电流调节器设计
II
3. 软件流程图.................................................................................................................................. 5 4. 附件：经典控制理论重要结论................................................................................................. 1 4.1 典型Ⅰ型二阶系统相关结论 ............................................................................................... 1 4.2 不同型别系统与稳定性 ........................................................................................................ 2
v 的大小反映了系统跟踪阶跃信号、斜坡信号、等加速输入信号的能力。系
统无差度越高，稳态误差越小，但稳定性变差。 实际工业控制系统，Ⅰ、Ⅱ型系统较多，高于Ⅲ型系统由于稳定性极为不 利而很少采用。
2
当输入为阶跃输入 r (t ) r0 1(t ) 时稳态误差为：
r0 r0 s v s v 1 r0 ess lim v lim v 1 K s 0 s K s s 0 s K 0 v0 v 1
(F1)
上升时间：
tr 2 T 1 2 ( arccos )
(F2)
峰值时间：
tp
n 1 2
(F3)
调节时间：
ts 3
n
6T
(F4)
超调量：
e ( /
截止频率：
1 2 )
100%
(F5)
c n [(1 4 ) 2 ]
3
2.2 仿真结果
Simulink 仿真模型
图 2 电流环仿真模型
3
PI 调节器 Simulink 模型
图 3 电流环 PI 调节器仿真模型
伺服电机 Simulink 模型
图 4 伺服电机仿真模型
以台达低惯量系列 0.75KW 伺服电机为对象，其参数如下表 1：
表 1 伺服电机参数
额定功率（kW） 额定扭矩（N-m） 最大扭矩（N-m） 额定转速（r/min） 最高转速（r/min） 额定电流（A） 瞬时最大电流（A） 每秒最大功率（kW/s） 转子惯量（ 104 kg m2 ） 机械常量（ms） 扭矩常量-KT（N-m/A） 电压常量-KE（mV/(r/min)） 电机阻抗（Ohm） 电机感抗（mH） 电气常量（ms）
<伺服驱动器>
电流调节器工程设计法 详细设计说明书
版本：<1.0>
作者：杨洪江 QQ：80033885
I
目 录
1. 文档介绍 .................................................................................................................................... 1 1.1 文档范围................................................................................................................................ 1 1.2 参考资料................................................................................................................................ 1 2. 软件功能描述............................................................................................................................. 1 2.1 电流环控制模型 ................................................................................................................... 1 2.2 仿真结果................................................................................................................................ 3
， T Tpwm
n
则：
K p K pwm LTpwm
(6)
n
假设 为已知，则：
1 2 Tpwm
(7)
2
Kp
令 K pwm 1 ，则：
