轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

1、雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)簡介1.1VM系統(tǒng)簡介晶閘管一電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱 V M系統(tǒng)），其簡單原理圖如圖1。圖中VT是 晶閘管的可控整流器，它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等 類型。優(yōu)點(diǎn)：通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT的控制電壓來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流 電壓從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。缺點(diǎn)：1.由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕辉试S電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。2 元件對過電壓、過電流以及過高的 du/dt和di/dt都十分敏感，其中任一指 標(biāo)超過允許值都可能在很短時(shí)間內(nèi)損壞元件。因此必須有可靠的保護(hù)裝置和符合要求的散熱條件，而且在選擇元件時(shí)還應(yīng)有足 夠的余量。1.2轉(zhuǎn)速控制的要

2、求和調(diào)速指標(biāo)任何一臺(tái)需要控制轉(zhuǎn)速的設(shè)備，其生產(chǎn)工藝對調(diào)速性能都有一定的要求。歸納起 來，對于調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求有以下三個(gè)方面：1） 調(diào)速一一在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔地（有級(jí)）或平滑地（無 級(jí)）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；2） 穩(wěn)速 以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過大 的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；3）加、減速一一頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不 宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起、制動(dòng)盡量平穩(wěn)。1.3直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)根據(jù)各類典型生產(chǎn)機(jī)械對調(diào)速系統(tǒng)提出的要求， 一般可以概括為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)速 指標(biāo)。靜態(tài)調(diào)速指標(biāo)要求電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)能在最高轉(zhuǎn)速和最

3、低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)速，并且要求在不同轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，速度穩(wěn)定；動(dòng)態(tài)調(diào)速指標(biāo)要求系統(tǒng)啟動(dòng)、制動(dòng)某一1，6?？於椒€(wěn)，并且具有良好的抗擾動(dòng)能力?？箶_動(dòng)性是指系統(tǒng)穩(wěn)定在 轉(zhuǎn)速上運(yùn)行時(shí)，應(yīng)盡量不受負(fù)載變化以及電源電壓波動(dòng)等因素的影響 一、靜態(tài)性能指標(biāo)生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，提供的最高轉(zhuǎn)速nmaX與最低轉(zhuǎn)速"min之比，稱為調(diào)速范圍，用符號(hào) D表示nminn max(22)2).靜差率靜差率是用來表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化的程度，用系數(shù)s來表示。具體是指電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)，在一條機(jī)械特性線上，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載由理想空載增加到額定值 時(shí)，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落八ned與理想空載轉(zhuǎn)速n。之比，用百

4、分?jǐn)?shù)表示為(23)"：ned越小，靜差率就越小，轉(zhuǎn)速S 二10%仏 1 0%顯然，機(jī)械特性硬度越大，機(jī)械特性硬度越大， 的穩(wěn)定度就越高。然而靜差率和機(jī)械特性硬度又是有區(qū)別的。兩條相互平行的直線性機(jī)械特性的靜 差率是不同的。對于圖2 1中的線1和線2,它們有相同的轉(zhuǎn)速降落"：ned1 ="：ned2， 但由于n。2 “n。1，因此毎S1。這表明平行機(jī)械特性低速時(shí)靜差率較大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性就越差。在1000r/min時(shí)降落10r/min，只占1%;在100r/min時(shí)也降落10r/min， 就占10%;如果n0只有10r/min，再降落10r/min時(shí)，電動(dòng)機(jī)就停止

5、轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速全都 降落完了。由圖2 1可見，對一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)來說，如果能滿足最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行的靜差率s，那么，其它轉(zhuǎn)速的靜差率也必然都能滿足。圖2 1事實(shí)上，調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的， 必須同時(shí)提才有意義。 一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所提靜差率要求的轉(zhuǎn)速可調(diào)范 圍。脫離了對靜差率的要求。任何調(diào)速系統(tǒng)都可以得到極高的調(diào)速范圍；反過來，脫 離了調(diào)速范圍，要滿足給定的靜差率也就容易得多了。1.4 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)生產(chǎn)工藝對控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的要求經(jīng)折算和量化后可以表達(dá)為動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。 自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)包括對給定信號(hào)的跟隨性能指標(biāo)和對擾動(dòng)輸入信號(hào)的 抗擾性能指標(biāo)。一、

