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江苏师范大学本科生毕业设计 直流电机双闭环调速系统设计
*Un(s)1Tons?1??Ui*(s)1/?ASR1s?1KI?Id(s)?IdL(s)RCeTmsn(s)?Tons?1a)*Un(s)???ASR?/?T?ns?1?Id(s)?IdL(s)RCeTmsn(s)b)*Un(s)
???KN(?ns?1)s2(T?ns?1)n(s)c)图6-4 ASR的动态结构图的简化
a） 电流环等效环节代替b）作近似处理
c）校正成典型Ⅱ型系统
跟电流环一样处理，最后可得到图6-4c。
6.5.3 转速调节器的设计
积分环节必须加在负载扰动点之前，这样它就能实现转速的无静差，同时由于扰动点的后面已经存在了一个积分环节，所以转速调节器ASR在这个积分环节的外面，所以一共有两个积分环节，所以ASR必须被设计成典型Ⅱ型系统，
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系统的动态抗干扰性能也能够因为此而得到满足。
对控制对象的时间常数T，相对于典型的Ⅰ型系统，也是一样都必要的。但不同的是，参数需要有两个，K和?，为了计算的方便，引入一个新的参数：
h??T?w2 （6-10） w1T是一个恒值，要想改变h，只需要改变参数?。在决定了?值之后，如果要改
变截止频率wc，则需要使K的值发生改变，也就是让特性上下平移。通过这样的参数引入，?和K的确定就相当于选择了参数h和wc。
选择一个确定的h的值，运用“振荡指标法”中的闭环幅频特性峰值Mr最小准则，能够证明在这个h值下只有唯一的wc或者K可得到最小的闭环幅频特性峰值Mrmin，此时，wc与w1、w2之间存在的关系为：
w22h （6-11） ?wch?1wch?1 （6-12） ?w12上面的两个式子就是Mrmin准则的“最佳频比”，由此可以得出：
w1?w2?2wc2hwc??2wc （6-13） h?1h?1所以
wc?1111(w1?w2)?(?) （6-14） 22?Th?1 （6-15） h?1相应的闭环幅频特性的峰值最小：
Mrmin??和K的值在确定了h和wc的值之后就能很简单的计算出来,由定义可得：
??hT
12)(h?1)h?12h?1K?w1wc?w1?hT?22 （6-16）
222hT?n(
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下表为不同的h值所对应的Mrmin和最佳频比:
表6-1 不同h值所对应的Mrmin和最佳频比
h 3 2 1.5 2.0 4 1.67 1.6 2.5 5 1.5 1.67 3.0 6 1.4 1.71 3.5 7 1.33 1.75 4.0 8 1.29 1.78 4.5 9 1.25 1.80 5.0 10 1.22 1.82 5.5 Mrmin w2/wc wc/w1 6.5.4 转速调节器参数的计算
由于ASR被校正成典型Ⅱ型系统，PI调节器就必须被用与此设计了，则传递函数可被这样设定：
WASR(s)?Kn在式中Kn代表的是ASR的比例系数； ?n代表的是ASR的超前时间常数。 因此，该系统的开环传递函数为：
?ns?1 （6-17） ?nsWn(s)Kn(?ns?1)Kn?R(?ns?1) （6-18） ?2?nsCeTms(T?ns?1)?n?CeTms(T?ns?1)?R?其中，转速环开环增益
KN?则
Kn?R （6-19）
?n?CeTmWn(s)?取
转速滤波时间常数：Ton?.0.01s
KN(?ns?1) （6-20）
s2(T?ns?1)转速环小时间常数：T?n?2T?I?Ton?0.0234s
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因为系统不仅要求有较高的抗干扰性能，还要求有较好的跟随性能，所以取
h?5，ASR的超前时间常数则为：
?n?hT?n?5?0.0234?0.117s
转速环的开环增益为
KN?h?162??219.15(1/s) 2222hT?n1?25?0.0234ASR的比例系数为
Kn?检验近似条件
(h?1)?CeTm6?0.342?0.129?0.30460??20.9
2h?RT?n2?5?0.0053?3.11?0.0234转速环截止频率为
wcn?KN?KN?n?219.15?0.117?25.64 w1(1) 电流环的等效传递函数，简化的条件如下：
1KI174.6??36.3s?1?wcn 满足简化条件
3T?i30.0062(2) 速度环时间常数近似条件：
1KI174.6??28.8?wcn 满足简化条件
3Ton30.01取R0?40k? 则
Rn?KnR0?836k? Cn??nR0?0.117?0.14μF 40kCon?4Ton4?0.01??1μF R040k在实际的工程中，Rn应取840k?。
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