自动控制系统1..

自动控制系统课程设计任务书

?N?电动机的电枢电阻为 Ra?PN400??0.65 UNIN110?5.59U1110(1??N)N?0.5?(1?0.65)?3.4? 2IN5.59电动机的电动势系数为

Ce?UN?INRa110?5.59?3.4??0.091vr?min?1

nN1000电动机的转矩系数为

Cm?30?Ce?9.55?0.091?0.87N?mA

位置随动系统的静态结构框图（未考虑校正装置）

七、三环随动系统电流调节器的设计

1．电流环结构图的简化

在图4-4中，在一般情况下，系统的电磁时间常数Ta远小于机电时间常数Tm，因此转速的变化往往比电流变化慢的多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的的扰动，在电流的瞬变过程中，可以认为反电动势基本不变，即?E?0 。这样在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，也就是说，可以暂且把反电动势的作用去掉，得到电流环的近似结构框图，可以证明，忽略反电动势对电流作用的近似条件是 ?ci?31 TaTl式中?ci——电流环开环频率特性的截止频率。

由于T1比Tm小的多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其

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时间常数为 T?i?T1

电流环简化的近似条件为

?ci?

2．电流调节器的结构选择

首先考虑应把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，可以看出，采用I型就够了。再从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流在动态过程中不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要因素。为此，电流环应以跟随性能为主，即应选择典型I型系统。

如图4-6所示,为电流环的动态结构框图。图4-6表明，电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型I型系统，显然采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成

WACR(s)?11 3TsKpi(Tis?1)Tis

为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择

Ti?Ta

电流环的动态结构框图

则电流环的动态结构框图便成典型形式，其中

KI?KpiK1KiTiR

绘出了校正后的开环对数幅频特性。上述结果是在假定条件下得到的，现将用过的假定条件归纳如下，以便具体设计时校验。

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电力电子变换器纯滞后近似处理 ?ci?忽略反电动势变化的动态影响 ?ci?3电流环的小惯性群的近似处理 ?ci?1 3T11 TaTl11 3Ts如果实际系统要求的跟随性能指标不同，参数当然应作相应的改变。 3．电流调节器的参数计算

可以看出，电流调节器的参数是Kpi和Ti其中Ti已选定，待定的只有比例系数可根据所要的动态性能指标选取。在三环随动系统中，已知有Ks?20，

Tl?0.07s，Tm?4.2s，R?3.4,电流反馈系数??2。希望电流超调量?i?5%，可以使动态响应更快。

所以电流调节器的参数为?i?Tl?0.07

所以有

KI?0.50.5??166.7s?1 T?i0.003于是，ACR的比例系数为 Ki?4．校验的近似条件

已知电流环的截止频率?ci?KI?166.7s?1 电力电子变换器纯滞后近似条件为

11??333.3??ci 3Ts3?0.001KITiR166.7?0.3?3.4??1.015 K1Ki20?2 9

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忽略反电动势变化的动态影响的近似条件为 311?3??5.53??ci TlTm0.07?4.2电流环的小惯性群的近似处理的条件为

1111??235??ci

3TsToi30.001?0.002所以计算出的电流调节器的传递函数为 WAC(Rs)?Ki(Tis?1)1.015?0.07s?1?=

0.07sTis但有两个校验条件不满足，可知系统的参数需要整定。我们可以看出计算得到的电流调节器的比例系数与给定的一致但时间常数不一致。我们要通过仿真分析出两个电流环的不同。

八、三环随动系统转速调节器的设计

1．电流环的等效闭环传递函数

电流环经简化后可视作转速环的一个环节，我们可以求出它的闭环传递函数 Wci(s)?1T?i21s??1KIKI

忽略高次项， 可降阶近似为 Wci(s)?11s?1KI

近似条件为

?cn?1KI 3T?i式中?cn——转速环的开环频率特性的截止频率。

接入转速环内，电流环等效的输入量为Ui*(s)，因此电流环在转速环中应等效为

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