L 4 Tpwm K pwm
2
(8)
Kp
L 4 Tpwm
2
(9)
工程上一般取
1 可以保证小的超调量和快的响应时间，则有： 2
Gpi ( s ) K p K p K i 1 s
(1)
电流环开环传递函数为：
1
K pwm 1 1 G(s) H (s) ( K p K p Ki ) s Ls R Tpwm s 1 1 s 1) 1 K pwm Ki R L s s 1 Tpwm s 1 R K p K i K pwm 1 ( s 1) R Ki 1 1 L s s 1 Tpwm s 1 R K p K i K pwm 1 ( s 1) R Ki 1 1 L s s 1 Tpwm s 1 R K p Ki (
-45
-90
-135
-180 10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
Frequency (rad/sec)
图 6 频率特性
3. 软件流程图
同速度调节器类似，可参考
5
4. 附件：经典控制理论重要结论
4.1 典型Ⅰ型二阶系统相关结论
开环传递函数：
2 n K G( s) H ( s) s(Ts 1) s( s 2n )
III
1. 文档介绍
1.1 文档范围
采用工程设计法设计电流 PI 调节器，进行详细设计说明。
1.2 参考资料
2. 软件功能描述
2.1 电流环控制模型
电流环控制框图
* iq
+
Gpi ( s)
-
1 Ls R
K pwm Tpwm s 1
iq
图 1 电流环控制框图
电流环调节器采用 PI 型，其形式为：
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8 x 10
-3
Time (sec)
图 5 阶跃响应
0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 0 X: 6341 From: In1 To: Out1 Y: -4.114
Magnitude (dB) Phase (deg)
(F10)
表 F1 典型Ⅰ型二阶系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系 参数关系 KT 阻尼比 超调量 上升时间 tr 峰值时间 t p 相角稳定裕度 截止频率 c 0.25 1.0 0% 0.39 0.8 1.5% 0.50 0.707 4.3% 0.69 0.6 9.5% 1.0 0.5 16.3%
a0t 2 时稳态误差为： 2
v 1 v2 v3
(F12)
v 1
a a0 as s ess lim v 3 lim v0 0 s 0 s K s s 0 s K K 0
v 1
结论： 1) 系统消除阶跃作用下的稳态误差，要求开环传递函数 G ( s ) H ( s ) 中应至 少配置一个积分环节，即 v 1 。如果 v 0 ，则稳态误差为常值，增益 K 越大，稳态误差越小； 2) 系统消除斜坡作用下的稳态误差， 开环传递函数中应至少配置两个积分 环节，即 v 2 。如果 v 1 ，则稳态误差为常值。如果没有积分环节， 稳态误差趋于无穷； 3) 系统消除等加速作用下的稳态误差， 开环传递函数中应至少配置 3 个积 分环节，即 v 3 。
76.3°
6.6T 8.3T
69.9°
4.7T
3.3T 4.7T
59.2°
2.4T 3.6T51.8°源自6.2T65.5°
0.243/ T
0.367 / T
0.455 / T
0.596 / T
0.786 / T
4.2 不同型别系统与稳定性
开环传递函数的典型形式为：
G ( s) H ( s)
K ( i s 1) s
(F10)
当输入为斜坡输入 r (t ) V0t 时稳态误差为：
V V0 Vs s ess lim v 2 lim v0 0 s 0 s K s s 0 s K K 0
v 1 v 1
v0 v 1 v2
(F11)
当输入为等加速输入 r (t )
Kp
电流环带宽频率：
L 2Tpwm
电力拖动自动控制系统课程设计
《运动控制系统设计》课程设计报告设计题目：转速、电流双闭环直流调速系统设计与实践班级：04 级自动化一班学号:姓名：指导教师：设计时间：2007.11.20 —2007.12.14目录摘要第一章概述第二章设计任务及要求2.1设计任务：2.2设计要求：2.3理论设计3.1方案论证3.2系统设计3.2.1电流调节器设计3.2.1.1确定时间常数3.2.1.2 选择电流调节器结构3.2.1.3计算电流调节器参数3.2.1.4 校验近似条件3.2.1.5 计算调节器电阻和电容3.2.2速度调节器设计3.2.2.1 确定时间常数3.2.2.2 选择转速调节器结构3.2.2.3 计算转速调节器参数3.2.2.4 校验近似条件3.2.2.5 计算调节器电阻和电容3.2.2.6 校核转速超调量第三章系统建模及仿真实验4.1MATLAB 仿真软件介绍4.2仿真建模及实验4.2.1单闭环仿真实验4.2.2双闭环仿真实验4.2.3仿真波形分析第四章实际系统设计及实验5.1 系统组成及工作原理5.2 设备及仪器5.3 实验过程5.3.1 实验内容5.3.2 实验步骤第五章总结与体会参考文献摘要从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。