6、跟隨性能指標(biāo)在給定信號(hào)(或稱參考輸入信號(hào))R(t)的作用下，系統(tǒng)輸出量 C(t)的變化情況可 用跟隨性能指標(biāo)來描述。當(dāng)給定信號(hào)表示方式不同時(shí)，輸出響應(yīng)也不一樣。通常以輸 出量的初始值為零，給定信號(hào)階躍變化下的過渡過程作為典型的跟隨過程， 這時(shí)的動(dòng) 態(tài)響應(yīng)又稱為階躍響應(yīng)。一般希望在階躍響應(yīng)中輸出量 c(t)與其穩(wěn)態(tài)值5的偏差越小越好，達(dá)到5的時(shí)間越快越好。常用的階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)有上升時(shí)間，超調(diào)量 和調(diào)節(jié)時(shí)間：1)上升時(shí)間tr在典型的階躍響應(yīng)跟隨過程中，輸出量從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所經(jīng)過的時(shí)間稱為上升時(shí)間，它表示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性，見圖22。3圖2 22）超調(diào)量二%在典型的階躍響應(yīng)跟隨系統(tǒng)中，

7、輸出量超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量與穩(wěn)態(tài)值之比， 用百分?jǐn)?shù)表示，叫做超調(diào)量：；= "ax _c：I。甩（24）超調(diào)量反映系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。 超調(diào)量越小，則相對穩(wěn)定性越好，即動(dòng)態(tài)響應(yīng) 比較平穩(wěn)。3）調(diào)節(jié)時(shí)間ts調(diào)節(jié)時(shí)間又稱過渡過程時(shí)間，它衡量系統(tǒng)整個(gè)調(diào)節(jié)過程的快慢。原則上它應(yīng)該 是從給定量階躍變化起到輸出量完全穩(wěn)定下來為止的時(shí)間。對于線性控制系統(tǒng)來說， 理論上要到t ":才真正穩(wěn)定，但是實(shí)際系統(tǒng)由于存在非線性等因素并不是這樣。因 此，一般在階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值附近，取 一5%或一2%的范圍作為允許誤差帶， 以響應(yīng)曲線達(dá)到并不再超出該誤差帶所需的最短時(shí)間定義為調(diào)節(jié)時(shí)間，可見圖22&l

8、t;二、抗擾性能指標(biāo)一般是以系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中，突加負(fù)載的階躍擾動(dòng)后的動(dòng)態(tài)過程作為典型的抗擾過 程，并由此定義抗擾動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，可見圖 23。常用的抗擾性能指標(biāo)為動(dòng)態(tài)降落 和恢復(fù)時(shí)間：1）動(dòng)態(tài)降落'：Cmax%系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，突加一定數(shù)值的擾動(dòng)（如額定負(fù)載擾動(dòng)）后引起轉(zhuǎn)速的最大 降落值"：Cmax%叫做動(dòng)態(tài)降落，用輸出量原穩(wěn)態(tài)值c：i的百分?jǐn)?shù)來表示。輸出量在動(dòng)態(tài) 降落后逐漸恢復(fù)，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值一&-2是系統(tǒng)在該擾動(dòng)作用下的穩(wěn)態(tài)降落。動(dòng)態(tài)降落一般都大于穩(wěn)態(tài)降落（即靜差）。調(diào)速系統(tǒng)突加額定負(fù)載擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)降落 稱作動(dòng)態(tài)降落Fmax%。2）恢復(fù)時(shí)間tf從階躍擾動(dòng)作用開始，到輸出

9、量基本上恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，距新穩(wěn)態(tài)值52之差進(jìn)入某基準(zhǔn)量Cb的- 5%或- 2%范圍之內(nèi)所需的時(shí)間，定義為恢復(fù)時(shí)間tf，其中Cb稱為抗 擾指標(biāo)中輸出量的基準(zhǔn)值。實(shí)際系統(tǒng)中對于各種動(dòng)態(tài)指標(biāo)的要求各有不同，要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的具體要求而 定。一般來說，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主。圖2 31.5轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性1.5.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套（或稱串級(jí)）聯(lián)接，如圖2-2所示。圖中，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

