. .
阻尼比? 超调量? 上升时间 tr 峰值时间 tp 1.0 0 % ? ? 0.8 1.5% 6.6T 8.3T 69.9° 0.367/T 0.707 4.3 % 4.7T 6.2T 65.5° 0.455/T 0.6 9.5 % 3.3T 4.7T 59.2 ° 0.596/T 0.5 16.3 % 2.4T 3.2T 51.8 ° 0.786/T 相角稳定裕度 ? 76.3° 截止频率?c 0.243/T
第三章 转速调节器的设计
3.1 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中的一个环节，为此，须求出它的闭环传递函数。由典型I型系统结构框图可知
KIs(T?is?1)I(s)1Wcli(s)?*d??KIT?i21Ui(s)/?1?s?s?1s(T?is?1)KIKI
（3-1）
忽略高次项，上式可降阶近似为
Wcli(s)?
近似条件为
11s?1KI（3-2）
?cn?
1KI3T?i（3-3）
式中?为转速环开环频率特性的截止频率。
a
. .
接入转速环内，电流环等效环节的输入量应为Ui?(s)，因此电流环在转速环中应等效为
1Id(s)Wcli(s)???1Ui*(s)?s?1KI（3-4）
这样，原来是双惯性环节的电流环控制对象，经闭环控制后，可以近似地等效成只有较小时间常数1/KI的一阶惯性环节。
3.2 转速调节器结构的选择
用电流环的等效环节代替图1-5 中的电流环后，整个转速控制系统的动态结构图便如图3-1所示。
图3-1 转速环的动态结构图
和电流环中一样，把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内，同时将给定信
?(s)/?，再把时间常数为1/KI 和Ton的两个小惯性环节合并起来，近似号改成 Un成一个小惯性环节，其中
T?n?1?TonKI（3-5）
为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节，它应该
a
. .
包含在转速调节器 ASR 中，现在在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型 Ⅱ 型系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。
由此可见，ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为
Kn(?ns?1)（3-6）
WASR(s)??ns
式中 Kn — 转速调节器的比例系数；
?n — 转速调节器的超前时间常数。 这样，调速系统的开环传递函数为
?RW?Kn?R(?ns?1)n(s)?Kn(?ns?1)???nsCeTms(T?ns?1)?n?CeTms2(T?ns?1)
令转速环开环增益为
Kn?RN?K?n?CeTm
则 Wn(s)?KN(?ns?1)s2(T ?ns?1)校正后的系统结构图如下图3-2。
a
3-7）
3-8）
3-9）
（（ （ . .
图3-2 校正后系统结构图
确定各个时间常数：
1） 电流环等效时间常数1/KI：由电流调节器设计知，KIT?i?0.5，则
1?2T?i?2?0.0058s=0.0116s KI2) 转速滤波时间常数Ton：由已知可得Ton=0.015s。 3）转速环小时间常数：T?n?1?Ton?0.0116s+0.015s=0.0266s。 KI3.3 转速调节器的参数计算
转速调节器的参数包括Kn和?n。按照典型Ⅱ型系统的参数关系，取h=5，有 ASR的超前时间常数：
?n?hT??n0.0266s=0.133s =5
转速开环增益：
KN?h?16?2?2?s?169.6s 2222hT?n2?25?0.0266于是可得ASR的比例系数：
Kn?(h?1)?CeTm6?0.024?0.196?0.12??7.07
2h?RT?n2?5?0.01?0.18?0.02663.4 检验近似条件
由式
K??1?c （3-10）
知转速环截止频率为：
?cn?KN?1?KN?n?169.6?0.133s?1?22.6s?1
a
. .
1）电流环传递函数简化条件为
1KI186.2?1?s?40.6s?1>?cn
3T?i30.0058满足近似条件。
2） 转速环小时间常数近似处理条件：
1KI186.2?1?s?25.3s?1>?cn
3Ton30.015满足近似条件。
3.5 转速调节器的实现
?含给定滤波和反馈滤波的PI型转速调节器原理图如图3-3所示，图中Un为
转速给定电压，-?n为转速负反馈电压，Ui?的输出是电流调节器的给定电压。根据运算放大器的特点得出各参数公式如下。
Kn?Rn （3-11） R0?n?RnCn （3-12）
Ton?1R0Con （3-13） 4
图3-3 含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器
a
双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计
