非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)的研究畢業(yè)論文

1、非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)的研究摘 要本文主要針對他勵式直流電動機的調速系統(tǒng)，這是由于勵磁控制的局限性和獨特性所決定。調節(jié)他勵電動機的轉速，除了調節(jié)勵磁磁通外，還可以調節(jié)電樞電壓，調節(jié)電樞電壓只能從額定轉速往下調，實現(xiàn)恒轉矩調速。在保持電樞電壓為額定電壓的情況下，減弱磁通只能從額定轉速向上調，實現(xiàn)恒功率調速。由于弱磁調速的允許范圍有限，當負載要求調速范圍較寬時，通常采用調壓和弱磁聯(lián)合調速方案。這就是非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)，它是用同一電位器來操作的，能自動地滿足勵磁控制的原則，保證了較寬的調速范圍和良好的調速性能，且操作方便，所以目前獲得了廣泛的應用。關鍵詞：非獨立控制 弱磁調速 直流電機abs

2、tractin this paper, it mainly points that dc motor speed control system, which is due to excitation control of the limitations and uniqueness of the decision. motor and adjust its speed, in addition to regulating excitation flux, but also the armature voltage can be adjusted to regulate the armature

3、 voltage can only be reduced from the rated speed to achieve constant torque speed. in maintaining the armature voltage as a rated voltage of the situation, weakening the magnetic flux only from the rated speed to be adjusted upwards to achieve constant power speed. as the weak magnetic speed contro

4、l to allow a limited range, when the load demands a wide range of speed regulation, it is usually combined with voltage and the weak magnetic speed program. this is a non-independent control of speed excitation systems,it is using the same potentiometer to operate, and can automatically satisfy the

5、principle of excitation control to ensure a wide speed range and good speed performance, and easy to operate, we now have access to a wide range of applications.key words: non-independent control of a weak magnetic dc motor speed control畢業(yè)論文（設計）誠信聲明本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設計）是在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、

6、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標注，論文中的結論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得 或其他教育機構的學位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。論文（設計）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設計）版權使用授權書本畢業(yè)論文（設計）作者同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文（設計）的復印件和電子版，允許論文（設計）被查閱和借閱。本人授權青島農(nóng)業(yè)大學可以將本畢業(yè)論文（設計）全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設計）。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設計）或

7、與該論文（設計）直接相關的學術論文或成果時，單位署名為 。論文（設計）作者簽名： 日期： 年 月 日指 導 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日目 錄第一章 調速系統(tǒng)綜述.41.1直流調速系統(tǒng)綜述.41.2交流調速系統(tǒng)綜述.5第二章 弱磁控制的直流電機的特性.82.1弱磁控制的直流調速系統(tǒng).82.2他勵直流電動機的機械特性.102.3 評價調速的指標.12第三章 非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng).133.1弱磁與電樞電壓控制的結合133.2非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)的設計.13第四章 雙閉環(huán)非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng).164.1雙閉環(huán)非獨立勵磁直流調速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型.164.2建立數(shù)學模型174.3起

8、動過程分析.174.4動態(tài)抗擾性能分析19 4.5調節(jié)器工程設計方法.194.6雙閉環(huán)非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)設計意義.20第五章 結束語.22參考文獻.23第一章 調速系統(tǒng)綜述1.1直流調速系統(tǒng)綜述直流調速系統(tǒng)是傳統(tǒng)的調速系統(tǒng)，它具有穩(wěn)速精度高，調速比大，響應時間短等優(yōu)點，故廣泛地應用在軋鋼，機床，輕工，計算機，飛機傳動機構等領域。其主要缺點是：直流電機維修麻煩，機械的換向器影響了速度和容量的提高。為了保證產(chǎn)品質量，對調速系統(tǒng)有一定的技術要求，即靜態(tài)和動態(tài)性能指標，這也是設計調速系統(tǒng)的依據(jù)。調速，在實際生產(chǎn)和生活中應用十分廣泛，電動機是用來拖動某種生產(chǎn)機械的動力設備，所以需要根據(jù)工藝要求調節(jié)