10、調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR 電流調(diào)節(jié)器 TG 測速發(fā)電機(jī)TA 電流互感器 UPE 電力電子變換器 U n 轉(zhuǎn)速給定電壓 Un 轉(zhuǎn)速反饋電壓 U i 電流給定電壓 Uj 電流反饋電壓1.5.2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，必須先繪出它的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，如圖2-4所示。它可以很方便地根據(jù)原理圖(見圖 2-3)畫出來，只要注意用帶限幅的輸出特性 表示PI調(diào)節(jié)器就可以了。分析靜特性的關(guān)鍵是掌握這樣的PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征，一般存在兩種狀況：飽和一輸出達(dá)到限幅值，不飽和一輸出未達(dá)到限幅值。

11、當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出, 出飽和； 環(huán)開環(huán)。除非有反向的輸入信號(hào)使調(diào)節(jié)器退 換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時(shí)隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系， 相當(dāng)于使該調(diào)節(jié) 當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，PI的作用使輸入偏差電壓 U在穩(wěn)態(tài)時(shí)總為零。IdASR U*i.+Ui ACR Uc UPERUdO +1/Ce-Un圖2-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖G轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；P電流反饋系數(shù)實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對于靜特性 來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。1 .轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和這時(shí)，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，因此U： =Un =、

12、n =，n°U* 二5 =譏由第一個(gè)關(guān)系式可得*Un n n。(2-1)a8從而得到圖2-5所示靜特性的CA段。與此同時(shí)，由于ASR不飽和，Ui : Um，從上 述第二個(gè)關(guān)系式可知Id < I dm。這就是說，CA段特性從理想空載狀態(tài)的Id =0 一直延 續(xù)到Id =Idm，而Idm 一般都是大于額定電流IdN的。這就是靜特性的運(yùn)行段，它是一 條水平的特性。2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和這時(shí)，ASR輸出達(dá)到限幅值um，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再 產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時(shí)(2-2)其中，最大電流Idm是由設(shè)計(jì)者選定的，取決于電動(dòng)機(jī)的容許

13、過載能力和拖動(dòng)系 統(tǒng)允許的最大加速度。式（2-2）所描述的靜特性對應(yīng)于圖2-5中的AB段，它是一條垂 直的特性。這樣的下垂特性只適合于n ；：n°的情況，因?yàn)槿绻鹡 .n。，則U. -U；，ASR將退出飽和狀態(tài)。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于 I dm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速 負(fù)反饋起主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到Idm時(shí)，對應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和輸出U： 這時(shí)，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動(dòng)保護(hù)。 這就是采用了兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個(gè)閉環(huán)的效果。這樣的靜特性顯然比 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性好。 然而，實(shí)際上運(yùn)算放大器的開環(huán)

14、放大系數(shù) 并不是無窮大。靜特性的兩段實(shí)際上都略有很小的靜差，見圖2-5中的虛線?？傊?，雙閉環(huán)系統(tǒng)在突加給定信號(hào)的過渡過程中表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在穩(wěn)定和接近穩(wěn)定運(yùn)行中表現(xiàn)為無靜差調(diào)速系統(tǒng)，發(fā)揮了轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用， 獲得了良好 的靜、動(dòng)態(tài)品質(zhì)。圖2-5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性1.6限流保護(hù)一一電流截止負(fù)反饋起動(dòng)的沖擊電流直流電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)時(shí)， 如果沒有限流措施，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這不僅對電機(jī)換向不利，對過載能力低的電力電子器件來說， 更是不能 允許的。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突然加上給定電壓時(shí)，由于慣性，轉(zhuǎn)速不可能立即建立起來，反饋電壓仍為零，相當(dāng)于偏差電壓=Un二U；，

