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工业大学本科毕业设计（论文）
因为 ?Kn?Rem?n?CT?KN?h?12hT22?n,??hT?n
h?1?n(s)Ugn(s)?2h22(hT?ns?1)?T3s?T?ns??n32h?12hT?ns?h?12h2 (3-33)
得?n% =37.6%
显然,?n%不满足设计要求，事实上，当突加给定或大幅度升降或制动时，ST处于饱和限幅状态，系统的超调实际上是退饱和超调。而上述计算的?n%=37.6%却是ASR处于线性状态下的超调[6]。
由任务书可知，该直流电机的起动方式为空载起动到额定转速
Id0?0.05Inom，此时分析典型Ⅱ型系统动态抗扰性能指标的?nb的基准值：
?nb??2RT?n(Idm?Id0)CeTm （3-34）
2?3.11??0.0234s(1.5?15.6A?0.05?15.6A)60?0.129Vrps?0.3046s
?1.396rps*
150060rps?25rpsn?Nnom?1500rpm?
当h=5时，查典型Ⅱ型抗扰性能指标表得所以，有
?n%?(?CmaxCb%)*?nbn*?CmaxCb%?81.2% （3-35）
?81.2%?1.396rps25rps
?4.53%?10%
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?n%满足设计要求。
3.4.5.2 转速环的抗扰性能指标 （1）突加负载的动态速降指标：
续3.4.5.1，有Idl?0.8Inom，所以
?nb?2RT(Idl?Id0)CeTm （3-36）
?0.722rpm
?Cbn*因此 ?%?(?CmaxCb%)* （3-37）
?2.35%?3%
?%满足设计要求。
（2）恢复时间指标：
根据“典型Ⅱ型系统抗扰性能指标与参数关系”表，当h=5时，而T?T?n?0.0234
所以tf?8.80?0.0234s?0.206s?1.5s，满足设计要求。
tfT?8.80，
3.5 系统的静态综合及静态性能指标
3.5.1 近似的PI调节器
严格来说，“无静差”只是理论上的，因为积分或比例积分调节器在稳态时电容两端的电压不变，相当于开路，由于ST和LT都采用了PI调节器,
可以认为其静态放大倍数为无穷大,所以才能在输入电压△U=0时，使输出电压Uct成为任意所需值，因此,消除了稳态误差,但是也容易使运放产生“零漂”，引起系统的工作点移动。为了抑制“零漂”，往往采用近似的PI调节器，即在运放的输出端和输入端并联一个较大的硬反馈电阻，把静态放大倍数压下来，同时又不影响动态放大倍数。这样系统就成了有差系统，有必要对系统进行静态综合，以满足静态性能指标的要求。
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近似的PI调节器及对数幅频特性如图3-4所示：
R1'R1UsrC1UscR0??a)L(?)/dB
20lgK'P20lgKP11?(s?1)??1?1b)
图3-4 近似调节器及对数幅频特性 a)近似调节器结构图
b)近似调节器的对数幅频特性
在R1、C1两端并接一个电阻R1/，其值一般为若干MΩ，这样就形成了近似的PI调节器，或称“准PI调节器”。这时调节器的稳态放大系数更低于无穷大，为KP/=Ri//R0，系统也只是一个近似的无静差调速系统。
G'PI(s)?K'P?1s?1??1s?1 (3-38)
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式中KP/=Ri//R0，ρ=(R1+R’1)/R1>>1,τ1=R1C1。 静态放大倍数KP/=Ri//R0，动态放大倍数KP=Ri/R0。
3.5.2 系统的静态结构图
双闭环调速系统的静态结构图如图3-5所示:
Id?RU*--n+K'01NKKI'UKUds+nCeUn-+ASRACR?
图3－5 双闭环调速系统的静态结构图
其中 KN/=RN/R0—速度调节器的静态放大倍数 KI/=RI/R0—电流调节器的静态放大倍数 KS=△Ud/△UK=40
α=Ufn/n=Ugn/n=0.0053v/rpm β=Ufi/Id=8/15=0.342V/A 由图3－5易得如下方程:
△Un=Un*-Un,Ui*=KN/△Un,△Ui=Ui*-βId,Uct=KI/△Ui
整理后能够得到系统的静特性方程为:
K''n?NKIKs*?K'IKsCe(1?K)U?Rn?Ce(1?K)Id其中 K=KN/KI/KSα/Ce—系统的开环增益 静态速降为:
'?nIKs?Red??KCe(1?K)Ied 设计要求满足的静差率为s≤4%.
调速范围D,静差率s与静态速降△ned的关系为:
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(3-39)
(3-40)
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△ned=neds/D(1-s)
即 △ned=1500*0.04/10(1-0.04)=6.25 为系统所能允许的静态速降。 一般情况下，总有βKI/KS>>R，K>>1 则取KI/=100，有RI/=KI/R0=100*20=2MΩ 由(3-16)整理得:
K'N?(?K'IKS?R)Ied?Ce?ned?KNK'IKS
带入数据得KN/=161.3
取KN/=170 ,所以Rn=Kn/R0=170*20=3.4(MΩ)
取KI/=100,则R2?KI'*R0?100*20?2(M?) 检验: ?ned??KIKs?RCe(1?K)'Ied?0.342?100?40?3.110.129?(1?27116.28)?15.6?6.11?6.25(rpm)
s??nednedD??ned?6.11150010?6.11?0.039?0.04
显然，满足性能指标要求。
3.6 本章小结
本章主要研究双闭环调速系统的电流环和转速环的设计。其根本思想是把调节器设计成典型系统。具体即再先设计好电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统的一个环节，再设计转速调节器。对该调速系统的动态性能指标进行分析和校验后，还须研究其静态综合，并对静态性能指标加以改善。
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