9、其轉速。比如：在加工毛坯工件時，為了防止工件表面對生產(chǎn)刀具的磨損，因此加工時要求電機低速運行；而在對工件進行精加工時，為了要縮短工加時間，提高產(chǎn)品的成本效益，因此加工時要求電機高速運行。所以，我們就將調節(jié)電動機轉速，以適應生產(chǎn)要求的過程就稱之為調速；而用于完成這一功能的自動控制系統(tǒng)就被稱為是調速系統(tǒng)。自晶閘管問世到今天，晶閘管電動機調速系統(tǒng)（簡稱v-m系統(tǒng)）已經(jīng)成為直流調速系統(tǒng)的主要形式。目前廣泛應用的直流調速設計方法是基于某些標準形式進行的，其優(yōu)點是簡單方便，但設計的系統(tǒng)性能指標是相同的，實際系統(tǒng)所要求的指標往往是不同的，所以采用雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的設計方法不一定都能得到滿意的結果。如果我們在按

10、上述設計法確定調節(jié)器形式的基礎上，再找出調節(jié)器參數(shù)改變時對應系統(tǒng)性能指標的變化趨勢，那么在實際系統(tǒng)的設計和調試時就可以根據(jù)得到的變換趨勢，按系統(tǒng)性能指標的要求來調整和選擇調節(jié)器參數(shù)，從而獲得實際系統(tǒng)要求的動態(tài)響應。對于直流調速系統(tǒng)來說也不例外，只是它作為一個特定的系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)和動態(tài)指標有著具體而明確定義。a穩(wěn)態(tài)指標：主要是要求系統(tǒng)能在最高和最低轉速內(nèi)進行平滑調節(jié)，并且在不同轉速下工作時能穩(wěn)定運行，而在某一轉速下穩(wěn)定運行時，盡量少受負載變化及電源電壓波動的影響。因此它的指標就是調速系統(tǒng)的調速范圍和靜差率。b動態(tài)性能指標：主要是平穩(wěn)性和抗干擾能力。在直流調速系統(tǒng)設計中，基于理論設計的基礎上根據(jù)實際

11、的系統(tǒng)情況作參數(shù)的調整是非常重要的，也是必不可少的，這是因為實際系統(tǒng)的參數(shù)，往往與計算值或銘牌數(shù)據(jù)有一定的差別，系統(tǒng)某些環(huán)節(jié)的非線性影響等因素存在，使系統(tǒng)在配置設計參數(shù)后并不能馬上獲得預期的性能指標。傳統(tǒng)的調試方法是將整個系統(tǒng)按理論設計的結果建立一個實際系統(tǒng)，然后將系統(tǒng)分成若干個控制單元，并對每個控制單元進行調試，最后將各個單元構成一個完整的系統(tǒng)，并進行調試，這種傳統(tǒng)的調試方法在使用過程中不僅費時、費力且不易產(chǎn)生滿意的結果。1.2交流調速系統(tǒng)綜述由于半導體本身的發(fā)展及其應用技術的進步,以及微機的應用,使許多復雜的控制方式得以實現(xiàn),提高了系統(tǒng)的控制性能,使交流調速系統(tǒng)的性能完全可以與直流調速系統(tǒng)

