双闭环调速系统简介
双闭环直流调速系统特性与原理
双闭环直流调速系统特性与原理双闭环直流调速系统是一种用于控制直流电动机转速的调速系统。
它由两个闭环控制回路组成，分别是转速外环和电流内环。
其中，转速外环控制直流电机的转速，通过调节电压来控制直流电机的转矩；而电流内环则控制直流电机的电流，通过调节电压来控制直流电机的转矩。
1.稳定性：双闭环控制系统能够有效地控制直流电动机的转速和电流，使其在运行过程中保持稳定的转矩输出。
通过转速外环对转速进行控制，可以实现精确的转速调节；而电流内环则能够控制电机的电流，防止过载和短路等故障。
2.响应速度：双闭环控制系统的转速外环具有较快的响应速度，能够实现快速的转速调节。
而电流内环的响应速度则相对较慢，主要起到电机保护的作用。
3.鲁棒性：双闭环控制系统具有较好的鲁棒性，能够对外部干扰和参数变化具有一定的抗干扰能力。
通过合理的控制策略和参数调整，可以提高系统的鲁棒性。
1.转速外环控制原理：转速外环将输出电压与给定的转速进行比较，得到转速误差，并通过调节电压反馈回内环控制器中。
转速外环控制器通常采用PI控制器，根据转速误差和积分项来控制输出电压。
通过不断调节输出电压，使得转速误差趋于零，从而实现对直流电机转速的调节。
2.电流内环控制原理：电流内环控制器将输出电压与给定的电流进行比较，得到电流误差，并通过调节输出电压来控制电流。
电流内环控制器通常也采用PI控制器，根据电流误差和积分项来控制输出电压。
通过不断调节输出电压，使得电流误差趋于零，从而实现对直流电机电流的调节。
3.反馈信号处理：双闭环直流调速系统中，转速和电流测量信号需要经过滤波和放大等处理，以便传递给控制器进行计算。
滤波器通常采用低通滤波器，用于去除高频噪声，放大器则用于放大信号强度。
4.控制指令处理：由上位机或人机界面输入的控制指令需要经过处理，包括限幅、线性化等，以确保输入信号符合控制系统的要求。
处理后的指令将送入控制器，进行计算和控制输出电压。
通过双闭环直流调速系统的控制，可以实现对直流电机的转速和电流的精确调节，并具有较好的稳定性、响应速度和鲁棒性，广泛应用于工业自动化领域。
双闭环直流调速系统电路原理
双闭环直流调速系统电路原理
一、双闭环直流调速系统简介
双闭环直流调速系统，通常称为DCS，是一种用于控制和调节电动机
转速的电子系统，它能够准确地检测电机的转速，以调整电机驱动器输出
功率，并为电机提供良好的调节性能、低噪声、低抖动和优异的精度。
它
通常由稳态调节器、反馈传感器、控制器、执行器等组成。
双闭环直流速系统，具有以下几个电路：1.平衡节回路：由半桥变流器、电流变换器、电流放大器、PID控制器、可变阻器等组成，以实现基
于比例环节的节；2.电压控制回路：由可前置增益电路、放大器、变速器、可谐滤波器以及PID控制器组成，以实现节；3.转矩控制回路：由电阻模块、电容模块、放大器和可谐滤波器组成，以实现节；4.转速控制回路：
由反馈传感器、放大器、可谐滤波器和PID控制器组成，以实现节；5.电
流控制回路：由电流放大器和可谐滤波器组成，以实现节；6.位置控制回路：由反馈传感器、放大器，可谐滤波器和专用控制器组成，以实现节；7.整回路：由电位器。
双闭环调速系统简介
131科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 动力与电气工程1 双闭环调速的定义速度和电流双闭环直流调速系统(简称双闭环调速系统)是由电流和转速两个调节器进行综合调节的,可获得良好的静、动态性能。
双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制,由于调速系统调节的主要参量是转速,故转速环作为主环放在外面,而电流环作为副环放在里面,可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。
2 双闭环调速系统2.1双闭环调速系统结构为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,分别调节转速和电流,即分别引入转速负反馈和电流负反馈,如图1所示。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
从闭环结构上看,电流环在里面,称作内环;转速环在外边,称作外环。
这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
调节A S R 限度器和A C R 限度器,可得电流,转速双闭环调速系统电流和转速波形分别如图2、图3所示。
由此可得:双闭环调速系统采用P I 调节规律,它不同于P调节器的输出量总是正比与其输入量,P I调节器它的输出量在动态过程中决定于输入量的积分,到达稳态时,输入为零,输出的稳态值与输入无关,是由它后面的环节的需要来决定的。
经过多次的调节我们可以得到限度器相关的参数的调节规律。
