第3章直流調(diào)速系統(tǒng)總復(fù)習(xí)

1、起動(dòng)電流呈矩形波，轉(zhuǎn)速按起動(dòng)電流呈矩形波，轉(zhuǎn)速按線性增長(zhǎng)。這是在最大電流線性增長(zhǎng)。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制時(shí)調(diào)速系統(tǒng)（轉(zhuǎn)矩）受限制時(shí)調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的起動(dòng)（制所能獲得的最快的起動(dòng)（制動(dòng)）過程動(dòng)）過程。 3.1 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性的組成及其靜特性n方案設(shè)想：方案設(shè)想：在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的反饋和電流負(fù)反饋以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出

2、去控制電力電子變換器控制電力電子變換器UPE。圖圖3-2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR電流調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器 TG測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī) 從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。形成了轉(zhuǎn)稱作外環(huán)。形成了轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱流調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱雙雙閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)）。）。 1. 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性n轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓決定了電的輸出限幅電壓決定了電流給定的最大值，電流調(diào)節(jié)器流給定的最大值，電流調(diào)節(jié)

3、器ACR的輸出的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓；出電壓；（1） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和n兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時(shí)，它們的輸入偏差電壓都是零。n diinnIUUnnUU*0*dmdIIUU*im*i0*nUnn(3-1) 處于處于AB段段（2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和nASR輸出達(dá)到限幅值時(shí)，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)轉(zhuǎn)速環(huán)不再產(chǎn)生影響。n雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時(shí)，電樞電流將保持最大值運(yùn)行。 dmimdIUI*2各變量的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算n雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間有下列關(guān)系

4、(3-3) (3-4) (3-5)0*nnUUnndLdiiIIUU*sdLnesdesdcKRIUCKRInCKUU/*0(1)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n是由給定電壓是由給定電壓Un*決定的決定的;(2)ASR的輸出的輸出Ui*是由負(fù)載電流是由負(fù)載電流IdL決定的決定的;(3)控制電壓控制電壓Uc的大小則同時(shí)取決于的大小則同時(shí)取決于n和和Id3.2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過程分析3.2.1 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型擴(kuò)展擴(kuò)展書書P28圖圖2-21中中c圖圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程有以下三個(gè)特

5、點(diǎn)：有以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）飽和非線性控制）飽和非線性控制 隨著隨著ASR的飽和與不飽和，整個(gè)系統(tǒng)的飽和與不飽和，整個(gè)系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)，因此不能簡(jiǎn)單處于完全不同的兩種狀態(tài)，因此不能簡(jiǎn)單地用線性控制理論來(lái)分析整個(gè)過程，也不地用線性控制理論來(lái)分析整個(gè)過程，也不能簡(jiǎn)單地用線性控制理論來(lái)籠統(tǒng)地設(shè)計(jì)這能簡(jiǎn)單地用線性控制理論來(lái)籠統(tǒng)地設(shè)計(jì)這樣的控制系統(tǒng)，只能用分段的方法分析樣的控制系統(tǒng)，只能用分段的方法分析；（2）轉(zhuǎn)速超調(diào)）轉(zhuǎn)速超調(diào) 當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR采用采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，調(diào)節(jié)器時(shí)，轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)。轉(zhuǎn)速略有超調(diào)一般是允轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)。轉(zhuǎn)速略有超調(diào)一般是允許的，對(duì)于完全不允許超調(diào)的情況，應(yīng)

6、采許的，對(duì)于完全不允許超調(diào)的情況，應(yīng)采用別的控制措施來(lái)抑制超調(diào)。用別的控制措施來(lái)抑制超調(diào)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程有以下三個(gè)特點(diǎn)：有以下三個(gè)特點(diǎn)：（3）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制 對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)，在電動(dòng)機(jī)允許過載能對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)，在電動(dòng)機(jī)允許過載能力限制下的恒流起動(dòng)或制動(dòng)，就是時(shí)間最力限制下的恒流起動(dòng)或制動(dòng)，就是時(shí)間最優(yōu)控制。優(yōu)控制。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程有以下三個(gè)特點(diǎn)：有以下三個(gè)特點(diǎn)：2動(dòng)態(tài)抗擾性能分析n調(diào)速系統(tǒng)，最主要的抗擾性能是指抗調(diào)速系統(tǒng)，最主要的抗擾性能是指抗負(fù)載擾動(dòng)和抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)性能。負(fù)載擾動(dòng)和抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)性能。

