設計分為以下幾個步驟:
1.電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)
2.轉速調節(jié)器結構的選擇
3.轉速調節(jié)器參數(shù)的選擇
4.轉速調節(jié)器的實現(xiàn)
1.電流內環(huán)的等效傳遞函數(shù)
當電流環(huán)設計好后,可以把它看作是轉速環(huán)中的一個環(huán)節(jié),求出其等效傳遞函數(shù),然后就可以用與設計電流環(huán)類似的方法來設計轉速環(huán)。電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù),由下圖可知
傳遞函數(shù)化簡
忽略高次項,上式可降階近似為
高階系統(tǒng)的降階近似條件(之前已介紹):
式中 ωcn — 轉速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。
電流環(huán)等效傳遞函數(shù)
接入轉速環(huán)內,電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應為u*i(s),因此電流環(huán)在轉速環(huán)中應等效為
這樣,原來是雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對象,經閉環(huán)控制后,可以近似地等效成只有較小時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。
物理意義:電流進行閉環(huán)控制后,改造了控制對象,加快了電流的跟隨作用,這是局部閉環(huán)(內環(huán))控制的一個重要功能。
2. 轉速環(huán)的動態(tài)結構圖
用等效傳遞函數(shù)表示電流環(huán)后,整個調速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖如下圖所示。
系統(tǒng)等效和小慣性的近似處理
和電流環(huán)中一樣,把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內,同時將給定信號改成 u*n(s)/α,再把時間常數(shù)為 1 / ki 和 t0n 的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來,近似成一個時間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié),其中
因此,asr傳遞函數(shù)為
式中 kn — 轉速調節(jié)器的比例系數(shù);
τn — 轉速調節(jié)器的超前時間常數(shù)。
調速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)
這樣,調速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為
4. 轉速環(huán)校驗近似條件
同電流環(huán)一樣以上設計結果是在一系列假定條件下得到的,具體設計時必須加以校驗。
典型ⅱ型系統(tǒng):
近似條件:電流環(huán)等效條件
小慣性環(huán)節(jié)合并
5. 轉速調節(jié)器參數(shù)的選擇
轉速調節(jié)器的參數(shù)包括 kn 和 τn。按照典型ⅱ型系統(tǒng)的參數(shù)關系,有
中頻寬 h 應選擇多少,要看動態(tài)性能的要求決定。一般可選擇 h =5。