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双闭环调速系统转速调节器的设计


2017-04-28 10:30   点击:50
                        
    设计分为以下几个步骤:
    1.电流环的等效闭环传递函数
    2.转速调节器结构的选择
    3.转速调节器参数的选择
    4.转速调节器的实现
    1.电流内环的等效传递函数
    当电流环设计好后,可以把它看作是转速环中的一个环节,求出其等效传递函数,然后就可以用与设计电流环类似的方法来设计转速环。电流环的闭环传递函数,由下图可知
    传递函数化简
    忽略高次项,上式可降阶近似为
    高阶系统的降阶近似条件(之前已介绍):
    式中 ωcn — 转速环开环频率特性的截止频率。
    电流环等效传递函数
    接入转速环内,电流环等效环节的输入量应为U*i(s),因此电流环在转速环中应等效为
    这样,原来是双惯性环节的电流环控制对象,经闭环控制后,可以近似地等效成只有较小时间常数的一阶惯性环节。
    物理意义:电流进行闭环控制后,改造了控制对象,加快了电流的跟随作用,这是局部闭环(内环)控制的一个重要功能。
    2. 转速环的动态结构图
    用等效传递函数表示电流环后,整个调速系统的动态结构图如下图所示。

    系统等效和小惯性的近似处理
    和电流环中一样,把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内,同时将给定信号改成 U*n(s)/α,再把时间常数为 1 / KI 和 T0n 的两个小惯性环节合并起来,近似成一个时间常数为的惯性环节,其中

    因此,ASR传递函数为
    式中 Kn — 转速调节器的比例系数;
    τn — 转速调节器的超前时间常数。
    调速系统的开环传递函数
    这样,调速系统的开环传递函数为
    4. 转速环校验近似条件
    同电流环一样以上设计结果是在一系列假定条件下得到的,具体设计时必须加以校验。
    典型Ⅱ型系统:
    近似条件:电流环等效条件
    小惯性环节合并
    5. 转速调节器参数的选择
    转速调节器的参数包括 Kn 和 τn。按照典型Ⅱ型系统的参数关系,有
    中频宽 h 应选择多少,要看动态性能的要求决定。一般可选择 h =5。

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