電力拖動演示文稿

電力拖動演示文稿當前第1頁\共有89頁\編于星期六\8點優(yōu)選電力拖動當前第2頁\共有89頁\編于星期六\8點2.動態(tài)校正的方法串聯(lián)校正并聯(lián)校正反饋校正而且對于一個系統(tǒng)來說，能夠符合要求的校正方案也不是唯一的。在電力拖動自動控制系統(tǒng)中，最常用的是串聯(lián)校正和反饋校正。串聯(lián)校正比較簡單，也容易實現(xiàn)。當前第3頁\共有89頁\編于星期六\8點串聯(lián)校正方法無源網絡校正——RC網絡；有源網絡校正——PID調節(jié)器。對于帶電力電子變換器的直流閉環(huán)調速系統(tǒng)，由于其傳遞函數(shù)的階次較低，一般采用PID調節(jié)器的串聯(lián)校正方案就能完成動態(tài)校正的任務。當前第4頁\共有89頁\編于星期六\8點

PID調節(jié)器的類型比例微分（PD）比例積分（PI）比例積分微分（PID）當前第5頁\共有89頁\編于星期六\8點PID調節(jié)器的功能由PD調節(jié)器構成的超前校正，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，并獲得足夠的快速性，但穩(wěn)態(tài)精度可能受到影響。由PI調節(jié)器構成的滯后校正，可以保證穩(wěn)態(tài)精度，卻是以對快速性的限制來換取系統(tǒng)穩(wěn)定的。用PID調節(jié)器實現(xiàn)的滯后—超前校正則兼有二者的優(yōu)點，可以全面提高系統(tǒng)的控制性能，但具體實現(xiàn)與調試要復雜一些。當前第6頁\共有89頁\編于星期六\8點

一般的調速系統(tǒng)要求以動態(tài)穩(wěn)定和穩(wěn)態(tài)精度為主，對快速性的要求可以差一些，所以主要采用PI調節(jié)器；在隨動系統(tǒng)中，快速性是主要要求，須用PD或PID調節(jié)器。當前第7頁\共有89頁\編于星期六\8點3.系統(tǒng)設計工具

在設計校正裝置時，主要的研究工具是伯德圖（BodeDiagram），即開環(huán)對數(shù)頻率特性的漸近線。它的繪制方法簡便，可以確切地提供穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕度的信息，而且還能大致衡量閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)的性能。正因為如此，伯德圖是自動控制系統(tǒng)設計和應用中普遍使用的方法。當前第8頁\共有89頁\編于星期六\8點

在定性地分析閉環(huán)系統(tǒng)性能時，通常將伯德圖分成低、中、高三個頻段，頻段的分割界限是大致的，不同文獻上的分割方法也不盡相同，這并不影響對系統(tǒng)性能的定性分析。下圖繪出了自動控制系統(tǒng)的典型伯德圖。當前第9頁\共有89頁\編于星期六\8點典型伯德圖

從圖中三個頻段的特征可以判斷系統(tǒng)的性能，這些特征包括以下四個方面：OL/dBc/s-1-20dB/dec低頻段中頻段高頻段圖1-37自動控制系統(tǒng)的典型伯德圖

當前第10頁\共有89頁\編于星期六\8點

伯德圖與系統(tǒng)性能的關系中頻段以-20dB/dec的斜率穿越0dB，而且這一斜率覆蓋足夠的頻帶寬度，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。截止頻率（或稱剪切頻率）越高，則系統(tǒng)的快速性越好。低頻段的斜率陡、增益高，說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度高。高頻段衰減越快，即高頻特性負分貝值越低，說明系統(tǒng)抗高頻噪聲干擾的能力越強。當前第11頁\共有89頁\編于星期六\8點

