控制系统的校正与设计PPT课件

第三节控制系统的设计举例 一 系统数学模型的建立 二 电流环简化及调节器参数的设计 三 速度环简化及调节器参数的设计 本节以转速 电流双闭环调速系统为例 阐述系统分析的全过程 第五章控制系统的校正与设计 一系统数学模型的建立 转速 电流双闭环调速系统有两个反馈回路 故称为双闭环 一个是以电流作为被调量的电流环 另一个是以速度作为被控量的速度环 电流环为内环 速度环为外环 第三节控制系统的设计举例 系统的构成 控制部分 电机机组 负载 系统的工作过程 第三节控制系统的设计举例 PI电流调节器 第三节控制系统的设计举例 双闭环调速系统原理图 PI速度调节器 ASR ACR 晶闸管整流器 直流电动机 电流检测装置 测速发电机 电流反馈滤波 速度反馈滤波 第三节控制系统的设计举例 系统的方框图 动态结构图 系统固有参数 Td Ce Tm Ra Ks Ts 选定的参数 反馈系数 滤波时间常数 Tfn Tfi Toi Ton 设计的参数 调节器参数 Ki i Kn n 双闭环系统是多环控制系统 设计多环系统的步骤是先内环后外环 即先设计电流环 再设计速度环 代入参数后系统的动态结构图 第三节控制系统的设计举例 二电流环简化及调节器参数的设计 1 电流环的简化 转速对给定信号的响应比电流对给定信号的响应慢得多 在计算电流的动态响应时 可以把转速看作恒值量 将反电势近似地视为不变 所以在分析电流环动态响应时将反电势忽略不计 先将电流环动态结构图化简 然后再设计 第三节控制系统的设计举例 a 电流环 第三节控制系统的设计举例 电流环的动态结构图的简化过程 b 化成单位反馈 c 合并小惯性环节 系统固有部分 电流调节器 2 电流调节器参数的设计 一般将电流环设计成典型 型系统 采用PI电流调节器 第三节控制系统的设计举例 系统固有部分的传递函数为 取 i 0 03 式中 T 0 0037 按二阶最佳取值 0 707 有 Ki 1 013 校正装置 电流环的结构图 电流环开环传函 3 电流环的对数幅频特性 第三节控制系统的设计举例 L dB 270 ci 33 3 0 11dB 40dB dec 20dB dec L Lc L0 20lg4 12dB G0 s 对数幅频特性曲线 Gc s 对数幅频特性曲线 20lg1 013 0 11dB G s 对数幅频特性曲线 ci 135 180o 90o tg 1135 0 0037 63 5o 三速度环简化及调节器参数的设计 1 速度环的简化 第三节控制系统的设计举例 电流环的闭环传递函数 速度环的动态结构图 第三节控制系统的设计举例 化成单位负反馈 合并小惯性环节 2 速度调节器参数的设计 将速度环设计成典型 型系统 采用比例积分控制器 第三节控制系统的设计举例 校正后系统的传递函数为 其中 T 0 0174 n 取 h 10 23 则 ts 26T 55 可求得 hT 10T 0 174s 调节器传递函数 校正后开环传递函数 3 速度环的对数幅频特性 第三节控制系统的设计举例 L dB 5 75 L Lc L0 57 5 40dB dec 40dB dec 20dB dec 20lg3 9 5dB 1 5 75 2 57 5 20lgKn 15 6dB G0 s 对数幅频特性曲线 Gc s 对数幅频特性曲线 G s 对数幅频特性曲线 20lgK 40 4dB cn