限度值越大上升时间t r 越小,限幅值越小上升时间t r 越大;同时t r 值越大,超调越小;t r 值越小,超调越大。
2.2双闭环调速系统特征双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制,由于调速系统调节的主要参量是转速,故转速环作为主环放在外面,而电流环作为副环放在里面,可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。
实际系统的组成如图4所示。
主电路采用三相桥式全控整流电路供电。
系统工作时,首先给电动机加上额定励磁,改变转速给定电压U n *可方便地调节电动机的转速。
双闭环直流调速系统ACR设计
双闭环直流调速系统ACR设计双闭环直流调速系统（ACR）是一种使用两个反馈环来控制直流电机转速的系统。
其中一个环，被称为速度环（内环），用来控制电机的速度；另一个环，被称为电流环（外环），用来控制电机的电流。
ACR系统能够提供更精确的转速控制，同时能够保护电机免受过流和过载的损坏。
ACR系统的设计首先需要确定控制器的参数。
其中，内环控制器的参数包括比例增益（Kp）和积分时间（Ti）；外环控制器的参数包括比例增益（Kp）和积分时间（Ti）。
这些参数需要根据实际系统的需求来选择，可以通过试验和调整来获得最佳参数。
在内环控制器中，比例增益决定了速度误差与输出调节器输入信号之间的比例关系，即输出调节器的输出值与速度误差的乘积。
积分时间决定了对速度误差的积分时间长度，即速度误差累计值。
在外环控制器中，比例增益决定了电流误差与输出调节器输入信号之间的比例关系，即输出调节器的输出值与电流误差的乘积。
积分时间决定了对电流误差的积分时间长度，即电流误差累计值。
ACR系统的设计还需要确定速度传感器和电流传感器的类型和位置。
速度传感器用于测量电机的转速，可以选择编码器、霍尔传感器等；电流传感器用于测量电机的电流，可以选择霍尔传感器、感应电流传感器等。
这些传感器需要合理安装在电机上，以确保准确测量电机的转速和电流。
在系统工作时，ACR系统通过测量电机的转速和电流，并与设定值进行比较，计算得到速度误差和电流误差。
然后，内环控制器根据速度误差来产生控制信号，控制电机的速度接近设定值；外环控制器根据电流误差来产生控制信号，控制电机的电流接近设定值。
这些控制信号通过功率放大器输出到电机，实现对电机速度和电流的控制。
ACR系统的设计需要考虑诸多因素，如电机的负载特性、速度和电流的响应时间、系统的稳定性等。
通过合理选择控制器的参数和传感器的类型和位置，采取适当的控制策略，可以实现高精度、高效率的直流电机调速系统。
双闭环直流调速系统
双闭环直流调速系统一、双闭环直流调速系统的介绍双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。
我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。
这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。
在单闭环系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的。
但它只是在超过临界电流dcrI值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。
带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动时的电流和转速波形如图1-（a）所示。
当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，因而加速过程必然拖长。
二、双闭环直流调速系统的组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。
从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。
这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。
该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。
因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。
一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。
三丶一般来说，双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。
动态跟随性能：双闭环调速系统在起动和升速过程中，能够在电流受电机过载能力约束的条件下，表现出很快的动态跟随性能。
双闭环直流调速系统工作原理