双闭环直流调速系统就是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等．给定信号为0～10V直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。
由于其机械特性硬，调速范围宽，而且是无级调速，所以可对直流电动机进行调压调速。
动静态性能好，抗扰性能佳。
速度调节及抗负载和电网扰动，采用双PI调节器，可获得良好的动静态效果。
电流环校正成典型I型系统。
为使系统在阶跃扰动时无稳态误差，并具有较好的抗扰性能，速度环设计成典型Ⅱ型系统。
根据转速、电流双闭环调速系统的设计方法，用Simulink做了带电流补偿的电压负反馈直流调速系统进行仿真综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真波形图。
直流电动机双闭环调速系统设计
1 设计方案论证电流环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
转速环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
2双闭环调速控制系统电路设计及其原理综述随着现代工业的开展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。
相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。
双闭环控制那么很好的弥补了他的这一缺陷。
双闭环控制可实现转速和电流两种负反应的分别作用，从而获得良好的静，动态性能。
其良好的动态性能主要表达在其抗负载扰动以及抗电网电压扰动之上。
正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有必要对其最优化设计进展深入的探讨和研究。
本次课程设计目的就是旨在对双闭环进展最优化的设计。
整流电路本次课程设计的整流主电路采用的是三相桥式全控整流电路，它可看成是由一组共阴接法和另一组共阳接法的三相半波可控整流电路串联而成。
共阴极组VT1、VT3和VT5在正半周导电，流经变压器的电流为正向电流；共阳极组VT2、VT4和VT6在负半周导电，流经变压器的电流为反向电流。
变压器每相绕组在正负半周都有电流流过，因此，变压器绕组中没有直流磁通势，同时也提高了变压器绕组的利用率。
三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载。
为使负载电流连续平滑，有利于直流电动机换向及减小火花，以改善电动机的机械特性，一般要串入电感量足够大的平波电抗器，这就等同于含有反电动势的大电感负载。
三相桥式全控整流电路的工作原理是当a=0°时的工作情况。
交流电机离散时间电流调节器的设计
摘要： 分析 了运行 在较 高基 频 与采样 频 率 的比值 下异 步 电机 的 离散 时间 电流 调节器 的 特点 ， 该情 况普遍 应用 在 高速列 车驱动和 大型 牵 引驱动上 。若 电流调 节器 的设计 不能很 好地满 足控 制系 统离散 特性 。 在较 高的基频
与采 样频率 比值下 ， 统会发 生严重 的振荡 或者不稳 定响应 。 过 一个含 Ｓ Ｐ 系 通 Ｖ ＷＭ 延 迟 的 离 散 时 域 交 流 电机 模
Ｔ ｉ ｍｏ ｅ ｓ ｕ ｅ ｏ ｄ ｓ ｎ ａ ｄ ｓ ｒ ｔ ・ ｍｅ ｄ ｍａ ｎ ｖ ｒｉ ｎ ｏ ｈ ｏ ｌｘ ｖ ｃｏ ＵＴ ｎ ｅ ｕ ａｏ ｈ ｔｄ ｍｏ ｓ ａｅ ｈｓ ｄ ｌｉ ｓ ｄ ｔ ｅ ｉ ｉｃ ｅｅ ｔ ｏ ｉ ｅ ｓｏ ｆ ｔｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｔｒ Ｃ ｌ ｔｒ ｇ ｌ ｔｒ ｔ ａ ｅ ｎ ｔ ｔｓ ｇ ｉ ｅ ｒ
ｖ ｓｉａ ｉｎ． ｉｃ ｅｅ ｔ ｏ ｉ ｃ ｉ ｅ ｍｏ ｅ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｔ ａ ｎ ｌ ｄ ｓ ｔ ｅ ｄ ｌｙ ｓｏ ｉｔｄ ｗ ｔ ＶＰ ｅｔ ｔ ｇ ｏ ａ ｄ ｓ ｒ ｔ － ｍｅ ｄ ｍａ ｎ ＡＣ ｍａ ｈ ｎ ｄ ｌｉ ｅ ｅｏ ｅ ｈ ｔｉ ｃｕ ｅ ｈ ｅ ａ ｓ ａ ｓ ｃａｅ ｉ ｌ Ｓ ＷＭ ． ｉ Ｉ