7、（1）抗負(fù)載擾動(dòng)n負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)之后，只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)之后，只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR來(lái)產(chǎn)生抗負(fù)載擾動(dòng)的作用。來(lái)產(chǎn)生抗負(fù)載擾動(dòng)的作用。n在設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)ASR時(shí)，要求有較好的抗擾性能指標(biāo)。時(shí)，要求有較好的抗擾性能指標(biāo)。 圖3-7 直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)抗擾作用負(fù)載擾動(dòng)（2）抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)n電壓波動(dòng)可以通過電流反饋得到比較及時(shí)的調(diào)節(jié)，電壓波動(dòng)可以通過電流反饋得到比較及時(shí)的調(diào)節(jié)，使抗擾性能得到改善。使抗擾性能得到改善。n在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速變?cè)陔p閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速變化會(huì)比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多?；瘯?huì)比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。 圖3-7 直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)抗擾

8、作用電網(wǎng)電壓擾動(dòng)1. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用n轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速很快地跟隨給定電壓變化轉(zhuǎn)速很快地跟隨給定電壓變化, 如果采用如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。n對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。n其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許的最大電流。其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許的最大電流。調(diào)節(jié)器作用總結(jié)調(diào)節(jié)器作用總結(jié)2. 電流調(diào)節(jié)器的作用n使電流緊緊跟隨其給定電壓使電流緊緊跟隨其給定電壓Ui*（外環(huán)調(diào)節(jié)器（外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。的輸出量）變化。n對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。n在

9、轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電機(jī)允許的最大在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流。電流。n當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。3.3 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.3.1 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)n控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)包括對(duì)給定輸控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)包括對(duì)給定輸入信號(hào)的跟隨性能指標(biāo)和對(duì)擾動(dòng)輸入信入信號(hào)的跟隨性能指標(biāo)和對(duì)擾動(dòng)輸入信號(hào)的抗擾性能指標(biāo)。號(hào)的抗擾性能指標(biāo)。圖3-8 典型的階躍響應(yīng)過

10、程和跟隨性能指標(biāo)%100maxCCC上升時(shí)間上升時(shí)間 峰值時(shí)間峰值時(shí)間 調(diào)節(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間 超調(diào)量超調(diào)量 圖3-9 突加擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程和抗擾性能指標(biāo)靜差靜差 恢復(fù)時(shí)間恢復(fù)時(shí)間 動(dòng)態(tài)降落動(dòng)態(tài)降落 1典型型系統(tǒng)n作為典型的作為典型的I型系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)選擇為型系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)選擇為 （3-10）式中，式中， T系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)；系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)； K系統(tǒng)的開環(huán)增益系統(tǒng)的開環(huán)增益。) 1()(TssKsW(a)閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖n典型典型型系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性的幅值為型系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性的幅值為 得到得到 (3-11)n相角裕度為相角裕度為nK值越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，截止頻率值越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，

11、截止頻率 c 也越大，相角也越大，相角穩(wěn)定裕度穩(wěn)定裕度 越小越小，快速性與穩(wěn)定性之間存在矛盾?？焖傩耘c穩(wěn)定性之間存在矛盾。n在選擇參數(shù)在選擇參數(shù) K時(shí)，須在快速性與穩(wěn)定性之間取折衷。時(shí)，須在快速性與穩(wěn)定性之間取折衷。 ccKlg20) 1lg(lg20lg20cK（當(dāng)Tc1時(shí)） 18090arctg90arctgccTT（1）動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)n典型典型型系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為型系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 （3-12）式中，式中， 自然振蕩角頻率；自然振蕩角頻率； 阻尼比。阻尼比。n 1，欠阻尼的振蕩特性，欠阻尼的振蕩特性，n 1，過阻尼的單調(diào)特性；，過阻尼的單調(diào)特性；n = 1，臨界阻尼（恰無(wú)超調(diào)的情