双闭环直流调速系统工作原理1.系统结构：双闭环直流调速系统主要由两个闭环控制组成，即速度内环和电流外环。
速度内环控制器接收速度设定值和速度反馈信号，通过计算得到电流设定值，并发送给电流外环控制器。
电流外环控制器接收电流设定值和电流反馈信号，通过计算得到电压设定值，并输出给电源控制器。
电源控制器接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压，以确保电机输出的电压和电流符合控制要求。
2.速度内环控制：速度内环控制器是实现速度调节的关键部分。
它通过比较速度设定值和速度反馈信号，得到速度差，然后根据速度差来调节电流设定值。
控制器根据速度差的大小来调整电流设定值的大小，如果速度差较大，则增大电流设定值；如果速度差较小，则减小电流设定值。
通过不断调整电流设定值，使得速度差逐渐减小，最终达到设定的速度。
3.电流外环控制：电流外环控制器是为了保证电流的稳定性而设置的闭环控制。
它接收电流设定值和电流反馈信号，通过比较二者的差异，计算得到电压设定值。
控制器根据电流设定值和电流反馈信号的差异来调整电压设定值的大小，如果电流差较大，则增大电压设定值；如果电流差较小，则减小电压设定值。
通过不断调整电压设定值，使得电流差逐渐减小，最终达到设定的电流。
4.电源控制：电源控制器是为了保证电机输出的电压和电流符合控制要求而设置的。
它接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压来实现电机的调速。
当电压设定值与电源反馈信号存在差异时，控制器会相应地改变电源输出电压，使得电机的电压和电源设定值尽可能接近。
通过不断调整电压输出，最终使得电机的电压和电流稳定在设定值。
5.系统优点：双闭环直流调速系统能够实现对电机的精确调节，具有较高的速度和电流控制精度。
通过速度内环和电流外环的联合控制，可以准确地调节电机的转速，并且能够自动调整输出电流，适应不同负载。
此外，该系统还具有较好的稳定性和抗干扰能力，在外界干扰较大时仍能保持较高的控制精度。
双闭环直流电动机调速系统
04
系统软件设计
控制算法设计
算法选择
算法实现
根据系统需求，选择合适的控制算法， 如PID控制、模糊控制等。
将控制算法用编程语言实现，并集成 到系统中。
算法参数整定
根据系统性能指标，对控制算法的参 数进行整定，以实现最优控制效果。
调节器设计
调节器类型选择
根据系统需求，选择合适 的调节器类型，如PI调节 器、PID调节器等。
在不同负载和干扰条件下测试系统的性能， 验证系统的鲁棒性。
06
结论与展望
工作总结
针对系统中的关键问题，如电流和速度的动态 调节、超调抑制等，进行了深入研究和改进。
针对实际应用中可能出现的各种干扰和不确定性因素 ，进行了充分的考虑和实验验证，提高了系统的鲁棒
性和适应性。
实现了双闭环直流电动机调速系统的优化设计 ，提高了系统的稳定性和动态响应性能。
通过对实验数据的分析和比较，验证了所设计的 双闭环直流电动机调速系统的可行性和优越性。
研究展望
进一步研究双闭环直流电动机 调速系统的控制策略，提高系
统的动态性能和稳定性。
针对实际应用中的复杂环境和 工况，开展更为广泛和深入的 实验研究，验证系统的可靠性
和实用性。
探索双闭环直流电动机调速系 统在智能制造、机器人等领域 的应用前景，为相关领域的发 展提供技术支持和解决方案。
功率驱动模块
总结词
控制直流电动机的启动、停止和方向。
详细描述
功率驱动模块是双闭环直流电动机调速系统的核心部分，负责控制直流电动机的启动、停止和方向。它通常 由电力电子器件（如晶体管、可控硅等）组成，通过控制电动机的输入电压或电流来实现对电动机的速度和 方向的控制。功率驱动模块还需要具备过流保护、过压保护和欠压保护等功能，以确保电动机和整个系统的
9.3双闭环调速系统
一、单环系统动态特性 带电流截止负反馈的单环系统 启动时n=0， ， 启动时 △U=UG→Id↑↑ Id>I临界时，电 流负反馈启动， 流负反馈启动， 调节器以调节 电流为主； 电流为主； Id<I临界时，电 流负反馈被截 止，仅有速度 负反馈。 负反馈。
启动特性： 启动特性：
Id n Idm Id n n Idm
Id
O
t
O
t
动态特性差的原因： 动态特性差的原因： 电流负反馈与速度负反馈共用一个调节器， 电流负反馈与速度负反馈共用一个调节器， 在电流负反馈形成闭环调整的同时， 在电流负反馈形成闭环调整的同时，速度负反馈 同时起作用，破坏了电流负反馈的调整作用， 同时起作用，破坏了电流负反馈的调整作用，使 Id无法维持在最大值上，过渡过程减慢。 无法维持在最大值上，过渡过程减慢。
五、双闭环典型电路及整定方法
