速,电流双闭环直流调速系统。

运动控制系统期中作业

电气与控制工程学院

自动化1102

王颖琪 1106050219

稳态参数计算：

额定转速下的给定电压值：U n *

=n 0α=αn nom =0.007*1460=10.22v

U

U i

i =*

=βI d =0.05*136=6.8v

电流调节器的限幅值：U c

=

K

I U c s

dl e

R

n +÷*

α=8.69v

根据稳态参数可取V U nm 10=V U im 10= 所以： α≈n

Unm

max

=0.007 β=

I

dm

Uim

=0.05v/A 132.00

=-=n

R I U

C d d e

假设Ks=30

动态参数计算：

电流环的设计 （1）确定时间常数

a.整流装置滞后时间常数T s .假设HZ f 7000=，所以T s s 00014.0=

b.电流滤波时间常数T oi . 单相桥式电路每个波头的时间是10ms ，三相桥式电路每个波头的时间是3.33ms ，为了基本滤平波头，可取T oi =2ms=0.002s.

c.电流环小时间常数之和

T

i

∑.按小时间常数近似处理，取

T

i

∑.=T S +T oi =0.00214s

(2)选择电流调节器结构

根据设计要求δi ≤5%，可按典型I 型系统设计电流调节器。电流环的控制对象是双惯性型的，因此可用PI 型电流调节器，其传递函数为： W(s)=

s

s Ki i i ττ)

1(+

(3)计算电流调节器参数

电流调节器超前时间常数：τi =T l 02.0==

R

L

电流环开环增益：要求δi ≤5%，所以取K I *T i ∑=0.5,因此：

K I =

T

i

∑5

.0≈233.6s-1

于是，ACR 的比例系数为：β

τK K K s

i

I

i

R ==1.5576 （4）校验近似条件

电流环截止频率：ωci =K I =233.6s-1 a.校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件：

Ts 31=00014

.031*≈2380.95s-1>ω

ci

满足近似条件

b.校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：

T

T l

m

1

3*

≈48.84s-1<ωci 满足近似条件

c.校验电流环小时间常数近似处理条件：

T

T oi

S

1

3

1*s 1

94.629-≈>ωci 满足近似条件

（5)计算调节器的电阻电容，按所用运算放大器取K R 400=,各电容和电阻值计算如下：

uF uF F K R

T C

R C R

K R oi

oi

i

i

i i

i

2.040000

008

.0432.032.06200002.0304.62405576.10

6

10==

==⨯==

=

Ω

=⨯=*=-τ

所以:

uF

uF K C

C R oi

i

i 2.032.062==Ω= 故得S

S W ACR 02.0)

102.0(5576.1+=

按照上述参数

003.4=δ

i

，满足设计要求 。

转速调节器设计 （1）确定时间常数 a.电流环等效时间常数

K

I

1

.已知5.0=∑T K i I ，则

K

I

1

=00428.02=∑T i S.

b.转速滤波时间常数T on 。根据所用测速发电机纹理情况， S T on 01.0=

c.转速环小时间常数

T

n

∑。按小时间常数近似处理，取

s

T K

T on I

n 01428.01

=+=

∑

（2）选择转速调节器结构

按照设计要求，选择PI 调节器，其传递函数=)(s W ASR s

s Kn n

n τ

τ)

1(+

（3)计算转速调节器参数

按跟随性和抗扰性都较好的原则，取h=5，则ASR 的超前时间常数为：

s h T n n

0714.001428.05=⨯==∑τ

转速环开环增益：

s

T h

K

n

h N

2

2

2

47.58821-≈∑+=

ASR 比例系数为：

97.142)1(≈+=

∑T T C K

n

m

e n

R h h αβ

（4）检验近似条件

转速环截止频率s K n N cn 1

01.42-≈=τω

a.电流环传递函数简化条件

s T

K i

I

1

13.11000214

.06.233313

1-∑≈=

>

ω

cn

满足简化条件

b.转速环小时间常数近似处理条件

s T

K on

I

1

94.5001

.06.233313

1-≈=

>

ω

cn

满足近似条件

（5）计算调节器电阻和电容 取R 0=40K,则

uF uF

K R

T C R C R

K R on on

n

n

n n

n

140000

04

.0412.0599*******

.08.5984097.140

==

=

≈=

=

Ω

=⨯==τ

所以：

uF

uF K C

C R on

n

n 112.0599==Ω= (6)校验转速超调量

00max

5.6))((

2≈-∆=∑*

∆T

T

n n C

C m

n N

b

i z λσ<0010

所以设计满足要求。s

s s W ASR 0714.0)

10714.0(97.14)(+=