12、相媲美.再加上異步電動機本身所具有的優(yōu)點(結構簡單,堅固耐用,經(jīng)濟可靠,動態(tài)響應性好等),交流調速傳動有取代直流調速傳動的趨勢.日本有人預言十年后直流機將被交流機所取代.國家科委已組成了電力電子技術發(fā)展戰(zhàn)略研究組,為發(fā)展我國電力電子基礎元器件和變頻裝置等發(fā)展規(guī)劃提供科學依據(jù)。國家計委已大量投資引進近20條元器件和裝置的生產(chǎn)線。我國在八五期間,將出現(xiàn)一個交流調速發(fā)展的新熱潮。新型電力電子元器件的發(fā)明,大大促進了交流調速技術的發(fā)展,使逆變器輸出的正弦波和功率因數(shù)都得到了明顯的改善,使系統(tǒng)的技術性能大大提高,體積大大縮小,重量大大減輕。a.功率場控晶體管,簡稱功率管,它是一種單極型的電壓控制器件,不

13、但有自關斷能力而且有驅動功率小,工作速度高,無二次擊穿問題,安全工作區(qū)寬等顯著優(yōu)點。b.絕緣柵極晶閘管,可以像晶體管一樣控制,又具有很高的門極阻抗。允許器件使用邏輯電平信號開關,并有正,反向阻斷能力，電流密度大10倍,比雙極晶體管大2倍.現(xiàn)已制造出1400.-1600/100-200的器件,并已商品化.其開關時間和工作頻率可達50hz。c.靜電感應晶體管是一種具有非飽和特性的器件，輸出功率大,輸出阻抗高,失真小,開關特性和熱穩(wěn)定性好.既可用作大功率電流開關,也可用作功率放大,應用領域十分廣泛.目前制造水平已達150/300,截止頻率20-50hz。同時靜電感應晶閘管是一種性能優(yōu)良的大功率器件.

14、具有導通電阻小,正向壓降小,開關速度快,開關損耗小等優(yōu)點。其使用頻率一般在數(shù)百赫茲以上。d.功率集成電路(簡稱),在單片上至少有一個功率器件和一個獨立功能電路。它能把承受高電壓,大電流的功率器件與起控制作用的邏輯電路,模擬電路或保護電路和傳感檢測電路等集成在一起,使器件具有檢測,控制和保護功能。它能接受并傳遞控制信息,對控制信號進行變換處理,實現(xiàn)某種設定的控制目標.它還能在運行時對功率器件是否工作在安全區(qū)以及結溫是否正常進行監(jiān)測,并對器件的功率耗散進行調整。e.復合型器件是門極晶閘管的簡稱，它將高輸入阻抗,低驅動功率與快開關速度特性和的高壓大電流特性結合在一起,成為八十年代末最熱門的器件之一。

15、這種器件的電流密度很大，其主要優(yōu)點為電壓,電流的容量大，通態(tài)壓降小，開關速度快，開關損耗小，大大簡化門極驅動電路的設計,增加裝置的可靠性，即使關斷失效,器件也不會損壞。交流調速控制的類型，近代交流調速控制技術正在不斷豐富,充實和發(fā)展中,大致有：控制,滑差頻率控制,脈寬調制控制,矢量變換控制，磁場控制磁場軌跡法和異步機的磁場加速法,微機控制,直接轉矩控制和多變量解耦控制等。脈寬調制控制有：正弦波，準正弦波,新雙三角形調制，脈幅調制，矢量角，最佳開關角，電流跟蹤改進型等?，F(xiàn)代控制理論的應用有：自適應控制(磁通自適應，斷續(xù)電流自適應，參數(shù)自適應，模型參數(shù)自適應等)，觀測控制及狀態(tài)觀測器(磁通觀測器,

16、力矩觀測器等)。目標函數(shù)優(yōu)化控制，線性二次型積分控制，滑模變結構控制及模糊控制等。不同的傳動對象及其傳動要求,應該選擇相適應的調速裝置。因此在所有電動機的控制中，對轉速的控制是一項非常重要的研究。 在20世紀的大部分時間里，約占有整個電力拖動容量的80%的不變速拖動系統(tǒng)都是采用的交流電動機，而只占20%的高控制性能可調速的電力拖動系統(tǒng)采用的是直流電動機。這幾乎已經(jīng)成為一種舉世公認的格局。交流調速系統(tǒng)的調速方案雖然早已有多種發(fā)明并得到了實際應用，但由于其調速性能始終無法與直流調速系統(tǒng)相匹配，所以一直沒有在高控制性能的調速中得以使用。但近年來，隨著電子工業(yè)與技術的發(fā)展，高性的交流調速系統(tǒng)的應用范圍