15、差不多是其穩(wěn)態(tài)工作值的(1+K )倍。這時(shí)，由于放大器和變換器的慣性都很小，電樞電壓 Ud 下子 就達(dá)到它的最高值，對電動(dòng)機(jī)來說，相當(dāng)于全壓起動(dòng)，當(dāng)然是不允許的。堵轉(zhuǎn)電流 有些生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)可能會(huì)遇到堵轉(zhuǎn)的情況。例如，由于故障使機(jī)械軸被卡住，或挖土機(jī)運(yùn)行時(shí)碰到堅(jiān)硬的石塊等等。由于閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性很硬， 若無限流環(huán)節(jié)，硬干下去，電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過允許值。如果只依靠過流繼電器或熔斷器 保護(hù)，一過載就跳閘，也會(huì)給正常工作帶來不便。為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過大的問題，系統(tǒng)中必須有自動(dòng)限制電樞電流的環(huán)節(jié)。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個(gè)物理量基本不變，就應(yīng)該引 入那個(gè)物理量的負(fù)反饋。那么，

16、引入電流負(fù)反饋，應(yīng)該能夠保持電流基本不變，使它 不超過允許值。以上就是關(guān)于轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的一些內(nèi)容，為了實(shí)現(xiàn)更好的控制 效果，我們需要讓電流負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋分別起作用，這就是我要設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速、電 流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。2.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)性能分析(1)額定勵(lì)磁下的直流電動(dòng)機(jī)模型假設(shè)電機(jī)補(bǔ)償良好，忽略電樞反應(yīng)、渦流效應(yīng)和磁滯的影響，并設(shè)勵(lì)磁電流恒定，得 直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)方程分別為didU d = Rid L d E dtGD2 dnTeJ375 dt額定勵(lì)磁下的感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩分別為：E = Cen式中,TL:包括電機(jī)空載轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N m);G

17、D 2 :電力拖動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的飛輪慣量(N m2)Cm :電機(jī)額定勵(lì)磁下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)(N m/A)在零初始條件下，取等式兩側(cè)的拉氏變換，得電壓與電流間的傳遞函數(shù)：1 ld(S)_ RUd°(s)-E(s)電流與電動(dòng)勢間的傳遞函數(shù)E(s)=_RI d (s _ I dL ( s) Tm s在額定勵(lì)磁下Te -CmId，其中Cm為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)(N.m/A )額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下：丑)恥)1a)電丿主電流間的結(jié)構(gòu)框圖b)電流電動(dòng)勢間的結(jié)構(gòu)框圖圖額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖&G)圖,13整個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)框圖晶閘管觸發(fā)和整流裝置模型 晶閘管觸發(fā)和

18、整流裝置的傳遞函數(shù)構(gòu)成系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)是晶閘管觸發(fā)和整流裝置和直流電動(dòng)機(jī)。不同 晶閘管觸發(fā)和整流裝置的傳遞函數(shù)，它們的表達(dá)式都是相同的Ws(S)KsTsS112#晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)al準(zhǔn)確模型b）近似模型#晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖比例放大器和測速發(fā)電機(jī)模型 直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)還有比例放大器和測速反饋環(huán)節(jié)， 它們的響應(yīng)都可以認(rèn)為是瞬時(shí)的，因此它們的傳遞函數(shù)就是它們的測速反饋w”(sVWa（S）二Uc(s)Un(S)K放大系數(shù)，即 放大器運(yùn)算放大器用作比例放大器（也稱比例調(diào)節(jié)器、P調(diào)節(jié)器），如圖4, U.和Uex為 放大器的輸入和輸出電壓，Rbai為同相輸入端的平衡電阻，

19、用以降低放大器失調(diào)電流 的影響#RlR0放大系數(shù)為KpUex圖4 P調(diào)節(jié)器原理圖EXKpUin0t圖5 P調(diào)節(jié)器輸出特性直流測速發(fā)電機(jī)模型3-1測速發(fā)電機(jī)（tachogenerator是一種檢測機(jī)械轉(zhuǎn)速的電磁裝置。它能把機(jī) 械轉(zhuǎn)速變換成電壓信號(hào)，其輸出電壓與輸入的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，如圖 所示。在自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算裝置中通常作為測速元件、校正元件、解 算元件和角加速度信號(hào)元件等。自動(dòng)控制系統(tǒng)對測速發(fā)電機(jī)的要求，主要是精確度高、靈敏度高、可靠性好等3-200電底上：（濟(jì)求區(qū).戌對于不同的負(fù)載電阻L R，測速發(fā)電機(jī)輸出特性的斜率也不同，它 將隨負(fù)載電阻的增大而增大，如圖3-4中實(shí)線所示。/謝3-3直流

