢通常正把这露个滞芝后时迹间称韵作整薯流装寒置的抗失控出时间撒，用Ts来表脆示。u2udUctta10Uc1Uc2a1tt000a2a2Ud0铸1Ud0辞2TSOOOO晶闸仇管触甘发与虾整流页失控慨时间独分析晶闸拔管触乒发与惭整流诊装置搜的失菠控时终间晶闸丽管触垃发器租和整妄流装耗置输饲入输硬出关歉系为两端顺进行笑拉氏疫变换漂得晶闸大管触甜发器昌和整扛流装获置动搞态结戴构图葵为UctUd03、比薯例放榨大器岂传函雄（输垒出响却应可妹认为即是瞬纤时变少化的敏）4、测缺速发淹电机晒传函例（输短出响追应可川认为勇是瞬拥时变隙化的汪）将上悼述四斩个环网节按注系统糠中的助相互条关系擦连接酿在一算起，奖便得垄到单横闭环乒调速冻系统大动态皮结构鸭图。IL(s)n(s)Ud0(s)-Uct单闭成环调片速系黎统动党态结越构图令蛇得孝闭环深系统迟传函倍为：二免闭眠环调历速系咏统稳惊定性摧分析系统皂闭环费传函性特征就方程策为由劳蛙斯判债据，下得系蒜统的许稳定悟条件篇为上式访表明闲：在恰系统第参数Tm、TL、Ts确定怨的前竹提下会，从称动态低稳定浙性考僚虑，柜闭环萄系统们的开炉环放晋大系总数K必须唤满足袭上式晋，K超过垃此值絮，系弯统将桐不稳商定。绒按静菠态调卧速指衡标确篇定的K值还取必须懂按动烦态稳合定性怜进行薪验算烤。当切二者姨发生父矛盾巾时，时还要辅采取泰动态独校正窑措施兼加以软改造河。第四榴节比例姨积分场控制挑规律肾和无筛静差征调速罢系统前节巷主要量讨论松，采浸用比售例（P）放大屿器控馅制的锦直流产调速跌系统些，可候使系愁统稳箩定，乔并有横一定皮的稳扎定裕固度，贵同时的还能月满足录一定杂的稳忆态精辫度指护标。驻但是联，带质比例机放大望器的更反馈信控制稼闭环砌调速鹅系统担是有齿静差捉的调蓝速系廊统。本节挥将讨施论，煎采用躁积分果（I）调节厚器或钓比例浩积分韵（PI）调节穷器代扒替比罩例放泄大器南，构洗成无锈静差内调速伶系统斤。本节粱提要问题饰的提猛出积分歪调节高器和司积分蓄控制必规律比例愁积分愿控制暴规律无静慎差直妥流调灭速系愈统及疗其稳棕态参使数计度算问题鲜的提默出如前刻，采惨用P放大迟器控续制的蓬有静斩差的毯调速男系统科，Kp越大拌，系吴统精疯度越仆高；偏但Kp过大石，将某降低绘系统哑稳定她性，宰使系攀统动晒态不雄稳定千。进一展步分御析静翅差产挥生的杜原因尿，由锣于采聪用比华例调侵节器孟，临转速选调节槽器的椒输出冷为Uc=KpUnUc寇0，电动愚机运且行，吵即Un抖0；Uc=颠0，电动涛机停样止。因此明，在助采用比例森调节呈器控是制的狼自动系统固中，专输入蔽偏差笋是维拘系系熄统运魔行的岛基础哈，必构然要斧产生甚静差周，因轨此是有静箩差系锯统。如果昆要消在除系截统误箩差，突必须柿寻找瓶其他稳控制狼方法哲，比锈如：采用志积分（In辣te双gr农at谅io苦n）调节毁器或援比例弦积分缓（PI）调节波器来篮代替妈比例昌放大旅器。一滋积分氏调节史器和棋积分俯控制钞规律1.积分直调节绝器如图横，由灾运算签放大吗器可熟构成务一个宏积分臣电路徒。根嘉据电糊路分兽析，挎其电宋路方约程++CUexRba典lUinR0+A图1-悄43积分栏调节监器a)原理汽图ii方程域两边汗取积别分，圆得(1急-3满2)式中—积分时间常数。当初始值为零时，在阶跃输入作用下，对式（1-32）进行积分运算，得积分调节器的输出(1欣-3辰3)UexUinUex羞mtUinUexOb)阶跃肉输入稼时的设输出川特性Φ(ω)ωL/队dBOL(ω)-2底0d殊B1/ωΦO-π大/2c)那B辈od锐e图积分编调节圣器2.积分脊调节漫器的采特性3.积分育调节鸽器的板传递兼函数积分尾调节梨器的斑传递稼函数退为(1规-3肥4)4.转速面的积壮分控册制规呆律如果丘采用抹积分义调节江器，爹则控荷制电贺压Uc是转肉速偏舌差电模压Un的积激分，良应有如果淋是Un阶跃耳函数唉，则Uc按线膊性规寻律增野长，择每一樱时刻Uc的大辅小和Un与横据轴所卡包围仇的面唯积成耗正比倡，如下纹图a所示捉。积分照调节躺器的拼输入穷和输却出动内态过素程a)阶跃鼓输入b)一般唱输入输入族和输册出动理态过躺程图b绘出历的Un是负璃载变傲化时乡丰的偏续差电劳压波蚕形，谣按照Un与横括轴所华包围这面积草的正缠比关莲系，许可得畜相应箱的Uc曲线烘，图洪中Un的最胸大值恢对应棒于Uc的拐巨点。若初绒值不绝是零室，还未应加店上初顽始电点压Uc0，则积透分式钢变成由上川图b可见蔬，在放动态兄过程糊中，顷当Un变化田时，乐只要茅其极暗性不重变，健即只肠要仍占是Un*袭Un，积分墨调节欠器的金输出Uc便一休直增量长；忽只有甩达到Un*案=Un，Un=依0时，Uc才停凝止上闭升；单不到Un变负越，Uc不会静下降谜。在伟这里标，值河得特麻别强挂调的寺是，侄当Un=狮0时，Uc并不均是零点，而窑是一胁个终进值Ucf；如乏果Un不再见变化线，此钢终值而便保洒持恒萄定不壤变，某这是垄积分诸控制滩的特浴点。积分鸟器的殊三个欣重要龙特性1）延缓职性积分目调节购器输湖入阶唇跃信母号时晴，输寻出按面积分歇线性风增长秀。2）积累司性只要渣积分燥调节彻器输协入信产号存幸在，直不论殖信号智大小吃如何伏变化航，积校分的贡积累刚作用裳就持身续下慌去，减只不酸过输亿出值撑上升疗速率兔不同鼻而已房诚。3）记忆延性在积撒分过瓦程中朵，如狗果输怖入信筐号变示为零者，输袄出电罢压能滚保持哀在输施入信征号改耳变前帐的瞬踪蝶时值逼，该愧电压携值就坛是充宇电电呆容C两端确的电姻压值宪，若紫要使紫输出球值下坐降，铺必须企改变丽输入蹈信号再的极叉性，叹其变绕化过工程如内图所处示。分析纵结果采用壁积分悲调节号器，受当转佛速在渡稳态肤时达询到与湾给定居转速哥一致北，系帆统仍乞有控兰制信君号，康保持事系统情稳定雹运行者，实印现无南静差圈调速肌。5.比例蚁与积缠分控象制的尊比较有静校差调柴速系予统当负鹅载转借矩由TL1突增服到TL2时，址有静公差调亩速系女统的储转速n、偏差姻电压Un和控下制电畏压Uc的变使化过柔程示此于下蹈图。突加内负载屿时绘的动庸态过嗽程无静晓差调拔速系酬统当负初载突忽增时顷，积滩分控恳制的碑无静名差调淹速系清统动把态过改程曲葱线示倘于下熔图。练在稳锅态运干行时伞，转从速偏指差电掘压Un必为挠零。就如果Un不为冻零，乞则Uc继续垄变化咏，就激不是向稳态愤了。知在突旬加负疾载引芹起动饥态速色降时洗产生Un，达到订新的铅稳态搅时，Un又恢杰复为舱零，盖但Uc已从Uc1上升踪蝶到Uc2，使电痕枢电扬压由Ud1上升抹到Ud2，以克趁服负起载电沉流增托加的柄压降朱。在这臣里，Uc的改硬变并垮非仅效仅依耕靠Un本身节，而厚是依刺靠Un在一挂段时源间内符的积理累。积分当控制梢无静冰差调就速系伍统突加返负载训时的反动态浸过程虽然口现在Un=元0，只要伸历史随上有闪过Un，其积卫分就嚷有一最定数摄值，炕足以妄产生特稳态间运行轮所需宫要的飞控制狸电压Uc。积分托控制河规律引和比槽例控题制规搅律的根本仙区别就在笋于此召。将以侧上的谊分析球归纳凳起来伞，可记得下扩述论婚断：比例点调节然器的宵输出势只取腐决于助输入挺偏差哲量的谜现状尿；而皆积分些调节学器的盒输出兄则包艇含了筛输入酒偏差夹量的衔全部谦历史会。二慕比例恩积分较控制潮规律上一理小节喇从无心静差蝴的角快度突瞒出地痒表明臂了积丛分控峡制优奇于比近例控乌制的灭地方晓，但该是另蜜一方某面，耗在控粥制的辆快速闪性上思，积巨分控蹲制却怠又不虫如比撑例控余制。如图报所示加，在羞同样乏的阶型跃输芒入作收用之树下，进比例刚调节离器的昨输出横可以避立即堡响应洋，而揉积分狂调节驶器的壤输出心却只肺能逐乳渐地准变。两种亿调节盛器特意性比洋较τ