电路结构特点： 电路结构特点： ASR、ACR为输入、输出都有限幅的 调节器，且输出限幅可调。 、 为输入、 调节器， 为输入 输出都有限幅的PI调节器 且输出限幅可调。 调节器输入端的T型滤波电路用以消除谐波， 起延缓作用。 调节器输入端的 型滤波电路用以消除谐波，并起延缓作用。 型滤波电路用以消除谐波 两级反馈都采用整流器输出，保证反馈电压极性的正确。 两级反馈都采用整流器输出，保证反馈电压极性的正确。 整定顺序为先调电流环（内环），再调速度环（外环）。 整定顺序为先调电流环（内环），再调速度环（外环）。 ），再调速度环 电流环的整定步骤： 电流环的整定步骤： 1. 调零和限幅。RP4、5、9、10。 调零和限幅。 、 、 、 。 2. 整定 整定ACR比例系数。RP8。 比例系数。 比例系数 。 3. 整定电流反馈电压 过载保护）。 整定电流反馈电压(过载保护）。RP13。 过载保护）。 。 为避免电流过大，使Id=0.5Idm，调节Ufa=0.5Usm。 为避免电流过大， 调节 。
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双闭环调速系统简介
摘要:双闭环是直流调速系统的基本结构形式,是一种多环结构,其中很多方面都代表着多环控制系统的一般规律,可以推广到其他的多环系统,外环是决定系统主要性质的基本控制环,内环可以对本环的被控制量实行限制和保护,并对环内的扰动实现及时调节,改造被本环所包围的控制对象,使之更有利于外环的控制。
关键词:双闭环调速
1 双闭环调速的定义
速度和电流双闭环直流调速系统(简称双闭环调速系统)是由电流和转速两个调节器进行综合调节的,可获得良好的静、动态性能。
双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制,由于调速系统调节的主要参量是转速,故转速环作为主环放在外面,而电流环作为副环放在里面,可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。
2 双闭环调速系统
2.1 双闭环调速系统结构
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,分别调节转速和电流,即分别引入转速负反馈和电流负反馈,如图1所示。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
从闭环结构上看,电流环在里面,称作内环;转速环在外边,称作外环。
这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
调节ASR限度器和ACR限度器,可得电流,转速双闭环调速系统电流和转速波形分别如图2、图3所示。
由此可得:双闭环调速系统采用PI调节规律,它不同于P调节器的输出量总是正比与其输入量,PI调节器它的输出量在动态过程中决定于输入量的积分,到达稳态时,输入为零,输出的稳态值与输入无关,是由它后面的环节的需要来决定的。
经过多次的调节我们可以得到限度器相关的参数的调节规律。
限度值越大上升时间tr越小,限幅值越小上升时间tr越大;同时tr 值越大,超调越小;tr值越小,超调越大。
2.2 双闭环调速系统特征
双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制,由于调速系统调节的主要参量是转速,故转速环作为主环放在外面,而电流环作为副环放在里面,可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。
实际系统的组成如图4所示。
主电路采用三相桥式全控整流电路供电。
系统工作时,首先给电
动机加上额定励磁,改变转速给定电压Un*可方便地调节电动机的转速。
速度调节器ASR、电流调节器ACR均设有限幅电路,ASR的输出Ui*作为ACR的给定,利用ASR的输出限幅Uim*起限制启动电流的作用;ACR的输出作为触发器GT的移相控制电压,利用ACR的输出限幅Ucm起限制电力电子变换器的最大输出电压的作用。
当突加给定电压Un*时,ASR立即达到饱和输出Uim*,使电动机以限定的最大电流Idm加速启动,直到电动机转速达到给定转速并出现超调,使ASR退出饱和,最后稳定运行在给定转速上。
双闭环采用电力电子变流装置供电的双闭环直流调速系统,在启动或制动的时候,转速给定信号的突变会使调节器的输出,即电流给定信号也发生突变,从而使电枢回路电流急剧上升,电流变化率很高,瞬时值甚至可以达到很高。
为了解决这一问题,应当增加一个限制电流变化率的约束条件,在电流环里面再设置一个电流变化率环,构成一种转速、电流、电流变化率三环调速系统。
而在我们实际的工作中都采用了现在比较先进的软件更改参数调节电机的运转情况,不管现在我们为了更好的为人类服务采用什么样的调速,它的基础和核心部分都是不变的,我个人认为不管干什么最重要的是明白它最基本的原理,用理论联系实际,现在为我们服务的各式各样先进的软件就是从基础发展起来的,所以大家一定要重视最基本的理论学习,这样在实际工作中才能更好的工作,得到更大的突破。
参考文献
[1] 陈伯时.电力拖动自动控制原理[M].北京:机械工业出版.。