20、測速發(fā)電機(jī)帯負(fù)載第四章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)4.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖3.1.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型由雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)(見圖2-4)，即可繪制出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框 圖，如圖3-1所示。圖中Wasr(s)和Wacr(s)分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞 函數(shù)。為了引出電流反饋，在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖中必須把電樞電流ld顯露出來圖3-1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為:系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校正-PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)2-1所示:轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖圖2-1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖由于電流檢測信號(hào)中常含有交流分量， 為了不使它影

21、響到調(diào)節(jié)器的輸入，需加低 通濾波。這樣的濾波傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)來表示，其濾波時(shí)間常數(shù)Toi按需要選定，以濾平電流檢測信號(hào)為準(zhǔn)。然而，在抑制交流分量的同時(shí)，濾波環(huán)節(jié)也延遲了反饋信號(hào)的作用，為了平衡這個(gè)延遲作用，在給定信號(hào)通道上加入一個(gè)等時(shí)間常數(shù)的 慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。由測速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有換向紋波，因此也需要濾波，濾波時(shí)間常數(shù)用 Ton表示，根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入時(shí)間常數(shù)為Ton的給定濾波環(huán)節(jié)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則是：先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。在這里，首先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，然后把 整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。4.1.1電流調(diào)節(jié)器的

22、設(shè)計(jì)1.電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡在按動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動(dòng)勢變化的動(dòng)態(tài)影響，即，E0 這時(shí)，電流環(huán)如圖2-2所示圖2-2電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（忽略反電動(dòng)勢的動(dòng)態(tài)影響）忽略反電動(dòng)勢對電流環(huán)作用的近似條件是3式中3 C電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。如果把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)把給定信號(hào)改成U*i（s）廠，則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)。圖2-3電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)）最后，由于Ts和Toi 一般都比TI小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是 一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為T 刀 i = Ts + Toi簡化的近似條件為Ci -

23、S'；TsToi電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡化成圖2-4。U*i(s)Uc(s)ACR- Ks/R(Tis+1)g+1)圖2-4電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（小慣性環(huán)節(jié)的近似處理）圖 2-23c2 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇首先考慮應(yīng)把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。 從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，再從動(dòng)態(tài)要求看，實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時(shí)有太大的超調(diào)，以保證iS電流在動(dòng)態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動(dòng)的及時(shí)抗擾作用只是次要的因 素，為此，電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，即應(yīng)選用典型I型系統(tǒng)。電流環(huán)的控制對象是 雙慣性型的，要校正成典型I型系統(tǒng)，顯然應(yīng)采用PI型的電流調(diào)節(jié)器。其傳遞函數(shù) 可以寫

24、成(4-1)式中Ki 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù);電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)(4-2)為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對消，選擇-i - Tl則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖便成為圖 4-3所示的典型形式。込3J 二.-rR(3-3)圖4-3校正成典型I性系統(tǒng)的電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖圖4-4繪出了校正后電流環(huán)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性。上述結(jié)果是在一系列假定條件 下得到的。2電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)無靜差,超調(diào)量二j乞5%，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路調(diào)節(jié)器電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用 PI型電流調(diào)節(jié)器其傳遞函數(shù)為:WACR(S) K(iS 1).,s18#式中 Ki 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；i

25、電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對消，選擇i=Tl則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖 2-5所示的典型形式，其中KiKK二 iR2.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1.電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)由圖2-5a可知0ld(s)s(T那s +1)1Wcii(s)寸： 廠5 (s) /1KiD s2 丄 s 1s(T*s 1)K|K|忽略高次項(xiàng)，上式可降階近似為1 s -1KiWc"(s):近似條件可由式式中-n -轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為Ui(s)，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)