以上四個方面常常是互相矛盾的：對穩(wěn)態(tài)精度要求很高時，常需要放大系數(shù)大，卻可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定；加上校正裝置后，系統(tǒng)穩(wěn)定了，又可能犧牲快速性；提高截止頻率可以加快系統(tǒng)的響應，又容易引入高頻干擾；如此等等。設計時往往須在穩(wěn)、準、快和抗干擾這四個矛盾的方面之間取得折中，才能獲得比較滿意的結果。當前第12頁\共有89頁\編于星期六\8點4.系統(tǒng)設計要求

在實際系統(tǒng)中，動態(tài)穩(wěn)定性不僅必須保證，而且還要有一定的裕度，以防參數(shù)變化和一些未計入因素的影響。在伯德圖上，用來衡量最小相位系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的指標是：相角裕度和以分貝表示的增益裕度GM。一般要求：

=30°～60°GM>6dB當前第13頁\共有89頁\編于星期六\8點

保留適當?shù)姆€(wěn)定裕度，是考慮到實際系統(tǒng)各環(huán)節(jié)參數(shù)發(fā)生變化時不致使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。在一般情況下，穩(wěn)定裕度也能間接反映系統(tǒng)動態(tài)過程的平穩(wěn)性，穩(wěn)定裕度大，意味著動態(tài)過程振蕩弱、超調小。當前第14頁\共有89頁\編于星期六\8點5.設計步驟系統(tǒng)建?！紫葢M行總體設計，選擇基本部件，按穩(wěn)態(tài)性能指標計算參數(shù)，形成基本的閉環(huán)控制系統(tǒng)，或稱原始系統(tǒng)。系統(tǒng)分析——建立原始系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型，畫出其伯德圖，檢查它的穩(wěn)定性和其他動態(tài)性能。系統(tǒng)設計——如果原始系統(tǒng)不穩(wěn)定，或動態(tài)性能不好，就必須配置合適的動態(tài)校正裝置，使校正后的系統(tǒng)全面滿足性能要求。當前第15頁\共有89頁\編于星期六\8點6.設計方法湊試法——設計時往往須用多種手段，反復試湊。工程設計法——詳見第2章。當前第16頁\共有89頁\編于星期六\8點1.5.4系統(tǒng)設計舉例與參數(shù)計算（一）

穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算是自動控制系統(tǒng)設計的第一步，它決定了控制系統(tǒng)的基本構成環(huán)節(jié)，有了基本環(huán)節(jié)組成系統(tǒng)之后，再通過動態(tài)參數(shù)設計，就可使系統(tǒng)臻于完善。近代自動控制系統(tǒng)的控制器主要是模擬電子控制和數(shù)字電子控制，由于數(shù)字控制的明顯優(yōu)點，在實際應用中數(shù)字控制系統(tǒng)已占主要地位，但從物理概念和設計方法上看，模擬控制仍是基礎。當前第17頁\共有89頁\編于星期六\8點

系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算例題1-4

用線性集成電路運算放大器作為電壓放大器的轉速負反饋閉環(huán)直流調速系統(tǒng)如圖1-28所示，主電路是晶閘管可控整流器供電的V-M系統(tǒng)。已知數(shù)據如下：電動機：額定數(shù)據為10kW，220V，55A，1000r/min，電樞電阻Ra=0.5Ω晶閘管觸發(fā)整流裝置：三相橋式可控整流電路，整流變壓器Y/Y聯(lián)結，二次線電壓U2l=230V，電壓放大系數(shù)Ks=44當前第18頁\共有89頁\編于星期六\8點V-M系統(tǒng)電樞回路總電阻：R=1.0Ω測速發(fā)電機：永磁式，額定數(shù)據為23.1W，110V，0.21A，1900r/min直流穩(wěn)壓電源：±15V

若生產機械要求調速范圍D=10，靜差率s≤5%，試計算調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)（暫不考慮電動機的起動問題）。

當前第19頁\共有89頁\編于星期六\8點解1）為滿足調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標，額定負載時的穩(wěn)態(tài)速降應為

=5.26r/min≤當前第20頁\共有89頁\編于星期六\8點2）求閉環(huán)系統(tǒng)應有的開環(huán)放大系數(shù)先計算電動機的電動勢系數(shù)

