无静差直流调速系统PPT课件

.1、9.3比例积分控制律和无静差速度控制系统。在前一节中，主要讨论了由比例(P)放大器控制的直流调速系统，它能使系统稳定，有一定的稳定裕度，并且能满足一定的稳态精度指标。然而，具有比例放大器的反馈控制闭环速度控制系统是一个具有静态差的速度控制系统。本节将讨论使用积分调节器或比例积分调节器代替比例放大器来形成无静态差的速度调节系统。本节提出了积分调节器和积分控制律。比例积分控制律无静差DC调速系统及其稳态参数计算系统设计实例及参数计算(2)。在前一节中，P放大器用于控制具有静态差的调速系统。Kp越大，系统精度越高。但是，如果Kp太大，会降低系统的稳定性，使系统动态不稳定。进一步分析静态差的原因，由于使用比例调节器，速度调节器的输出是Uc=KpUnUc0，电机正在运行，即un0Uc=0，电机停止。因此，在由比例调节器控制的自动系统中，输入偏差是维持系统运行的基础，并且必然会产生静态误差，所以它是一个有静态误差的系统。如果要消除系统误差，必须找到其他控制方法，例如，使用积分调节器或比例积分(PI)调节器代替比例放大器。积分调节器如图所示，积分电路可由运算放大器构成。根据电路分析，其电路方程，图1-43中积分调节器a)的原理图。6，3。转速积分控制律。如果采用积分调节器，控制电压Uc是转速偏差电压UN的积分。根据等式(1-64)，如果是UN阶跃函数，则Uc将按照线性规律增加，并且每个时刻Uc的大小与UN和横轴所包围的面积成比例，如下图a所示。7，a)步骤输入b)一般输入，输入和输出的动态过程，从上图b中可以看出，在动态过程中，当UN改变时，只要它的极性不变，也就是说，只要它是Un*Un，积分调节器的输出Uc将总是增加；只有当Un*=Un且UN=0时，Uc才会停止上升；除非联合国变得消极，否则Uc不会下降。这里，值得强调的是，当UN=0时，Uc不是零，而是最终值Ucf；如果UN不再改变，最终值将保持不变，这是积分控制的特点。分析结果：采用积分调节器。当稳态转速达到给定转速时，系统仍有控制信号维持系统稳定运行，实现无静差调速。比例控制和积分控制的比较表明，当负载转矩从TL1突然增加到TL2时，具有静态差的变速系统的速度N、偏差电压Un和控制电压Uc的变化过程如下图所示。当负载转矩从TL1突然增加到TL2时，具有静态差的调速系统的转速N、偏差电压UN和控制电压Uc的变化过程如图所示。图1-44示出了静态差速调节系统的突然负载施加过程和突然负载施加的动态过程。图1-44示出了当负载突然增加时积分控制非静态差速调节系统的动态过程曲线。在稳态运行期间，速度偏差电压UN必须为零。如果UN不为零，Uc将继续变化，不会稳定。当突然的负载导致动态速度下降时，产生UN，当达到新的稳定状态时，UN返回到零，但是Uc已经从Uc1上升到Uc2，导致电枢电压从Ud1上升到Ud2，从而克服由负载电流增加的电压降。在这里，Uc的变化不仅取决于联合国本身，还取决于联合国在一段时间内的积累。12、无静差调速系统，图1-46积分控制系统无静差突加负荷的动态过程，虽然现在UN=0，历史上只要有UN，其积分就有一定值，足以产生稳定所需的控制电压Uc14、9.4比例积分控制律，前一节从无静态误差的角度突出了积分控制优于比例控制，但另一方面，就控制速度而言，积分控制不如比例控制好。如图所示，在相同的阶跃输入下，比例调节器的输出可以立即响应，而积分调节器的输出只能逐渐变化。与两个调节器的特性和两个调节器的输入/输出特性曲线相比，如果我想要高稳态精度和快速动态响应，我应该做什么？只要比例和积分控制相结合，这就是比例和积分控制。在模拟电子控制技术中，运算放大器可以用来实现比例积分调节器，其电路如图所示。当输入信号被突然施加时，电容器C1两端的电压不会突然改变，这相当于两端的瞬时短路，在运算放大器的反馈回路中只剩下电阻器R1。该电路相当于放大系数为Kpi的比例调节器。电压KpiUin立即出现在输出端，实现快速控制，充分发挥比例控制的优势。此后，随着电容器C1被充电，输出电压Uex开始积分，并且其值继续增加，直到稳定状态。在稳态下，C1两端的电压等于Uex，R1没有影响，与积分调节器相同。在这种情况下，可以再次发挥积分控制的优势，实现无静差的稳态。因此，比例积分调节器的输出是比例部分和积分部分的总和。对于一般输入条件，图1-39b描述了比例积分调节器的输入和输出动态过程。假设输入偏置电压UN的波形如图所示，输出波形中的比例部分与UN成比例，积分部分是UN的积分曲线，并且PI调节器的输出电压Uc是这两个部分的总和和。可见，Uc不仅具有快速的响应性能，而且足以消除速度控制系统的静态误差。此外，比例积分调节器也是提高系统稳定性的校正装置。因此，它已广泛应用于速度控制系统和其他控制系统。从分析结果可以看出，比例积分控制结合了比例控制和积分控制两大定律的优点，克服了各自的缺点，扬长避短，取长补短。比例部分可以快速响应控制效果，而积分部分最终消除稳态偏差。22，9.5无静差DC调速系统及其稳态参数计算，系统组成原理稳态结构及静态特性参数计算。23，1。系统组成，图1-48无静差DC调速系统。24，2。工作原理，图1-45是无静差DC调速系统的一个例子。比例积分调节器用于实现无静差，电流截止负反馈用于限制动态过程的冲击电流。电流互感器是一种交流变压器，检测电流并在整流后获得电流反馈信号。当电流超过截止电流时，高于电压调节器VST的击穿电压导通晶体管VBT，使比例积分调节器的输出电压接近于零，功率电子变换器UPE的输出电压急剧下降，达到限制电流的目的。稳态结构和静态特性。当电机电流低于其截止值时，上述系统的稳态结构图如下图所示，其中表示比例积分调节器的方框不能用放大系数来表示，其输出特性一般用比例积分效应来表