26、速環(huán)中應(yīng)等效為1Id(S) Wcli(S)匚*Ui(s)：丄 s 1Ki2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)為丄Id(s)Wcii(s)丁*SiUg ：丄s1Ki用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代電流環(huán)后，整個(gè)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便如圖2-7所示。圖2-26轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其簡化圖2-7轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡(用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán))和電流環(huán)中一樣，把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)將給定信號(hào)改 成Un(S)/ ，再把時(shí)間常數(shù)為1/K和Ton的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個(gè) 時(shí)間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)。則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖可簡化為圖2-8ldL（S）圖2-8轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其

27、化簡（等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理）按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為Wasr(S)二Kn( nS 1)nS20#式中 Ki -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)這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為P _KhR(Ss + 1)nSCeTmS(TnS 1) n - CeTmS2(0S 1)令轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為KnRn -CeTmWn(s) =Kn( nS 1) S2 (T nS 1)#不考慮負(fù)載繞動(dòng)時(shí)，校正后的調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖心（討1）n(s)s2gs+1)2-9U*n(S)J. +圖2-9轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（校正后成為典型n型系統(tǒng)）4.2轉(zhuǎn)速環(huán)與電

28、流環(huán)的關(guān)系這樣外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。 做，雖然不利于快速性，但每個(gè)控制環(huán)本身都是穩(wěn)定的， 對系統(tǒng)的組成和調(diào)試工作非 常有利。本章就是對轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析第六章參數(shù)整定以及仿真6.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真的相關(guān)數(shù)據(jù)直流電機(jī)的主要參數(shù)如下：額定電壓：Ue =220V額定電流：I e =8.7 A額定轉(zhuǎn)速：ne =1500r / min電勢系數(shù)：Ce =0.132V.min /r允許過載倍數(shù) =1.6,晶閘管放大倍數(shù)Ks =60電流反饋系數(shù)：1 =0.5747 V/A轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：-0.00333V電磁時(shí)

29、間常數(shù)：Tl = 0.021s機(jī)電時(shí)間常數(shù)：Tm =0.16s電樞回路總電阻：R =5.26門轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)：Ton = 0.005s電流濾波時(shí)間常數(shù)：Toi = 0.005s中頻寬：h=5，超調(diào)量：G乞5%6.1.1PI控制算法的參數(shù)整定一. 電流環(huán)的計(jì)算1 確定時(shí)間常數(shù) 整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts,三相橋式電路的平均失控時(shí)間：Ts=0.00167s 0.0017s 電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi : Toi = 0.005s 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 Ti,按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取乃=TS Toi = 0.0017s 0.005s = 0.0067s2 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求電流超調(diào)量 二：5

30、%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，在根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，決定把電流環(huán)校正成哪一類系統(tǒng)。從穩(wěn)態(tài)上看，希望電流環(huán)做到無靜差；從動(dòng)態(tài)上看，希望在啟動(dòng)過程中電流不要超過允許值， 也不要有超調(diào)量，或者超調(diào)量越小越 好。從這兩點(diǎn)出發(fā)，則應(yīng)該把電流環(huán)校正成典型 I型系統(tǒng)。因此按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)見式WACR(S)式中ki電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；.i 電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)檢查對電源電壓的抗擾性能Tl _ 0.02100.0067-3.1323#3 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù) 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：i二嘰=0.021S0.5B <5%按附表1,

31、應(yīng)取Ki T龍=0.5，因此 電流環(huán)開環(huán)增益：要求Ki于是，ACR的比例系數(shù)為K“R 74.63x0.021x5.26Ki 0.24Ks ：60 0.5747 代入數(shù)據(jù)得到電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為WACR (S)0.24(0.021s 1)0.021s#4. 校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率：-i二K| = 74.63s'13Ts 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件1196.1S ： ci3 0.0017滿足近似條件。 忽略反電動(dòng)勢變化對電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件3Jl10.16 0.021=51.75s滿足近似條件。 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件=114.33，門 ci111 13lTSToi3 ：