12、況）。，臨界阻尼（恰無(wú)超調(diào)的情況）。 n過阻尼動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，一般把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成欠阻尼，過阻尼動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，一般把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成欠阻尼， 即即 0 1。222221) 1(1) 1()(1)()(nnnclssTKsTsTKTssKTssKsWsWsWTKnKT121下面用數(shù)字定量地表示下面用數(shù)字定量地表示K值與各項(xiàng)性能指標(biāo)之間的關(guān)系值與各項(xiàng)性能指標(biāo)之間的關(guān)系參數(shù)關(guān)系參數(shù)關(guān)系KT0.250.39 0.50.69 1.0阻尼比阻尼比 超調(diào)量超調(diào)量 上升時(shí)間上升時(shí)間 tr峰值時(shí)間峰值時(shí)間 tp 相角穩(wěn)定裕度相角穩(wěn)定裕度 截止頻率截止頻率 c 1.0 0 % 76.30.243/T 0.8 1.5% 6.6

13、T8.3T69.90.367/T 0.707 4.3 % 4.7T6.2T 65.50.455/T 0.6 9.5 % 3.3T4.7T59.2 0.596/T 0.5 16.3 % 2.4T3.2T 51.8 0.786/T表3-1 典型型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系當(dāng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)當(dāng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T為已知時(shí)，隨著為已知時(shí)，隨著K的增大，的增大，系統(tǒng)的快速性提高，但穩(wěn)定性變差系統(tǒng)的快速性提高，但穩(wěn)定性變差當(dāng)要求動(dòng)態(tài)響應(yīng)快時(shí)，可取當(dāng)要求動(dòng)態(tài)響應(yīng)快時(shí)，可取 =0.5-0.6，把把K選大些選大些；當(dāng)要求超調(diào)量小時(shí)，當(dāng)要求超調(diào)量小時(shí)，可取可取 =0.8-1.0，把把K選小些；若要求無(wú)超

14、調(diào)，則取選小些；若要求無(wú)超調(diào)，則取 =1; 一般可取折中值，即一般可取折中值，即 =0.707，K=0.5/T，此時(shí)略有超調(diào)此時(shí)略有超調(diào)（ %=4.3%） 該參數(shù)關(guān)系就是西門子該參數(shù)關(guān)系就是西門子“最佳整定最佳整定”方法的方法的 “模最佳系統(tǒng)模最佳系統(tǒng)”或稱或稱“二階最佳系統(tǒng)二階最佳系統(tǒng)”。 其實(shí)這只是折中參數(shù)的選擇，無(wú)所謂最佳，真正其實(shí)這只是折中參數(shù)的選擇，無(wú)所謂最佳，真正的最佳應(yīng)依據(jù)工藝要求性能指標(biāo)而定的最佳應(yīng)依據(jù)工藝要求性能指標(biāo)而定 最適合的就是最好的最適合的就是最好的!（2）動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)）動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)n影響到參數(shù)影響到參數(shù)K的選擇的第二個(gè)因素是它和的選擇的第二個(gè)因素是它和抗擾性