V·min/r=0.1925V·min/r當前第21頁\共有89頁\編于星期六\8點則開環(huán)系統(tǒng)額定速降為

r/min=285.7r/min閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應為≥當前第22頁\共有89頁\編于星期六\8點3）計算轉速反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)

轉速反饋系數(shù)包含測速發(fā)電機的電動勢系數(shù)Cetg和其輸出電位器的分壓系數(shù)

2，即

=2Cetg根據測速發(fā)電機的額定數(shù)據，

=0.0579V·min/r當前第23頁\共有89頁\編于星期六\8點

先試取

2=0.2，再檢驗是否合適。現(xiàn)假定測速發(fā)電機與主電動機直接聯(lián)接，則在電動機最高轉速1000r/min時，轉速反饋電壓為

V=11.58V

穩(wěn)態(tài)時ΔUn很小，U*n只要略大于Un

即可，現(xiàn)有直流穩(wěn)壓電源為±15V，完全能夠滿足給定電壓的需要。因此，取=0.2是正確的。

當前第24頁\共有89頁\編于星期六\8點

于是，轉速反饋系數(shù)的計算結果是

V·min/r=0.01158V·min/r

電位器的選擇方法如下：為了使測速發(fā)電機的電樞壓降對轉速檢測信號的線性度沒有顯著影響，取測速發(fā)電機輸出最高電壓時，其電流約為額定值的20%，則

=1379

當前第25頁\共有89頁\編于星期六\8點

此時所消耗的功率為

為了使電位器溫度不致很高，實選瓦數(shù)應為所消耗功率的一倍以上，故可為選用10W，1.5kΩ的可調電位器。當前第26頁\共有89頁\編于星期六\8點4）計算運算放大器的放大系數(shù)和參數(shù)根據調速指標要求，前已求出，閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應為K

≥53.3，則運算放大器的放大系數(shù)Kp

應為實取=21。當前第27頁\共有89頁\編于星期六\8點

圖1-28中運算放大器的參數(shù)計算如下：根據所用運算放大器的型號，取R0=40kΩ，則當前第28頁\共有89頁\編于星期六\8點

系統(tǒng)穩(wěn)定性分析例題1-5

在例題1-4中，已知R=1.0

，Ks=44，

Ce=0.1925V·min/r，系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量GD2=10N·m2。根據穩(wěn)態(tài)性能指標D=10，s≤0.5計算，系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應有K

≥53.3

，試判別這個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

當前第29頁\共有89頁\編于星期六\8點解首先應確定主電路的電感值，用以計算電磁時間常數(shù)。對于V-M系統(tǒng)，為了使主電路電流連續(xù)，應設置平波電抗器。例題1-4給出的是三相橋式可控整流電路，為了保證最小電流時電流仍能連續(xù)，應采用式（1-8）計算電樞回路總電感量，即當前第30頁\共有89頁\編于星期六\8點現(xiàn)在

則 取=17mH=0.017H。

當前第31頁\共有89頁\編于星期六\8點計算系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)：電磁時間常數(shù)

機電時間常數(shù)

當前第32頁\共有89頁\編于星期六\8點對于三相橋式整流電路，晶閘管裝置的滯后時間常數(shù)為

Ts=0.00167s

當前第33頁\共有89頁\編于星期六\8點

為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，開環(huán)放大系數(shù)應滿足式（1-59）的穩(wěn)定條件按穩(wěn)態(tài)調速性能指標要求K

≥53.3

，因此，閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。返回目錄當前第34頁\共有89頁\編于星期六\8點1.6比例積分控制規(guī)律和無靜差調速系統(tǒng)

前節(jié)主要討論，采用比例（P）放大器控制的直流調速系統(tǒng)，可使系統(tǒng)穩(wěn)定，并有一定的穩(wěn)定裕度，同時還能滿足一定的穩(wěn)態(tài)精度指標。但是，帶比例放大器的反饋控制閉環(huán)調速系統(tǒng)是有靜差的調速系統(tǒng)。本節(jié)將討論，采用積分（I）調節(jié)器或比例積分（PI）調節(jié)器代替比例放大器，構成無靜差調速系統(tǒng)。