17、逐擴大并大有取代直流調速系統(tǒng)發(fā)展趨勢。但作為一個延用了近百年的調速系統(tǒng)，了解其基本的工作原理，并加深對自動控制原理的理解這是十分有意義的。第二章 弱磁控制的直流電機的特性2.1弱磁控制的直流調速系統(tǒng)2.1.1 弱磁調速的概念1、在直流電機理論中，改變直流電機轉速的方法，有改變電樞電壓調速，還有就是減小勵磁電流、減弱主極磁通調速；2、在直流電機機械特性里，經(jīng)常提到弱磁飛車事故，就是當勵磁電流為零時，即主極磁通弱磁時，電機的轉速會非常高，出現(xiàn)不可控的局面；3、在變頻器對異步電機的調速中，當變頻器的輸出頻率高于電機額定頻率時，電機鐵芯磁通開始減弱，電機轉速高于額定轉速，此時我們稱電機進入弱磁調速。2

18、.1.2 “電機空載運行，弱磁區(qū)的電流比低速的還小”1、電機空載時，電流主要是勵磁電流，也有要克服轉子空轉時的摩擦阻力做功的轉矩電流；2、當電源頻率f升高時，同步轉速升高，轉子轉差率s增大，轉子電流增大，轉矩增大加速；3、當電源頻率f升高時，同步轉速升高，定子繞組端電壓不變，根據(jù)電勢平衡方程式，磁通減弱；4、2和3都說明電流增大，才有轉矩增大加速；5、由于電機低速空轉與高速空轉相比，高速運轉所需的轉矩要大，電流要大。2.1.3 直流電機弱磁調速系統(tǒng)原理圖（如圖圖1所示）圖1.直流電動機弱磁調速系統(tǒng)原理圖2.2他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓、勵磁電流、電樞回

19、路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電動機的轉速與電磁轉矩之間的關系：。由電機的電路原理圖可得機械特性的表達式：實際空載轉速，直流電機的機械特性如圖圖2所示。當時的機械特性稱為固有機械特性：圖2.直流電機機械特性由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機械特性是硬特性。減弱勵磁磁通時的人為特性： 保持不變，只改變勵磁回路磁通時的人為特性：如圖圖3所示。圖3 .直流電機在變磁通后的人為特性弱磁升速：減弱磁通后，理想空載轉速上升, 曲線的斜率值增大。如圖圖4所示，磁場越弱，轉速越高。因此電機運行時勵磁回路不能開路。圖4.直流電機弱磁后的機械特性電動機的起動是指電動機接通電源后，由靜止

20、狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。起動瞬間，起動轉矩和起動電流分別為：起動時由于轉速為零，電樞電動勢為零，而且電樞電阻很小，所以起動電流將達很大值。過大的起動電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電、使電動機的換向惡化；同時過大的沖擊轉矩會損壞電樞繞組和傳動機構。一般直流電動機不允許直接起動。為了限制起動電流，他勵直流電動機通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓起動。2.3 評價調速的指標a調速范圍：b靜差率（相對穩(wěn)定性）靜差率指負載變化時，轉速變化的程度，轉速變化小，穩(wěn)定性好。%越小，相對穩(wěn)定性越好；%與機械特性硬度和n0有關。d與%相互制約:越小,d越小,相對穩(wěn)定性越好;在保證一定的