15、能指標(biāo)之間的關(guān)系；抗擾性能指標(biāo)之間的關(guān)系；n典型典型型系統(tǒng)已經(jīng)規(guī)定了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分型系統(tǒng)已經(jīng)規(guī)定了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析它的抗擾性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素是擾動(dòng)作析它的抗擾性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素是擾動(dòng)作用點(diǎn)；用點(diǎn)；221TTTTm51101201301%100maxbCC27.8%12.6%9.3%6.5%tm / T2.83.43.84.0tv / T14.721.728.730.4表3-2 典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系5 . 0KT2bCFK開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出值作為最大動(dòng)態(tài)降落的基準(zhǔn)值當(dāng)控制對(duì)象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)相距較大時(shí)，動(dòng)態(tài)降落較小，但恢復(fù)時(shí)間卻拖得很長(zhǎng)當(dāng)控制對(duì)象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)相距較大時(shí)，動(dòng)態(tài)降落

16、較小，但恢復(fù)時(shí)間卻拖得很長(zhǎng)最大動(dòng)最大動(dòng)態(tài)降落態(tài)降落動(dòng)態(tài)降動(dòng)態(tài)降落時(shí)間落時(shí)間恢復(fù)時(shí)恢復(fù)時(shí)間間I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)總結(jié)：（1） 在設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)時(shí)，要考慮在設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)時(shí)，要考慮K值的選擇問題；值的選擇問題；K值越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，截止頻率值越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快，截止頻率 c 也越大，相角穩(wěn)定也越大，相角穩(wěn)定裕度裕度 越小越小，快速性與穩(wěn)定性之間存在矛盾。在選擇參數(shù)快速性與穩(wěn)定性之間存在矛盾。在選擇參數(shù) K時(shí)，須在快速性與穩(wěn)定性之間取折衷。時(shí)，須在快速性與穩(wěn)定性之間取折衷。 從表從表3-1的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T為已知時(shí)，隨著為已知時(shí)，隨著K的增大，系統(tǒng)

17、的快速性提高，但穩(wěn)定性變差；的增大，系統(tǒng)的快速性提高，但穩(wěn)定性變差； 一般可取一般可取折中值，即折中值，即 =0.707，K=0.5/T，此時(shí)略有超調(diào)（，此時(shí)略有超調(diào)（ %=4.3%），該值為西門子最佳整定參數(shù)關(guān)系。），該值為西門子最佳整定參數(shù)關(guān)系。 I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)總結(jié)：（2） 在設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)時(shí)，要考慮控制對(duì)象在設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)時(shí)，要考慮控制對(duì)象中小時(shí)間常數(shù)和大時(shí)間常數(shù)比值中小時(shí)間常數(shù)和大時(shí)間常數(shù)比值m的選擇問題；的選擇問題； 從表從表3-2的數(shù)據(jù)可知，的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)控制對(duì)象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)當(dāng)控制對(duì)象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)相距較大時(shí)，動(dòng)態(tài)降落較小，但恢復(fù)時(shí)間卻拖得很相距較大時(shí)，動(dòng)態(tài)降落較

18、小，但恢復(fù)時(shí)間卻拖得很長(zhǎng)，反映的是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和恢復(fù)時(shí)間這對(duì)矛盾的問長(zhǎng)，反映的是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和恢復(fù)時(shí)間這對(duì)矛盾的問題題2.典型型系統(tǒng)n典型典型型系統(tǒng)的開環(huán)傳函：型系統(tǒng)的開環(huán)傳函：（3-22）n典型典型II型系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)型系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T也是控制對(duì)象固有的，也是控制對(duì)象固有的，而待定的參數(shù)有兩個(gè)：而待定的參數(shù)有兩個(gè)： K 和和 。 定義中頻寬：定義中頻寬：(3-23)n中頻寬表示了斜率為中頻寬表示了斜率為20dB/sec的中頻的寬度，是的中頻的寬度，是一個(gè)與性能指標(biāo)緊密相關(guān)的參數(shù)。一個(gè)與性能指標(biāo)緊密相關(guān)的參數(shù)。) 1() 1()(2TsssKsW2111ThTn =1點(diǎn)處在點(diǎn)處在-40dB/dec