當前第35頁\共有89頁\編于星期六\8點本節(jié)提要問題的提出積分調節(jié)器和積分控制規(guī)律比例積分控制規(guī)律無靜差直流調速系統(tǒng)及其穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算系統(tǒng)設計舉例與參數(shù)計算（二）當前第36頁\共有89頁\編于星期六\8點1.6.1問題的提出

如前，采用P放大器控制的有靜差的調速系統(tǒng)，Kp

越大，系統(tǒng)精度越高；但Kp

過大，將降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，使系統(tǒng)動態(tài)不穩(wěn)定。進一步分析靜差產生的原因，由于采用比例調節(jié)器，轉速調節(jié)器的輸出為

Uc=KpUnUc0，電動機運行，即Un

0；Uc

=0，電動機停止。

當前第37頁\共有89頁\編于星期六\8點

因此，在采用比例調節(jié)器控制的自動系統(tǒng)中，輸入偏差是維系系統(tǒng)運行的基礎，必然要產生靜差，因此是有靜差系統(tǒng)。如果要消除系統(tǒng)誤差，必須尋找其他控制方法，比如：采用積分（Integration）調節(jié)器或比例積分（PI）調節(jié)器來代替比例放大器。當前第38頁\共有89頁\編于星期六\8點1.6.2積分調節(jié)器和積分控制規(guī)律

1.積分調節(jié)器如圖，由運算放大器可構成一個積分電路。根據電路分析，其電路方程++CUexRbalUinR0+A圖1-43積分調節(jié)器a)原理圖ii當前第39頁\共有89頁\編于星期六\8點方程兩邊取積分，得

(1-64)

式中—積分時間常數(shù)。當初始值為零時，在階躍輸入作用下，對式（1-64）進行積分運算，得積分調節(jié)器的輸出(1-65)

當前第40頁\共有89頁\編于星期六\8點

UexUinUexmtUinUexOb)階躍輸入時的輸出特性Φ(ω)ωL/dBOL(ω)-20dB1/ωΦO-π/2c)Bode圖圖1-43積分調節(jié)器2.積分調節(jié)器的特性當前第41頁\共有89頁\編于星期六\8點3.積分調節(jié)器的傳遞函數(shù)

積分調節(jié)器的傳遞函數(shù)為

(1-66)

當前第42頁\共有89頁\編于星期六\8點4.轉速的積分控制規(guī)律如果采用積分調節(jié)器，則控制電壓Uc是轉速偏差電壓Un的積分，按照式（1-64），應有如果是Un

階躍函數(shù)，則Uc按線性規(guī)律增長，每一時刻Uc

的大小和Un

與橫軸所包圍的面積成正比，如下圖a所示。當前第43頁\共有89頁\編于星期六\8點圖1-45積分調節(jié)器的輸入和輸出動態(tài)過程a)階躍輸入b)一般輸入

輸入和輸出動態(tài)過程當前第44頁\共有89頁\編于星期六\8點

圖b繪出的Un

是負載變化時的偏差電壓波形，按照Un與橫軸所包圍面積的正比關系，可得相應的Uc

曲線，圖中Un的最大值對應于Uc

的拐點。若初值不是零，還應加上初始電壓Uc0

，則積分式變成

當前第45頁\共有89頁\編于星期六\8點

由上圖b可見，在動態(tài)過程中，當Un

變化時，只要其極性不變，即只要仍是Un*Un

，積分調節(jié)器的輸出Uc

便一直增長；只有達到Un*=Un

，Un

=0時，Uc

才停止上升；不到Un

變負，Uc

不會下降。在這里，值得特別強調的是，當Un

=0時，Uc并不是零，而是一個終值Ucf

；如果Un

不再變化，此終值便保持恒定不變，這是積分控制的特點。當前第46頁\共有89頁\編于星期六\8點分析結果采用積分調節(jié)器，當轉速在穩(wěn)態(tài)時達到與給定轉速一致，系統(tǒng)仍有控制信號，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)無靜差調速。當前第47頁\共有89頁\編于星期六\8點5.比例與積分控制的比較

