自动控制系统

1、 单双闭环的区别

在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值 Idcr 以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形

双闭环启动过程：正向电枢电流最大，即电动机的正向电磁转矩最大，系统以最大的加速度启动。转速达到目标值时，要求电磁转矩降到负载转矩（电枢电流等于负载电流），启动过程结束，系统进入稳定运行状态。起动过程：只有电流负反馈，没有转速负反馈；稳态时：只有转速负反馈，没有电流负反馈。

2双闭环两个调节器的作用 转速调节器的作用

（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速 n 很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现转速无静差。 （2）对负载变化起抗扰作用。

（3）其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。

其限幅值Unm受运算放大器允许输入电压和稳压电源限制

电流调节器的作用

（1）作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。

（2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。

（3）在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。 （4）当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的 其限幅值受转速调节器的限幅值允许电动机输入最大电流限制

3生产过程的动态特性

-----过程增益K0增大，余差减小，最大偏差减小，控制作用增强，克服干扰的能力增强。 -----干扰通道增益Kf常与干扰幅值F的乘积一起考虑，KfF的值越小，则干扰对控制系统的影响也越小。

-----时间常数T0小，控制作用强，克服干扰影响快，过渡过程时间缩短。但T0过小，容易引起过渡过程振荡，使系统稳定性受到影响。

-----干扰通道的时间常数Tf 大，扰动对输出的影响慢，有利于克服扰动的影响。 -----纯滞后时间? 0小，使控制及时，系统超调量小，系统稳定。 ----- 一般情况下，纯延迟? f 不影响系统的控制质量。

-----干扰作用位置离被控量检测点越远，系统克服干扰越容易，控制品质就越高。 -----尽可能地使各个时间常数的数值错开。

4积分饱和

（1）实际积分作用与比例作用一样，积分作用只在一定范围内起作用，输出达到一定限值后就不继续上升或下降，只是积分作用的饱和特性，习惯上把积分过程称为积分饱和，当偏差存在时，由于有积分控制作用，控制器输出可在仍一位置，即可达某一限值，而在偏差反向时，不能使输出及时反向，这是积分过量造成的。因积分过量造成执行机构不能及时改变方向的现象被称为积分饱和现象。 （2）产生积分饱和的原因：

外因：由于偏差长期存在

内因：控制规律有积分作用，使积分输出达某一限值 （3）积分饱和防止

防止积分饱和的策略：在偏差e(t)为零时，使u0’(t)不超过限值。 a）采用输出限幅器：对控制器的输出限幅，即对u(t)限幅。 b）调节器内部实现ＰＩ－Ｐ控制动作的自动切换，切除积分 c）采用积分外反馈对u0’(t)限幅

5参数整定

（1）调节器参数整定实质：确定最佳过渡过程中调节器的比例度、积分时间、微分时间的具体参数值。

（2）调节器参数整定方法：

整定控制器参数的方法很多，归纳起来可分为两大类，即理论计算整定法和工程整定法： 1）理论计算整定法有对数频率特性法、根轨迹法等；

2）工程整定法有现场试凑法、临界比例度法和衰减曲线法等。 （3）工程整定法特点：

工程整定不需要事先知道过程的数学模型，直接在过程控制系统中进行现场整定。 特点：方法简单实用；计算简便；易于工程应用。 主要内容：

1) 参数整定原则：

a) 控 制系统稳定的静态条件是系统总开环放大系数K恒定 b) 控制系统动态特性有过程时滞和时间常数之比确定 c) d) e) f)

最基本的控制作用是比例作用，整定方法有：先调整Kc，再调Ti、Td 积分作用能消除余差，但使系统稳定性变差 积分作用能消除高阶对象过渡滞后的影响 积分作用应合适，对高频噪声应采用反微分

g) 控制品质中，稳定性是最基本的性能 h) 不同的系统有不同的稳定裕度要求

i) 闭环系统长近似为典型的二阶振荡环节 (4) 临界比例度法

a、在闭环控制系统里，将控制器置于纯比例作用下（TI=∞ ，TD=0），从大到小逐渐

改变控制器的比例度，得到等幅振荡的过渡过程。

b、此时的比例度称为临界比例度δk，相邻两个波峰间的时间间隔，称为临界振荡周期Tk。 据此确定控制器参数

c、根据δk和Tk值，采用经验公式，计算出调节器各个参数，即δ、TI、TD的值。 D、按“先P后I最后D”的操作程序将控制器整定参数调到计算值上。若不够满意，可作进一步调整 (5) 衰减曲线法

a、先把控制器参数置成纯比例作用（TI=∞，TD=0），系统投入运行。再把比例度δ逐渐从大调小，直到出现4：1衰减过程曲线。

b、此时的比例度为4：1衰减比例度δc，两个相邻波峰间的时间间隔，称为4：1衰减振荡周期Ts。

c、根据δc和Ts，使用公式，即可计算出调节器的各个整定参数值。

d、按 “先P后I最后D”的操作程序，将求得的整定参数设置在控制器上。再观察运行曲线，若不太理想，还可作适当调整。