32、 0.0017 0.005滿足近似條件。5. 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 根據(jù)圖4-5,取R0 =402，各電阻和電容值為Ri 二 KjR0 = 0.24407=9.6心，取 R = 9.6心T.0 021Ci ' F =2.19F ， 取 G =2.19uFR 9.6 103R。4 0.005 廠 3廠 40 103= 0.5F，取 6 =05F按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為二4.3% ： 5%，滿足設(shè)計(jì)要求。二. 轉(zhuǎn)速環(huán)的計(jì)算1. 確定時(shí)間常數(shù) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)Ki由Kid =0.5知12T 可=2 0.0067s = 0.0134sKi- 轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)TonTo

33、n 二 0.005s 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)T1T 弓Ton =0.0134 0.005 = 0.0184s-Ki2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選擇結(jié)構(gòu)Kn( nS - 1)WASR按照設(shè)計(jì)要求，選用 PI調(diào)節(jié)器，生產(chǎn)工藝一般要求轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)為無靜 差，動(dòng)態(tài)性能具有良好的抗擾性能。典型U型系統(tǒng)能滿足這些要求， 所以轉(zhuǎn)速環(huán)按典 型U型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其傳遞函數(shù)為 nS式中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)。3 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) 按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為n =hTn =5 0.0184 = 0.092s 由式(4-14)可求得轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益KN=r4t-6

34、2 = 354.442 s2h2T<n2 52 0.01842于是，由式可得ASR的比例系數(shù)為Kn(h - 1) CeTm6 0.5747 0.132 0.16=22.5962h：RT 帀 2 5 0.00333 5.26 0.0184 代入數(shù)據(jù)得到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為WASR22.596(0.092s 1)0.092s27#4.檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率cn二 Kn n =354.44 0.092 二 32.6085s，#校驗(yàn)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件是否滿足=35.18s4cn#滿足簡化條件校驗(yàn)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件是否滿足cn；74.63 -43 Ton - 3 1 0.005

35、s滿足近似條件。5計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的電路參數(shù)含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖4-8所示。取R。=407】，各電阻和電容值計(jì)算如下Rn =KnRo =22.640 =904.H ,取 Rn = 900心n0.092900 103F =0.102F，取 Cn= 0.1)F29#ConR。4 0.005 f =0.5F ,取 Con =05F 40 106. 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時(shí)，查附表3得匚n =37.6%,不能滿足匚n叮0%。實(shí)際上，附表3是按線 性系統(tǒng)計(jì)算的超調(diào)量，而突加階躍給定時(shí)，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，具有飽和非線性特性。所以，應(yīng)按 ASR退飽和的情況重新

36、計(jì)算超調(diào)量。三. 按退飽和超調(diào)量的計(jì)算方法計(jì)算轉(zhuǎn)速超調(diào)量 二n設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)z=0，當(dāng)h=5時(shí)，查附表2得：max= 81.2%RI dNCe5.26 8.7346.680.228inmaxCb2(' z)=nTm-81.2% 2 1.6 346.680.0184 =6.9% ： 10%15000.16能滿足設(shè)計(jì)要求。6.1.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真一.電流環(huán)的仿真1. 電流環(huán)的輸出特性分析圖6-1電流環(huán)Simulink動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖由圖6-2可以看出超調(diào)量二=4.65% ,系統(tǒng)曲線迅速上升，峰值時(shí)間tp二0.0393s , 非常短，電流立即下降至恒定并在0.07s內(nèi)響應(yīng)即結(jié)束，這樣的階

37、躍響應(yīng)是很理想的。 這正好驗(yàn)證了按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流環(huán)其超調(diào)量會(huì)很小的事實(shí)。我們知道超調(diào)量可以反映系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，超調(diào)量越小，相對穩(wěn)定性越好，由此可見電流環(huán)還是比較 穩(wěn)定的。它的上升時(shí)間是0 .0183s,上升時(shí)間是用來反映動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性的，同樣,電流環(huán)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是比較快的?？梢姡到y(tǒng)的跟隨性能是很好的。2. 電流環(huán)抗擾性能分析可知其性能指標(biāo)：最大動(dòng)態(tài)降落：Qmax - -0.072最大動(dòng)態(tài)降落時(shí)間：tp = 0.012s同理，圖6-3b）為電流環(huán)在擾動(dòng)作用點(diǎn)3施加單位階躍信號(hào)的擾動(dòng)響應(yīng)曲線，由 圖可知其性能指標(biāo)：最大動(dòng)態(tài)降落：Cmax = -4.4最大動(dòng)態(tài)降落時(shí)間：t p = 0.01