有靜差調速系統(tǒng)當負載轉矩由TL1突增到TL2時，有靜差調速系統(tǒng)的轉速n、偏差電壓Un

和控制電壓Uc

的變化過程示于下圖。

當前第48頁\共有89頁\編于星期六\8點

當負載轉矩由TL1突增到TL2時，有靜差調速系統(tǒng)的轉速n、偏差電壓Un

和控制電壓Uc

的變化過程示于右圖。

圖1-44有靜差調速系統(tǒng)突加負載過程

突加負載時的動態(tài)過程當前第49頁\共有89頁\編于星期六\8點

無靜差調速系統(tǒng)

當負載突增時，積分控制的無靜差調速系統(tǒng)動態(tài)過程曲線示于下圖。在穩(wěn)態(tài)運行時，轉速偏差電壓Un

必為零。如果Un

不為零，則Uc

繼續(xù)變化，就不是穩(wěn)態(tài)了。在突加負載引起動態(tài)速降時產生Un，達到新的穩(wěn)態(tài)時，Un

又恢復為零，但Uc

已從Uc1上升到Uc2

，使電樞電壓由Ud1上升到Ud2，以克服負載電流增加的壓降。在這里，Uc

的改變并非僅僅依靠Un

本身，而是依靠

Un

在一段時間內的積累。

當前第50頁\共有89頁\編于星期六\8點

無靜差調速系統(tǒng)圖1-46積分控制無靜差調速系統(tǒng)突加負載時的動態(tài)過程

雖然現(xiàn)在Un=0，只要歷史上有過Un

，其積分就有一定數(shù)值，足以產生穩(wěn)態(tài)運行所需要的控制電壓Uc。積分控制規(guī)律和比例控制規(guī)律的根本區(qū)別就在于此。

當前第51頁\共有89頁\編于星期六\8點

將以上的分析歸納起來，可得下述論斷：

比例調節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀；而積分調節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。

當前第52頁\共有89頁\編于星期六\8點1.6.3比例積分控制規(guī)律

上一小節(jié)從無靜差的角度突出地表明了積分控制優(yōu)于比例控制的地方，但是另一方面，在控制的快速性上，積分控制卻又不如比例控制。如圖所示，在同樣的階躍輸入作用之下，比例調節(jié)器的輸出可以立即響應，而積分調節(jié)器的輸出卻只能逐漸地變。當前第53頁\共有89頁\編于星期六\8點

兩種調節(jié)器特性比較τ

UexUinUexmtUinUexOb)P調節(jié)器a)I調節(jié)器UexUintUinUexO兩種調節(jié)器I/O特性曲線當前第54頁\共有89頁\編于星期六\8點

那么，如果既要穩(wěn)態(tài)精度高，又要動態(tài)響應快，該怎么辦呢？只要把比例和積分兩種控制結合起來就行了，這便是比例積分控制。當前第55頁\共有89頁\編于星期六\8點1.PI調節(jié)器

在模擬電子控制技術中，可用運算放大器來實現(xiàn)PI調節(jié)器，其線路如圖所示。Uex++C1RbalUinR0+AR1圖1-38

比例積分（PI）調節(jié)器

i0i1當前第56頁\共有89頁\編于星期六\8點2.PI輸入輸出關系

按照運算放大器的輸入輸出關系，可得(1-60)式中

—PI調節(jié)器比例部分的放大系數(shù)；

—PI調節(jié)器的積分時間常數(shù)。

由此可見，PI調節(jié)器的輸出電壓由比例和積分兩部分相加而成。當前第57頁\共有89頁\編于星期六\8點3.PI調節(jié)器的傳遞函數(shù)

