2017-02-26 17:38:25 | 人围观 | 评论:
设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近理想起动过程,因此在分析双闭环调速系统的动态性能时,首先分析它的起动过程。
双闭环直流调速系统突加给定电压U* n由静止状态起动时,其系统状态:
U n*=0,U i=0,U ct=0,
n =0 ,U i*=0,U d0=0。
当输入一阶跃信号时,系统进入起动过程。
1. 起动过程波形分析
分析起动过程:
按照ASR由不饱和→饱和
饱和→退饱和
这一过程是由电流调节→转速调节。
三个阶段(如图所示):
①未饱和→饱和 I(t=0~t1)
②饱和 Ⅱ(t=t1~t2)
③退出饱和 Ⅲ(t=t1~t2)
双闭环调速系统起动时的转速和电流波形
本阶段:ASR由不饱和迅速饱和(U n增长慢)。
ACR不饱和(U i增长快)。
(2)第Ⅱ阶段 ASR饱和(t1~ t2)―恒流升速阶段
①转速环开环 ②电流环起主导作用
这时,I d=I dm,可能继续↑(取决ACR的结构和参数) →U i> U im* →ΔU i=反号→U ct↓→U do↓→
I d↓≈I dm(I d略低于I dm)且维持→n↑(直线)。
U do ↑= id R+C e n↑+L did/dt
↓
Uct ↑
n↑→U do↑→U ct↑
ΔU i=U im*-U i=常数,以维持U ct↑
ACR调节作用、ASR饱和,Uct和Udo 线性增长,Id略小于Idm。
(3)第 Ⅲ 阶段 ASR退饱和( t2 ~t4)
当t=t2,ΔU n=0
(n= n*)→ASR仍饱和→U i≈ U im*
→I d≈I dm>I dL
→n↑> n* (超调)
→ΔU n=反号
→ U i*↓<U im*(ASR退饱和)→ U ct↓
→ I d ↓>I dL,n↑。
2. 双闭环调速系统的起动过程的特点
(1) 饱和非线性控制(或称变结构控制)
根据ASR的饱和与不饱和,整个系统处于完全不同的两种状态:
当ASR饱和时,转速环开环,系统表现为恒值电流调节的单闭环系统,ASR输出的限幅值,使起动过程中电流不超过允许的最大电流,且恒定;
当ASR不饱和时,转速环闭环,整个系统是一个无静差调速系统,而电流内环表现为电流随动系统。
(2)转速超调
由于采用 PI 调节器作为ASR(转速调节器)实现了饱和非线性控制,起动过程结束进入转速调节阶段后,必须使转速超调, ASR 的输入偏差电压 △U n 为负值,才能使ASR退出饱和,从而真正发挥线性调节作用。
这样,采用 PI 调节器的双闭环调速系统的转速响应必然有超调。
(3)准时间最优控制
起动过程中能以所允许最大电流起动,主要表现在第II阶段的恒流升速,它的特征是电流保持恒定。一般选择为电动机允许的最大电流,以便充分发挥电动机的过载能力,使起动过程尽可能最快。
起动过程的第II阶段属于有限制条件的最短时间控制。因此,整个起动过程可看作为是一个准时间最优控制(与时间最优控制有区别,如第Ⅲ阶段)。
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