ｉ ｒ ｖ ｄ ｒ ｓ ｏ ｓ ｏ ａ ｅ ｉ ｈ ｔ ｅ ｅ ｕ ａｏ ｓ ｓｕ ｉｄ Ｓ ｍｕａｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｐ ｏ ｅ ｔ ａ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗ ｔ ｔ ｅ ｏ ｈ ｒ ｒｇ ｌ ｔｒ ｔ ｄ ｅ ． ｉ ｌｔ ｎ ｈ ｘ ｅ ｉ ｈ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｓ ｌ ｒ ｖ ｈ ｔ ｔｅ ｌ ｓ
Ｃ ｍＤ ￣ ｅ ｔ ｒｐ ｏｏ ｍａ ｃ ｎ ｉ ｅ ｈ ｓ ｖ ｒ ｕ ｅ ｉｒ ｓａ ｉ ｔ ｎ ｏ ｕ ｔｅ ｓ ｆｌｙ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｄ ｓ ｒ ｔ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ Ｏ ＩＸ ｖ ｃ ｏ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｄ ｃ ａ ｅｙ ｓ ｐ ｒ ｔｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｒ ｂ ｓｎ ｓ ， ｕｌ ｅｓ ｈ ｉｃ ｅ ｃ ｎｒ ｙ ｔ ｍ． ＇ ｏ ｉ ｅ ｏ
汽车换挡控制中电流调节器的设计
３ Ｃｈ ｎ ｉ ｇ ｏ ｇ ｅ ｉｉｎ Ｉ ｕ ｔｉ ． ｏ ｇｑｎ Ｈ ｎ ｙｕ Ｐｒｃｓｏ ｎ ｓｒａｌＣｏ．ａｄ， ｏ ｇ ｎ ４ ０ ０ Ｃｈｉａ） ｄ １ Ｃｈ ｎ ｑｉｇ ０ ０ ０， ｎ
ｔｏ ｒ ｂｌｍ ｕｒｅ ｅ ｕｌｔ ｒ． Ｔｈ ｓｍ ｅｈｏ ａ ｏ ｖ ｈｅｓ ｔ ｒ ｔｏｎ ｐ ｏ ｅ ｏｆｃ ｒ ｅ ｅ ｌｔ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｏｆｃ ｒ ｎｔｒ ｇ ａ ｏ ｉ ｔ ｄ ｃ ｎ ｓ ｌ ｅ ｔ ａ ｕ ａ ｉ ｒ ｂｌｍ ｕ ｒ ｎｔｒ ｇｕａ ｏｒｗｈｅ ｔ ｅ ｎ ｈ
电 气传 动 ２ １ ０ ０年 第 ４ Ｏ卷 第 １ １期
ＥＬＥ ＣＴＲＩ ＤＲＩ ２ １ Ｖｏ． ０ Ｎｏ １ Ｃ ＶＥ ＯＯ １４ ．１
汽 车 换 挡 控 制 中 电流 调 节 器 的设 计
程 小 强 王 辉 陈 璐 张 彬 。 ， ， ，
（． １ 湖南大 学 电气与信 息工程 学院 ， 南 长 沙 ４ ０ ８ ； 湖 １ ０ ２
方 法来 解 决 换 挡过 程 中 电流 调节 器 的饱 和 问题 。该 方 法 通 过 电流 解 耦 环 和 电压 补 偿 环 的 控 制 ， 能够 解ห้องสมุดไป่ตู้决 永 磁 同 步 电机 在 速 度变 化 较 大 时 电流 调 节 器 饱 和 的 问题 ， 且 能 够 快 速 、 确 地 跟 踪 电 流 。最 后 建 立 了 电流 解 耦 并 准 和 电压 补 偿 的 Ｐ Ｍ 的 双 闭环 控 制 系 统模 型 ， 真结 果 证 明 了 该 方 法 的可 行 性 ， 且 在 工 程 实 际 中得 到 了 ＭＳ 仿 并
永磁同步电机电流调节器动态特性分析及改进设计
于 电机参 数变化 、 部干扰 、 型方程 本 身对 转速 的 外 模 依赖 以及逆 变器 采样 延迟 等 因素使得 动 态性能 并不
是十分 理想 。 因此 ， 到 影 响调 节 器 动 态性 能 的 主 找
型方 程 为 （ 电机 为 隐极式 ） 设 ：
ｐｔ ｑ
甜
Ｓ Ｓ
ｎ
ｎ
关键词 ：永磁 同步 电机 ；电流调 节器 ；复 矢量根 轨迹 ；复 矢量频 域 响应 ；小波控 制器
中图 分 类 号 ： Ｍ ５ ； Ｐ ７ ． Ｔ ３１ Ｔ２１ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： ０ ３３ ７ （０ ７ ０ — ２ —５ １０ —０ ６ ２０ ）４ ０ ６ ０ ０
坐标 系 （ ｓ 表 示 ） 同步 以“ 与
”
基 金 项 目 ： 西 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （０６ ，２ 陕 ２０ Ｅ３ ）
作 者 简 介 ：祝 晓 辉 （９７） １７ ．，男 ，吉 林 籍 ，博 士研 究 生 ， 要 研 究 方 向 为先 进 控 制 理 论 应 用 及 机 电 控 制 自动 化 ； 主
比例一 积分 电流 调 节器性 能随 着 外 部 干扰 及 基 波 频 率 升 高 而 恶化 。 采 用基 于 小波 多尺度 解析 的
Ｐ 调 节器技 术对 其进行 改进 设计 ， 论 分 析及 仿 真结 果表 明 ， Ｉ 理 改进 后 的 电 流调 节 器较 之 传 统 的 调 节器具 有较 好 的抑制 噪 声及 抗 干扰 的能 力。
Ｖｏ ． ６． Ｎｏ． １２ ４ Ｏｃ ．２ ０ ｔ ０ ７
永磁 同步 电机 电流 调 节 器 动 态 特 性 分 析 及 改进 设 计
祝 晓 辉 ，李 颖 晖 Байду номын сангаас，付 明明