當初始條件為零時，取式（1-60）兩側的拉氏變換，移項后，得PI調節(jié)器的傳遞函數(shù)。

(1-61)令，則傳遞函數(shù)也可以寫成如下形式

(1-62)當前第58頁\共有89頁\編于星期六\8點注意式（1-61）表明，PI調節(jié)器也可以用一個積分環(huán)節(jié)和一個比例微分環(huán)節(jié)來表示，1是微分項中的超前時間常數(shù)，它和積分時間常數(shù)的物理意義是不同的。

當前第59頁\共有89頁\編于星期六\8點4.PI調節(jié)器輸出時間特性

UexUinUexmtUinUexOKpiUinOtOt

UcUc?Un121+2圖1-47PI調節(jié)器的輸入輸出動態(tài)過程圖1-39

PI調節(jié)器輸出電壓的時間特性當前第60頁\共有89頁\編于星期六\8點

階躍輸入情況

在零初始狀態(tài)和階躍輸入下，PI調節(jié)器輸出電壓的時間特性示于圖1-39，從這個特性上可以看出比例積分作用的物理意義。突加輸入信號時，由于電容C1兩端電壓不能突變，相當于兩端瞬間短路，在運算放大器反饋回路中只剩下電阻R1，電路等效于一個放大系數(shù)為Kpi

的比例調節(jié)器，在輸出端立即呈現(xiàn)電壓KpiUin，實現(xiàn)快速控制，發(fā)揮了比例控制的長處。當前第61頁\共有89頁\編于星期六\8點此后，隨著電容C1被充電，輸出電壓Uex

開始積分，其數(shù)值不斷增長，直到穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)時，C1兩端電壓等于Uex，R1已不起作用，又和積分調節(jié)器一樣了，這時又能發(fā)揮積分控制的優(yōu)點，實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)無靜差。因此，PI調節(jié)器輸出是由比例和積分兩部分相加而成的。當前第62頁\共有89頁\編于星期六\8點

一般輸入情況

圖1-47繪出了比例積分調節(jié)器的輸入和輸出動態(tài)過程。假設輸入偏差電壓Un的波形如圖所示，則輸出波形中比例部分1和Un

成正比，積分部分2是Un

的積分曲線，而PI調節(jié)器的輸出電壓Uc

是這兩部分之和1+2?？梢姡琔c既具有快速響應性能，又足以消除調速系統(tǒng)的靜差。除此以外，比例積分調節(jié)器還是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的校正裝置，因此，它在調速系統(tǒng)和其他控制系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。

當前第63頁\共有89頁\編于星期六\8點

分析結果

由此可見，比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點，又克服了各自的缺點，揚長避短，互相補充。比例部分能迅速響應控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。

當前第64頁\共有89頁\編于星期六\8點1.6.4無靜差直流調速系統(tǒng)及其穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

系統(tǒng)組成工作原理穩(wěn)態(tài)結構與靜特性參數(shù)計算當前第65頁\共有89頁\編于星期六\8點1.系統(tǒng)組成++-+-MTG+-RP2nRP1U*nR0R0RbalUcVBTVSUiTAIdR1C1UnUd圖1-48無靜差直流調速系統(tǒng)示例

-+MTG+++-UPE～·當前第66頁\共有89頁\編于星期六\8點2.工作原理

圖1-48所示是一個無靜差直流調速系統(tǒng)的實例，采用比例積分調節(jié)器以實現(xiàn)無靜差，采用電流截止負反饋來限制動態(tài)過程的沖擊電流。TA為檢測電流的交流互感器，經整流后得到電流反饋信號。當電流超過截止電流時，高于穩(wěn)壓管VS的擊穿電壓，使晶體三極管VBT導通，則PI調節(jié)器的輸出電壓接近于零，電力電子變換器UPE的輸出電壓急劇下降，達到限制電流的目的。當前第67頁\共有89頁\編于星期六\8點3.穩(wěn)態(tài)結構與靜特性