19、特性段，可以看出特性段，可以看出n20lgK=40(lg 1lg1)+20(lg c-lg 1)=20lg 1 c(3-24)n系統(tǒng)相角穩(wěn)定裕度為系統(tǒng)相角穩(wěn)定裕度為n比比T大得越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度就越大大得越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度就越大。cK1TTccccarctanarctanarctanarctan180180) 1() 1()(2TsssKsWn (3-25) (3-26)n在確定了h之后，可求得 (3-29) (3-30)122hhc211hchT222112221111111()()2222chhhhKhhTh T 1+ 2=2 c采用采用“振蕩指標(biāo)法振蕩指標(biāo)法”中的閉環(huán)幅頻特性峰值最小

20、中的閉環(huán)幅頻特性峰值最小準(zhǔn)則，可以找到和兩個(gè)參數(shù)之間的一種最佳配合。準(zhǔn)則，可以找到和兩個(gè)參數(shù)之間的一種最佳配合。最佳頻比需滿足：最佳頻比需滿足：因此，因此，h的選取是二階系統(tǒng)系能指標(biāo)的關(guān)鍵！的選取是二階系統(tǒng)系能指標(biāo)的關(guān)鍵！令令c處于處于1和和2的中心的中心 h 3 4 56 7 8 9 10 tr / Tts / T k 52.6% 2.412.15 3 43.6% 2.65 11.65 237.6% 2.85 9.55 2 33.2% 3.0 10.45 129.8% 3.1 11.30 127.2% 3.2 12.25 125.0% 3.3 13.25 1 23.3% 3.35 14.20

21、 1表3-4 典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)(按Mrmin準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系)h=5的調(diào)節(jié)時(shí)間最短，此外，的調(diào)節(jié)時(shí)間最短，此外，h減小時(shí)，上升時(shí)間快，但減小時(shí)，上升時(shí)間快，但h減小時(shí)，超調(diào)量減小時(shí)，超調(diào)量確增大，系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。把各項(xiàng)指標(biāo)綜合起來(lái)看，以確增大，系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。把各項(xiàng)指標(biāo)綜合起來(lái)看，以h=5的動(dòng)態(tài)跟隨性的動(dòng)態(tài)跟隨性能比較適中。能比較適中。 （控制結(jié)構(gòu)和擾動(dòng)作用點(diǎn)如圖3-15所示，參數(shù)關(guān)系符合 準(zhǔn)則）minrM h 3 4 56 7 8 9 10 Cmax/Cbtm / T tv / T 72.2% 2.4513.60 77.5% 2.70 10.4581.2% 2.85 8.80

22、84.0% 3.00 12.9586.3% 3.15 16.8588.1% 3.25 19.8089.6% 3.30 22.80 90.8% 3.40 25.85表3-5 典型型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系h值越小，值越小， 也越小，也越小，tm和和tv都短，因而抗擾性能越好。都短，因而抗擾性能越好。但是，當(dāng)?shù)?，?dāng)h5時(shí)，由于振蕩次數(shù)的增加時(shí)，由于振蕩次數(shù)的增加,h再小，恢復(fù)時(shí)間再小，恢復(fù)時(shí)間tv反而拖長(zhǎng)了。反而拖長(zhǎng)了。 因此，因此，h=5 是較好的選擇，這與跟隨性能中調(diào)節(jié)時(shí)間是較好的選擇，這與跟隨性能中調(diào)節(jié)時(shí)間ts最短的條件一致。最短的條件一致。bCC/maxCb = 2FK2T 為輸

23、出為輸出C在在2T時(shí)間內(nèi)的累加值時(shí)間內(nèi)的累加值II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)總結(jié)：（1） 典型典型II型系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)型系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T是控制對(duì)象固有的，所以關(guān)鍵需是控制對(duì)象固有的，所以關(guān)鍵需確定的參數(shù)有兩個(gè)：確定的參數(shù)有兩個(gè)： K 和和 ； 根據(jù)根據(jù)“振蕩指標(biāo)法振蕩指標(biāo)法”中的閉環(huán)幅頻特性峰值最小準(zhǔn)則：中的閉環(huán)幅頻特性峰值最小準(zhǔn)則： ) 1() 1()(2TsssKsW2212hKh T；式（3-30）hT；式（3-29）因此中頻寬因此中頻寬h的選取是二階系統(tǒng)系能指標(biāo)的關(guān)的選取是二階系統(tǒng)系能指標(biāo)的關(guān)鍵鍵II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)總結(jié)：（2）從動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)看）從動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)看h的作用：的作用： 根據(jù)表