永磁同步电机vf控制方法
永磁同步电机vf控制方法
一、电压调节器设计
电压调节器是永磁同步电机（PMSM）VF控制方法中的重要组成部分，其主要作用是调节输入到电机的电压，以实现电机的稳定运行。
电压调节器通常采用PI（比例-积分）控制器，通过调整比例和积分系数来调整电压调节器的输出。
在PMSM的VF控制中，电压调节器的设计主要关注的是调节精度和动态响应速度。
二、电流调节器设计
电流调节器是用于控制PMSM的电流，以实现电流的稳定和控制。
电流调节器通常也采用PI控制器，通过调整比例和积分系数来调整电流调节器的输出。
在PMSM的VF控制中，电流调节器的设计主要关注的是调节精度和抗干扰能力。
三、磁通量控制
磁通量控制是PMSM的VF控制中的重要环节。
磁通量的大小直接影响到电机的性能，因此需要对磁通量进行精确控制。
在VF控制中，通常采用磁场定向控制（FOC）的方法，通过调节电压和电流来控制磁通量的大小和方向。
四、转矩控制
转矩控制是PMSM的VF控制中的另一个重要环节。
转矩的大小直接影响到电机的输出能力，因此需要对转矩进行精确控制。
在VF控制中，通常采用转矩闭环控制的方法，通过调节电压和电流来控制电机的转矩。
五、转速控制
转速控制是PMSM的VF控制中的重要组成部分。
转速的大小直接影响到电机的运行状态，因此需要对转速进行精确控制。
在VF控制中，通常采用转速闭环控制的方法，通过调节电压和电流来控制电机的转速。
转速控制的精度和动态响应速度是转速控制器设计的关键因素。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2-5章
习题解答（供参考）2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？解：减小控制电压，使U g1得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d ，电机流过反向电流，电机进入制动状态。
0≤t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on ≤t<T 期间U g2为正，VT2导通，流过反向制动电流。
因此在制动状态时，VT2和VD1轮流导通，VT1始终关断。
2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.022.04(1)100.98n n n rpm rpm D s ⨯∆===-⨯系统允许的静态速降为2.04rpm 。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为min 1500max 0r n =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 maxminn D n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n rpm =-∆=-=min 0min 15015135N n n n rpm=-∆=-=max min 148511135n D n ===2) 静差率 min 1510%150N n s n ∆===2.4 直流电动机为N P =74kW, N U =220V ，N I =378A ，N n =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解： 2203780.0230.1478/1430N N a e N U I R C V rpm n --⨯===378(0.0230.022)1150.1478N e I R n rpm C ⨯+∆===当s=20%时 14300.23.1(1)115(10.2)N n s D n s ⨯===∆-⨯-当s=30%时 14300.35.33(1)115(10.3)N n s D n s ⨯===∆-⨯-2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
解--电流调节器的设计
运动控制系统期中考试电控学院自动化0905贺奎（0906050509）解： 电流调节器的设计 （1） 确定时间常数1）整流装置滞后时间常数T s 。
三相桥式电路的平均失控时间T s =0.0017s 。
2）流滤波时间常数T oi 。
据题意给定T oi =0.002s 。
3）电流环小时间常数之和T i 。
按小时间常数近似处理T i =S T +oi T =0.0037s 。
4）电磁时间常数T l 。
T l =LR =15∗10−30.5s −1=0.03s −1。
5）电力拖动系统机电时间常数T m 。
T m =GD 2R375Ce C mC m =30πC eC e =0.132V ∗min/r 所以T m =0.18s（2）选择调节器结构根据设计要求σi ≤5%,并保证稳态电流无差，可按典Ｉ设计电流调节器。
