山东理工大学：《运动控制系统》课程教学资源（讲稿）第4章 转速、电流双闭环控制的直流调速系统 4.3 转速、电流双闭环控制直流调速系统的设计

目录 山东理子大军 第4章转速、电流双闭环控制的直流调速系统 4.1转速、电流双闭环控制直流调速系统的组成及其静特性 4.2转速、电流双闭环控制直流调速系统的数学模型与动态过程分析 4.3转速、电流双闭环控制直流调速系统的设计 4.4双闭环直流调速系统的弱磁控制 4.5转速、电流双闭环控制直流调速系统的仿真 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 目录 第4章 转速、电流双闭环控制的直流调速系统 4.1 转速、电流双闭环控制直流调速系统的组成及其静特性 4.2 转速、电流双闭环控制直流调速系统的数学模型与动态过程分析 4.3 转速、电流双闭环控制直流调速系统的设计 4.4 双闭环直流调速系统的弱磁控制 4.5 转速、电流双闭环控制直流调速系统的仿真

内容提要 少东程子大军 4.3转速、电流双闭环控制直流调速系统的设计 4.3.1控制系统的动态性能指标 4.3.2调节器的工程设计方法 4.3.3控制对象的工程近以处理方法 4.3.4按工程设计方法设计转速、电流双闭环控制直流调速 系统的调节器 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 内容提要 4.3 转速、电流双闭环控制直流调速系统的设计 4.3.1 控制系统的动态性能指标 4.3.2 调节器的工程设计方法 4.3.3 控制对象的工程近似处理方法 4.3.4 按工程设计方法设计转速、电流双闭环控制直流调速 系统的调节器

本节主要内容 山东理子大军 4.3.1控制系统的动态性能指标 口1.动态跟随性能指标 ☐ 2.动态抗扰性能指标 ▣3.频域性能指标和伯德图 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 本节主要内容 4.3.1 控制系统的动态性能指标 q 1. 动态跟随性能指标 q 2. 动态抗扰性能指标 q 3.频域性能指标和伯德图

概述 少东程子大军 在控制系统中设置调节器是为了改善系统的静、动态性能。 表示控制系统性能的指标有时域指标和频域指标两类。 在时域中，系统处于稳态时的性能用静态性能指标表示，已 学习，本节着重讨论表示控制系统输出量时间函数特征的动 态性能指标， 控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指 标和对扰动输入信号的抗扰性能指标。 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 概 述 q 在控制系统中设置调节器是为了改善系统的静、动态性能。 q 表示控制系统性能的指标有时域指标和频域指标两类。 q 在时域中，系统处于稳态时的性能用静态性能指标表示，已 学习，本节着重讨论表示控制系统输出量时间函数特征的动 态性能指标， q 控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指 标和对扰动输入信号的抗扰性能指标

概述 山东理子大军 在频域中，用控制系统率特性特征表示的指标称作频域性 能指标。 频率特性的描述方法：在电力拖动自动控制系统的分析和 设计中最常应用的是伯德图(Bode Diagram),即开环对数 频率特性的渐近线， 优点：它的绘制方法简便，可以确切地提供稳定性和稳定 裕度的信息，大致描述闭环系统稳态和动态的其他性能。 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 概 述 q 在频域中, 用控制系统频率特性特征表示的指标称作频域性 能指标。 q 频率特性的描述方法：在电力拖动自动控制系统的分析和 设计中最常应用的是伯德图( Bode Diagram)，即开环对数 频率特性的渐近线， q 优点：它的绘制方法简便，可以确切地提供稳定性和稳定 裕度的信息，大致描述闭环系统稳态和动态的其他性能

1.动态跟随性能指标 少东程子大军 以输出量的初始值为零、给定信 号阶跃变化下的过渡过程作为典 C(1) Cmax (Cmax-Co) 士5%（或±2%）C 型的跟随过程， 口此跟随过程的输出量动态响应称 作阶跃响应。 口常用的阶跃响应跟随性能指标有 上升时间、超调量和调节时间。 图4-9典型的阶跃响应过程和跟随性能指标 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 1. 动态跟随性能指标 q 以输出量的初始值为零、给定信 号阶跃变化下的过渡过程作为典 型的跟随过程， q 此跟随过程的输出量动态响应称 作阶跃响应。 q 常用的阶跃响应跟随性能指标有 上升时间、超调量和调节时间。 图4-9 典型的阶跃响应过程和跟随性能指标

1.动态跟随性能指标 山东理子大军 口上升时间 它表示动态响应的快速性。 C(D Cmaxt ▣超调量与峰值时间 6-Cx-C2x100% 土5%（或±2%）C c (Cmax-Co) L/L∠ C 77777 超调量反映系统的相对稳定性。超调 量越小，相对稳定性越好。 口调节时间 调节时间既反映了系统的快速性，也 图4-9典型的阶跃响应过程和跟随性能指标 包含着它的稳定性。 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 1. 动态跟随性能指标 q 上升时间 它表示动态响应的快速性。 q 超调量与峰值时间 图4-9 典型的阶跃响应过程和跟随性能指标 max 100%     C C C  超调量反映系统的相对稳定性。超调 量越小，相对稳定性越好。 q 调节时间 调节时间既反映了系统的快速性，也 包含着它的稳定性

2.动态抗扰性能指标 少东程子大家 在调速系统中主要扰动来源于负载扰动和电网电压波动。 口当调速系统在稳定运行中，突加一个使输出量降低（或上升） 的扰动量之后，输出量由降低（或上升）到恢复到稳态值 的过渡过程就是一个抗扰过程。 口常用的抗扰性能指标为动态降落和恢复时间。 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 2. 动态抗扰性能指标 q 在调速系统中主要扰动来源于负载扰动和电网电压波动。 q 当调速系统在稳定运行中，突加一个使输出量降低（或上升） 的扰动量F之后，输出量由降低（或上升）到恢复到稳态值 的过渡过程就是一个抗扰过程。 q 常用的抗扰性能指标为动态降落和恢复时间

2.动态抗扰性能指标 山东理子大军 ▣动态降落△C max ±5%（或±2%）C ∞2 △Cmax 777777772 口恢复时间t 图4-10突加扰动的动态过程和抗扰性能指标 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 2. 动态抗扰性能指标 q 动态降落 C max q 恢复时间 tv 图4-10 突加扰动的动态过程和抗扰性能指标

2.动态抗扰性能指标 少东我子大军 关于控制系统对动态性能指标的要求 口可逆轧钢机（可逆运行）：动态跟随指标+抗扰性能指标 口一般调速系统（不可逆直流调速系统）：转速抗扰性能指标 口 工业机器人和数控机床（位置随动系统）：动态跟随指标 口大型天线的随动系统：动态跟随指标+抗扰性能指标 口多机架连轧机的调速系统：转速抗扰性能指标 一般来说，调速系统的动态指标以抗扰性能为主， 而随动系统的动态指标则以跟随性能为主。 电气与电子工程学院自动化系

电电气气与与电电子子工工程程学院学自院动自化动系化系 2. 动态抗扰性能指标 关于控制系统对动态性能指标的要求 q 可逆轧钢机（可逆运行）：动态跟随指标+抗扰性能指标 q 一般调速系统（不可逆直流调速系统）：转速抗扰性能指标 q 工业机器人和数控机床（位置随动系统）：动态跟随指标 q 大型天线的随动系统：动态跟随指标+抗扰性能指标 q 多机架连轧机的调速系统：转速抗扰性能指标 一般来说，调速系统的动态指标以抗扰性能为主， 而随动系统的动态指标则以跟随性能为主