21、指標的前提下,要擴大d,須減少n,即提高機械特性的硬度。c調速的平滑性在一定的調速范圍內(nèi)，調速的級數(shù)越多，調速越平滑。相鄰兩級轉速之比，為平滑系數(shù)越接近1，平滑性越好，當 時，稱為無級調速，即轉速可以連續(xù)調節(jié)。調速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調速。第三章 非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)3.1弱磁與電樞電壓控制的結合在實際的調速系統(tǒng)中，調節(jié)他勵電動機的轉速，除了調節(jié)勵磁磁通外，還可以調節(jié)電樞電壓，調節(jié)電樞電壓只能從額定轉速往下調，實現(xiàn)恒轉矩調速。在保持電樞電壓為額定電壓的情況下，減弱磁通只能從額定轉速向上調，實現(xiàn)恒功率調速。由于弱磁調速的允許范圍有限，當負載要求調速范圍較寬時，通常采用調壓和弱磁聯(lián)合調

22、速方案。3.2非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)的設計針對于他勵直流電機的調速結構，考慮到將調壓和弱磁結合，實現(xiàn)非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)。3.2.1 設計思路非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)的調壓和弱磁是用一個電位計來控制的，其電樞回路和勵磁回路是通過反電勢調節(jié)器et連接在一起的。勵磁控制回路采用兩個調節(jié)器，按照串級連接方式分別構成反電勢調節(jié)環(huán)和激磁磁通調節(jié)環(huán)。激磁磁通調節(jié)環(huán)是內(nèi)環(huán)，反電勢調節(jié)環(huán)是外環(huán)。為了實現(xiàn)反電勢和激磁磁通的無靜差調節(jié)，所以兩個調節(jié)器均采用pi調節(jié)器。3.2.2本次設計的系統(tǒng)框圖如圖圖5所示。圖.非獨立控制勵磁調速系統(tǒng)結構圖圖中ue是反電勢給定值，它是一個固定的數(shù)值，通常整定在90%-95%

23、的額定電壓值，并且不再調節(jié)。這樣，非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)在調速時只需調節(jié)速度給定電位器節(jié)可以了。反電勢反饋信號通過間接的方法得到：根據(jù)ea=ud-ia*ra的關系式，分別測得ua和id以后，再通過反電勢運算器ey進行減法運算，就可獲得反電勢反饋信號ufe。反電勢調節(jié)器et的輸出電壓作為磁通調節(jié)器t的給定電壓ug，其反饋量ufg是將測得勵磁電流信號ufl經(jīng)過函數(shù)發(fā)生器mn轉換而得到的。mn實際上是磁化曲線的模擬單元。3.2.3 分析非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)的調速過程先討論從額定轉速向下調節(jié)的情況。反電勢給定值uge整定后，調節(jié)速度給定電位器就能改變電動機的轉速，只要轉速小于95%額定轉速，則反

24、電勢反饋信號ufe就小于反電勢給定值uge，反電勢調節(jié)器et總是處于飽和限幅值，相當于反電勢環(huán)開環(huán)。此時et的輸出限幅值就是磁通調節(jié)器的滿磁給定值，依靠磁通調節(jié)器t的調節(jié)保證額定勵磁電流不變，所以額定轉速以下的勵磁回路是恒流調節(jié)狀態(tài)。而電樞電路電壓隨著隨著速度給定電壓ugn而改變，轉速調節(jié)過程和一般雙閉環(huán)調速系統(tǒng)一樣。當速度給定電壓繼續(xù)升高，使轉速升高到95%額定轉速以上時，反電勢反饋電壓ufe就超過了uge的值，這是et的輸入偏差電壓變負，使et輸出ug減小而退出飽和，同時磁通調節(jié)器的輸出也減小，開始弱磁調速。在弱磁調速階段內(nèi)，反電勢環(huán)也起調節(jié)作用，只要實際轉速還沒有達到給定值，則通過電樞區(qū)