24、根據(jù)表3-4數(shù)據(jù)可知：數(shù)據(jù)可知：h=5的調(diào)節(jié)時(shí)間最的調(diào)節(jié)時(shí)間最短，此外，短，此外，h減小時(shí)，上升時(shí)間快，但減小時(shí)，上升時(shí)間快，但h超超調(diào)量增加，系統(tǒng)不穩(wěn)定性增加；調(diào)量增加，系統(tǒng)不穩(wěn)定性增加； 把各項(xiàng)指標(biāo)綜合起來(lái)看，以把各項(xiàng)指標(biāo)綜合起來(lái)看，以h=5的動(dòng)態(tài)跟的動(dòng)態(tài)跟隨性能比較適中。隨性能比較適中。II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)總結(jié)：（3）從動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)看）從動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)看h的作用：的作用： 根據(jù)表根據(jù)表3-5數(shù)據(jù)可知：數(shù)據(jù)可知：h越小，最大動(dòng)態(tài)降落和最大越小，最大動(dòng)態(tài)降落和最大動(dòng)態(tài)降落時(shí)間都短，因而抗擾性好。（動(dòng)態(tài)降落時(shí)間都短，因而抗擾性好。（與跟隨性中與跟隨性中h越小超調(diào)量大，穩(wěn)定性差矛盾越小超調(diào)

25、量大，穩(wěn)定性差矛盾），），當(dāng)當(dāng)hTi，選擇，選擇i= Tl ，用調(diào)節(jié)器零點(diǎn)消去控，用調(diào)節(jié)器零點(diǎn)消去控制對(duì)象中大的時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)，制對(duì)象中大的時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)， ) 1() 1(/)(sTsKsTsRKKsWiIiisiopi) 1)(1(/) 1()(sTsTRKssKsWilsiiiopi電流環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)isisIilK KK KKRT R其中n希望電流超調(diào)量希望電流超調(diào)量 i 5%，選，選 =0.707， KI T i =0.5，則，則iciITK21n模擬式電流調(diào)節(jié)器電路 U*i 電流給定電壓；電流給定電壓； Id 電流負(fù)反饋電壓；電流負(fù)反饋電壓； Uc 電力電子變換器的控

26、制電壓。電力電子變換器的控制電壓。圖3-21 含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器00iiiiRKRKRR/iiiiiiR CCR00414oioioioiTTR CCR(3-53) (3-54) (3-55) 2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)111)()()(*sKsWsUsIIcliid)()()(*sWsUsIcliid111)1(1)1(/)()()(2*sKsKTsTsKsTsKsUsIsWIIiiIiIidcli111)(sKsWIcli111)()()(*sKsWsUsIIcliid仍忽略了反電動(dòng)勢(shì)仍忽略了反電動(dòng)勢(shì)E對(duì)電流環(huán)的影響對(duì)電流環(huán)的影響n把時(shí)間常數(shù)為把時(shí)間常數(shù)為 1 / KI 和和 Ton 的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并onInTKT1其中11111sTsKsTnIonn轉(zhuǎn)速環(huán)的控制對(duì)象是由一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性轉(zhuǎn)速環(huán)的控制對(duì)象是由一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)組成，環(huán)節(jié)組成，IdL(s)是負(fù)載擾動(dòng)。是負(fù)載擾動(dòng)。n系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差：系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差：ASR采用采用PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器nASR采用采用PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器ssKsWnnnASR) 1()(（3-61） Kn 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； n 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 需