电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI 调节器。
传递函数为W ACR =K i (τi S+1)τi S。
检查对电源电压的抗扰性能：Tl T i=0.030.0037≈8.11,其动态性能指标都可以接受。
（3）计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数：τi =T l =0.03s 。
电流环开环增益：要求σi ≤5%时，应取K l T i =0.5,因此K l =0.5T i =0.50.0037s≈135.1s −1于是，ACR 的比例系数为 K i =K l τi R K s β=135∗0.03∗0.540∗0.05≈1.013（4）校验近似条件电流环戒指频率： ωci =K l =135.1s −11）校验晶闸管整流装置传递函数近似条件13T s=13∗0.0017s −1≈196.1>ωci 满足近似条件2）校验忽略反电动势变化对电流环动态影响条件3 1Tm T l=3∗ 10.18∗0.03s −1≈40.82s −1<ωci 满足近似条件3）校验电流环小时间常数近似处理条件131Ts T Oi=13∗10.0017∗0.002s −1≈180.8s −1>ωci 满足近似条件（5）计算调节器电阻和电容 取R 0=40k ΩR i =K i R 0=1.013∗40k Ω=40.52k Ω 取40 k Ω C i =τiR i=0.0340∗10F =0.75∗10−6F =0.75uF 取0.75 uF C oi =4T oi R 0=4∗0.00240∗10F =0.2∗10−6F =0.2uF 取0.2 uF转速调节器的设计 （1） 确定时间常数1）电流环等效时间常数1K l。
2-4-按工程设计方法设计双闭环系(新3版)1
4. 电流调节器的实现 • 模拟式电流调节器电路
图中 U*i —为电流给定电压；
–Id —为电流负反馈电压；
Uc —电力电子变换器的
控制电压。
图2-25 含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器
• 电流调节器电路参数的计算公式
比普通转速调节器
Rn
Cn
增加了电容Cdn和电阻Rn 在转速负反馈的基础上叠加
了一个转速微分负反馈信号
Un* R0/2
R0/2
Ui*
τ dn=RoCdn
转速微分时间常数
Todn=RdnCdn
转速微分滤波时间常数
Con
+
R0/2
R0/2
Con
Cdn
Rdn
-an
带转速微分负反馈的转速动态结构图
Uct
U n *( s )
电流环经简化后可视作转速环中的一个环
节，为此，须求出它的闭环传递函数。由 图2-24a可知
KI
Wcli
(
s)
U
Id (s)
* i
(
s)
/
s(Tis 1) 1 KI
1
Ti s2 1 s 1
s(Tis 1) KI
KI
(2-65)
• 传递函数化简
忽略高次项，上式可降阶近似为
1
+
K nτ n S + 1
1/β
TonS+1
τ nS
2 T ?i S + 1
IdL(S)
R
n (s)
CeCmS
-
第二章转速、电流双闭环直流调速系统
如采用自适应控制、鲁棒控制等策略，提 高系统对负载扰动的抵抗能力。
加入滤波器
优化系统结构
在系统中加入适当的滤波器，以滤除高频 噪声和干扰信号，提高系统稳定性。
通过改进系统结构或采用先进的控制算法 ，提高系统的稳定性和动态性能。
05
双闭环直流调速系统动态性能分 析
动态性能指标评价
跟随性
系统输出跟随输入指令变化的快速性和准确性，通常由上升时间、 超调量和调节时间等指标来评价。
工程整定法
基于经验公式或实验数据，通过 试凑法调整参数，使系统满足性 能指标要求。
解析法
02
03
仿真法
通过建立系统数学模型，利用控 制理论求解满足性能指标的参数 值。
利用计算机仿真技术，模拟系统 实际运行情况，通过调整参数优 化系统性能。
性能指标评价
稳态误差
反映系统稳态精度，要求稳态误差小 于允许值。
为企业带来了显著的经济效益和 市场竞争力提升。
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解析法
02
通过建立系统数学模型，利用优化算法求解最优参数。
智能优化算法
03
如遗传算法、粒子群算法等，可自动寻优得到最佳参数组合。
性能指标评价
稳态误差
反映系统稳态精度，越小越好。
调节时间
反映系统从扰动发生到重新达到稳态所需的 时间，应尽可能短。
超调量
反映系统动态过程中的最大偏离量，应尽可 能小。
鲁棒性
传统调速系统存在的问题
传统单闭环调速系统存在调速精度低、动态响应慢等问题， 无法满足现代工业生产的需要。
系统设计方案及实施过程
设计方案：采用转速 、电流双闭环控制策 略，其中转速环为外 环，电流环为内环， 通过PI调节器实现对 电机转速和电流的高 精度控制。