25、的串級控制，使電樞回路電壓繼續(xù)升高，反電勢反饋量繼續(xù)升高。經(jīng)過反電勢調節(jié)器，磁通調節(jié)器使勵磁電流繼續(xù)減小，因而轉速繼續(xù)上升，直至穩(wěn)態(tài)。在穩(wěn)態(tài)時，ufn=ugn，如et采用pi調節(jié)器，則ufe=uge，反電勢調節(jié)也是無靜差的，可見弱磁升速過程也是維持電機反電勢ea為恒值的調速過程。在弱磁升速過程中，反電勢調節(jié)器et的輸出已減少到與弱磁電流相應的電壓值。綜上所述，在額定轉速調速時，保持勵磁電流不變，在額定轉速以上調速時，保持反電勢ea恒定。上述勵磁控制回路是控制反電勢和磁通兩個參量，采用了兩個調節(jié)器，也可以稱為雙閉環(huán)非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)，調試起來比較方便。第四章 雙閉環(huán)非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)

26、4.1雙閉環(huán)非獨立勵磁直流調速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型 在控制勵磁的同時，對于直流調速系統(tǒng)來說，我添加了電流環(huán)acr，作為內(nèi)環(huán)控制，同時添加了速度環(huán)asr，作為外環(huán)控制，這增加了控制裝置的成本，但使得調速的綜合性能得到較好的改善，隨后可繪出雙閉環(huán)非獨立勵磁直流調速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖，如下圖圖所示。圖.雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖4.2建立數(shù)學模型： 圖中wasr(s)和wacr(s)分別表示轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的傳遞函數(shù)。均采用pi調節(jié)器，則有 4.3起動過程分析首先設置雙閉環(huán)非獨立控制勵磁的一個重要目的就是要獲得接近理想起動過程，因此在分析雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)性能時，有必要首先探討它的起動過程。

27、在剛啟動時，電流環(huán)起作用，保證回路中沒有過大的電流沖擊，在穩(wěn)態(tài)時，速度環(huán)起主要作用，保證轉速在規(guī)定的范圍內(nèi)，有較小的波動，負載的變化不會對轉速造成很大的影響。起動過程由于在起動過程中轉速調節(jié)器asr經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個動態(tài)過程就分成i、ii、iii三個階段。a.第i階段電流上升的階段（0 t1）突加給定電壓 u*n 后，id 上升，當 id 小于負載電流 idl 時，電機還不能轉動。當 id idl 后，電機開始起動，由于機電慣性作用，轉速不會很快增長，因而轉速調節(jié)器asr的輸入偏差電壓的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值 u*im，強迫電流 id 迅速上升。直到，id =

28、idm ， ui = u*im 電流調節(jié)器很快就壓制 id 了的增長，標志著這一階段的結束。在這一階段中，asr很快進入并保持飽和狀態(tài)，而acr一般不飽和。 b.第 ii 階段恒流升速階段（t1 t2）在這個階段中，asr始終是飽和的，轉速環(huán)相當于開環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流u*im 給定下的電流調節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流 id 恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉速呈線性增長。與此同時，電機的反電動勢e 也按線性增長，對電流調節(jié)系統(tǒng)來說，e 是一個線性漸增的擾動量，為了克服它的擾動， ud0和 uc 也必須基本上按線性增長，才能保持 id 恒定。當acr采用pi調節(jié)器時，要使其輸出量按線性增長，其輸入偏

29、差電壓必須維持一定的恒值，也就是說， id 應略低于 idm。恒流升速階段是起動過程中的主要階段。為了保證電流環(huán)的主要調節(jié)作用，在起動過程中 acr是不應飽和的，電力電子裝置 upe 的最大輸出電壓也須留有余地，這些都是設計時必須注意的。c.第 階段轉速調節(jié)階段（ t2 以后），當轉速上升到給定值時，轉速調節(jié)器asr的輸入偏差減少到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值u*im ，所以電機仍在加速，使轉速超調。轉速超調后，asr輸入偏差電壓變負，使它開始退出飽和狀態(tài)， u*i 和 id 很快下降。但是，只要 id 仍大于負載電流 idl ，轉速就繼續(xù)上升。直到id = idl時，轉矩te=