UexUinUexmtUinUexOb)P调节器a)恳I调节富器UexUintUinUexO两种清调节绕器I/助O特性伐曲线那么扩，如寺果既凡要稳速态精秀度高问，又霞要动劣态响昆应快浮，该台怎么穗办呢汽？只彩要把庄比例碌和积观分两闻种控灰制结粘合起率来就舒行了唱，这距便是游比例农积分容控制氧。（一静）PI调节夏器在模应拟电闻子控贩制技暑术中鉴，可伏用运露算放五大器愈来实部现PI调节听器，爪其线勿路如芳图所腹示。Uex++C1RbalUinR0+AR1比例笨积分享（PI）调节愉器i0i1PI输入爷输出显关系按照摇运算药放大吗器的旷输入裕输出好关系住，可乏得式中

—PI调节器比例部分的放大系数；—PI调节器的积分时间常数。

由此可见，PI调节器的输出电压由比例和积分两部分相加而成。PI调节悔器的格传递仰函数当初务始条禾件为荐零时烘，取晌上式便两侧挠的拉滩氏变趣换，膨移项宁后，盾得PI调节关器的密传递坛函数旗。PI调节棚器输分出时茫间特镜性UexUinUex亩mtUinUexOKpiUinOtOtUcUc∆Un121+涨2图b滋P躺I调节最器的硬输入馋输出柿动态宅过程图aPI调节膝器输幅出电灯压的时正间特菠性分析臣结