38、9s對大多數(shù)機(jī)器設(shè)備，控制系統(tǒng)的抗擾性能指標(biāo)是至關(guān)重要的，它比系統(tǒng)的跟隨性 能指標(biāo)更為人們所關(guān)注。對于電流環(huán)，通過上面的仿真圖可以看出，它的抗擾性能有 如下幾點(diǎn)：1）由于電流環(huán)的存在，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)，抗擾 性能大有改善。2）同樣由上圖也可以看出系統(tǒng)對負(fù)載的大幅度突變也有良好的抗擾能力。3）從圖中還可以看出，當(dāng)擾動(dòng)作用發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)在 0. 1s內(nèi)即可達(dá)到穩(wěn)定，可見 它的響應(yīng)速度是非?？斓?，這也是我們設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的原因之一。3. 電流環(huán)頻域分析根據(jù)自動(dòng)控制原理，頻域分析的特點(diǎn)是運(yùn)用閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)頻域特性曲線來分析 閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)及其性能，頻域分析的主要內(nèi)容是畫Bode圖與

39、計(jì)算頻域性能指標(biāo)由圖6-5得出電流環(huán)的頻域性能指標(biāo)：幅值裕度：Gm =10.7dB;相角裕度：Pm = 46 5deg；幅值穿越頻率： Wcp =153.9906s J ；剪切頻率： Wcg =66.6105s 4。實(shí)際工程上，一般要求幅值裕度 Gm _6dB，相角裕度Pm 40deg?？梢婋娏鳝h(huán) 有足夠的穩(wěn)定裕量，其頻域性能是很好的。310W110W11轉(zhuǎn)速環(huán)Simulink動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圈U 6-3轉(zhuǎn)速環(huán)3IMJLIHK動(dòng)蠱結(jié)枸團(tuán)圖6-8轉(zhuǎn)速環(huán)階躍響應(yīng) Simulink曲線通過編程運(yùn)行出的轉(zhuǎn)速圖如上圖，由圖6-8可以看到曲線單調(diào)上升，完全無超調(diào)， 并且在3s內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。我們設(shè)計(jì)時(shí)要求超調(diào)小于10

40、%。這與設(shè)計(jì)要求吻合。2. 轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾性能的分析在分析了電流環(huán)的抗擾性能后， 再來分析一下轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾性能。一般來說，雙 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動(dòng)態(tài)性能。對于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動(dòng)態(tài)性能是抗擾性 能。主要是抗負(fù)載擾動(dòng)和抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的性能。按照圖6-7分別在擾動(dòng)信號(hào)作用點(diǎn)2和3加階躍擾動(dòng)信號(hào)后進(jìn)行仿真，它們的階躍響應(yīng)曲線如圖6-9a）和圖6-9b ）所示。階躍最大動(dòng)態(tài)降落：二Cmax = -7.9最大動(dòng)態(tài)降落時(shí)間：tp = 0.05s同理由圖6-9b）也可得到階躍擾動(dòng)響應(yīng)性能指標(biāo)有：最大動(dòng)態(tài)降落：Qmax = -24最大動(dòng)態(tài)降落時(shí)間：t p = 0.049s由上面的仿真圖可以看出它的抗擾性能有如下幾點(diǎn)：1） 由于負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR來產(chǎn)生抗負(fù)載 擾動(dòng)的作用。負(fù)載擾動(dòng)可以通過轉(zhuǎn)速反饋得到比較及時(shí)的調(diào)節(jié)，抗擾性能大有改善。2）同樣由上圖也可以看出系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓的大幅度突變也有良好的抗擾能力。3） 從圖中還可以看出，當(dāng)擾動(dòng)作用發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)在0.3s內(nèi)即可達(dá)到穩(wěn)定，可見 它