30、tl ，則dn/dt = 0，轉速n才到達峰值（t = t3時）。此后，電動機開始在負載的阻力下減速，與此相應，在一小段時間內(nèi)（ t3 t4 ）， id idl ，直到穩(wěn)定，如果調節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會有一些振蕩過程。在這最后的轉速調節(jié)階段內(nèi)，asr和acr都不飽和，asr起主導的轉速調節(jié)作用，而acr則力圖使 id 盡快地跟隨其給定值 u*i ，或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個電流隨動子系統(tǒng)。 4.4動態(tài)抗擾性能分析 一般來說，非獨立控制勵磁和雙閉環(huán)結合組成的控制系統(tǒng)，具有比較滿意的動態(tài)性能。對于調速系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能是抗擾性能。主要是抗負載擾動和抗電網(wǎng)電壓擾動的性能。4.5調節(jié)器工程設計方法

31、4.5.1轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的作用：轉速調節(jié)器的作用：1.轉速調節(jié)器時調速系統(tǒng)的主導調節(jié)器，它使轉速n很快地給定電壓un*變化，穩(wěn)態(tài)時可以減小轉速誤差，如果使用pi調節(jié)器，理論上可以實現(xiàn)無靜差。2.對負載變化起抗擾作用。3.其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流。電流調節(jié)器的作用：1.作為內(nèi)環(huán)的調節(jié)器，在轉速外環(huán)調節(jié)的過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓ui*變化。2.對電網(wǎng)電壓的波動及時起抗擾作用。3.在轉速動態(tài)過程中，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。4.當電動機過載甚至堵轉時，限制電樞電流的最大值，起快速自動保護作用?？紤]到上述兩個調節(jié)器的作用，體現(xiàn)出設計轉速和電流

32、調節(jié)器的重要性，對它們的結構和參數(shù)的選擇要慎重考慮。4.5.2調節(jié)器工程設計方法在雙閉環(huán)非獨立勵磁控制的直流調速系統(tǒng)中，轉速和電流調節(jié)器的結構選擇與參數(shù)設計需從動態(tài)校正的需要來解決。設計每一個調節(jié)器時，都要先求出該閉環(huán)原始系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性，再根據(jù)性能指標確定校正后的預期特性，從而選定結構并計算參數(shù)。反復試湊，才能確定調節(jié)器的特性，從而選定其結構并設定參數(shù)，反復試湊過程也就是系統(tǒng)的穩(wěn)，準，快和抗干擾諸方面矛盾的正確解決過程，需要有熟練的解決技巧才行。在設計時，把實際系統(tǒng)校正或簡化為典型系統(tǒng)，就可以利用現(xiàn)成的公室和圖表來進行參數(shù)計算，設計工程大大簡化。工程設計方法可分為兩步：1.先選擇調節(jié)器的

33、結構，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時滿足所需的穩(wěn)態(tài)精度。2.再選擇調節(jié)器的參數(shù)，以滿足動態(tài)性能指標的要求。4.6雙閉環(huán)非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)設計意義 若采用pi調節(jié)器的單個轉速閉環(huán)直流調速系統(tǒng)，可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉速無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要，因為在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲地控制電流和轉矩的動態(tài)過程。在單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中，電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。但它只能在超過臨界電流以后靠強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想地控制電流的動態(tài)波形。對于經(jīng)常正、反轉運行的調速系統(tǒng)，盡量縮短起、制動過程的時間是提高生產(chǎn)率的重要因素。為此，在電機最大允許電流和轉矩受限制的條件下，應該充分利用電機的過載能力，最好是在過渡過程中始終保持電流（轉矩）為允許的最大值，使電力拖動系統(tǒng)以最大的加速度起動，到達穩(wěn)態(tài)轉速時，