當電動機電流低于其截止值時，上述系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖示于下圖，其中代表PI調節(jié)器的方框中無法用放大系數(shù)表示，一般畫出它的輸出特性，以表明是比例積分作用。

圖1-49無靜差直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構框圖（Id

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Idcr

）

Ks

1/CeU*nUc?UnIdREnUd0Un++--當前第68頁\共有89頁\編于星期六\8點穩(wěn)態(tài)結構與靜特性（續(xù)）

無靜差系統(tǒng)的理想靜特性如右圖所示。當Id

<

Idcr

時，系統(tǒng)無靜差，靜特性是不同轉速時的一族水平線。當Id

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Idcr

時，電流截止負反饋起作用，靜特性急劇下垂，基本上是一條垂直線。整個靜特性近似呈矩形。

OIdIdcrn1n2nmaxn圖1-50帶電流截止的無靜差直流調速系統(tǒng)的靜特性

當前第69頁\共有89頁\編于星期六\8點

必須指出

嚴格地說，“無靜差”只是理論上的，實際系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，PI調節(jié)器積分電容兩端電壓不變，相當于運算放大器的反饋回路開路，其放大系數(shù)等于運算放大器本身的開環(huán)放大系數(shù)，數(shù)值最大，但并不是無窮大。因此其輸入端仍存在很小的，而不是零。這就是說，實際上仍有很小的靜差，只是在一般精度要求下可以忽略不計而已。當前第70頁\共有89頁\編于星期六\8點4.穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

無靜差調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算很簡單，在理想情況下，穩(wěn)態(tài)時Un=0，因而Un=Un*

，可以按式（1-67）直接計算轉速反饋系數(shù)

（1-67）—電動機調壓時的最高轉速(r/min)；

—相應的最高給定電壓(V)。

nmaxU*nmax當前第71頁\共有89頁\編于星期六\8點

電流截止環(huán)節(jié)的參數(shù)很容易根據其電路和截止電流值Idcr計算出。

PI調節(jié)器的參數(shù)Kpi和τ可按動態(tài)校正的要求計算。

當前第72頁\共有89頁\編于星期六\8點++-UinR0RbalR1C1R’1AUex5.準PI調節(jié)器

在實際系統(tǒng)中，為了避免運算放大器長期工作時的零點漂移，常常在R1C1兩端再并接一個電阻R’1

，其值為若干M

，以便把放大系數(shù)壓低一些。這樣就成為一個近似的PI調節(jié)器，或稱“準PI調節(jié)器”（見圖1-51），系統(tǒng)也只是一個近似的無靜差調速系統(tǒng)。圖1-51準比例積分調節(jié)器

當前第73頁\共有89頁\編于星期六\8點

如果采用準PI調節(jié)器，其穩(wěn)態(tài)放大系數(shù)為由K'p

可以計算實際的靜差率。當前第74頁\共有89頁\編于星期六\8點*1.6.5系統(tǒng)設計舉例與參數(shù)計算（二）系統(tǒng)調節(jié)器設計例題1-8

在例題1-5中，已經判明，按照穩(wěn)態(tài)調速指標設計的閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。試利用伯德圖設計PI調節(jié)器，使系統(tǒng)能在保證穩(wěn)態(tài)性能要求下穩(wěn)定運行。

當前第75頁\共有89頁\編于星期六\8點解

（1）被控對象的開環(huán)頻率特性分析式（1-56）已給出原始系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下當前第76頁\共有89頁\編于星期六\8點

已知Ts=0.00167s，Tl=0.017s，Tm

=0.075s，在這里，Tm

≥4Tl

，因此分母中的二次項可以分解成兩個一次項之積，即

當前第77頁\共有89頁\編于星期六\8點

根據例題1-4的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算結果，閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)已取為于是，原始閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是

當前第78頁\共有89頁\編于星期六\8點

系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻及相頻特性圖1-40原始閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的伯德圖當前第79頁\共有89頁\編于星期六\8點