山东理工大学：《运动控制系统》课程教学资源（讲稿）第3章 转速闭环控制的直流调速系统 3.2 无静差的转速闭环直流调速系统

目录 山东程上大军 第3章转速闭环控制的直流调速系统 3.1有静差的转速闭环直流调速系统 3.2无静差的转速闭环直流调速系统 3.3转速闭环直流调速系统的限流保护 3.4转速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

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 目录 第3章 转速闭环控制的直流调速系统 3.1 有静差的转速闭环直流调速系统 3.2 无静差的转速闭环直流调速系统 3.3 转速闭环直流调速系统的限流保护 3.4 转速闭环控制直流调速系统的仿真

内容提要 山东理子大军 3.2无静差的转速闭环直流调速系统 3.2.1积分调节器和积分控制规律 3.2.2比例积分控制规律 3.2.3无静差的转速闭环直流调速系统稳态参数计算 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 内容提要 3.2 无静差的转速闭环直流调速系统 3.2.1 积分调节器和积分控制规律 3.2.2 比例积分控制规律 3.2.3 无静差的转速闭环直流调速系统稳态参数计算

内容提要 山东我上大军 3.2.1积分调节器和积分控制规律 口1有静差调速系统的动态调节过程 口2问题的提出 口3积分调节器及其特性 口4积分调节器的特点 口5转速的积分控制规律 口6无静差调速系统的动态调节过程（与比例比较） 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 内容提要 3.2.1 积分调节器和积分控制规律  1 有静差调速系统的动态调节过程  2 问题的提出  3 积分调节器及其特性  4 积分调节器的特点  5 转速的积分控制规律  6 无静差调速系统的动态调节过程（与比例比较）

1有静差调速系统的动态调节过程 山东程子大军 U T1Un2 2<H1 △Uni<Un2 △Uh IAUn2 U.<U2 公8网4 Un 2 图3-9有静差调速系统突加负载过程 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 1 有静差调速系统的动态调节过程 图3-9 有静差调速系统突加负载过程 1 2 1 2 1 1 2 1 2 2 1 2 L L n d n n d n c c T T U U U n n U U U U U ∆ < <

2问题的提出 少东我上大深 如前，采用P放大器控制的有静差的调速系统，K。越大，系统精 度越高；但K,过大，将降低系统稳定性，使系统动态不稳定。 口进一步分析静差产生的原因，由于采用比例调节器，转速调节器 的输出为 U。=K,AUn 6U≠0，电动机运行，即△Un≠0 6U=0,电动机停止。 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 2 问题的提出  如前，采用P放大器控制的有静差的调速系统，Kp 越大，系统精 度越高；但 Kp过大，将降低系统稳定性，使系统动态不稳定。  进一步分析静差产生的原因，由于采用比例调节器， 转速调节器 的输出为 Uc = Kp ∆Un  Uc ≠ 0，电动机运行，即∆Un ≠ 0 ；  Uc = 0，电动机停止

2问题的提出 山东理子大军 因此，在采用比例调节器控制的闭环系统中，输入偏差是维 系系统运行的基础，必然要产生静差，因此是有静差系统。 如果要消除系统误差，必须寻找其他控制方法，比如：采用 积分(Integration)调节器或比例积分(PI)调节器来代替 比例放大器。 口用P调节器代替P调节器后，可使系统稳定，并有足够的稳定 裕度，同时还能满足稳态精度指标。 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 2 问题的提出  因此，在采用比例调节器控制的闭环系统中，输入偏差是维 系系统运行的基础，必然要产生静差，因此是有静差系统。  如果要消除系统误差，必须寻找其他控制方法，比如：采用 积分（Integration）调节器或比例积分（PI）调节器来代替 比例放大器。  用PI调节器代替P调节器后，可使系统稳定，并有足够的稳定 裕度，同时还能满足稳态精度指标

2问题的提出 山东我上大军 口带比例（P)】 放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调 速系统。 口采用比例积分(P)调节器代替比例放大器后，构成无静差 调速系统。 口二者有何本质的区别？P调节器为何具有如此大的能力？其 控制规律又是怎样？ 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 2 问题的提出  带比例（P）放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调 速系统。  采用比例积分（PI）调节器代替比例放大器后，构成无静差 调速系统。  二者有何本质的区别？ PI调节器为何具有如此大的能力？其 控制规律又是怎样？

3积分调节器及其特性 少求理上大军 口如图，由运算放大器可构成一个积分电路。根据电路分析， 其电路方程 R Ues dt Roal 积分调节器 a)原理图 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 3 积分调节器及其特性  如图，由运算放大器可构成一个积分电路。根据电路分析， 其电路方程 in 0 ex 1 d d U t R C U = 积分调节器 a) 原理图

3积分调节器及其特性 山东程子大军 方程两边取积分，得 Ujd=Rc∫u.d-Ud 式中T=R,C一积分时间常数。 当初始值为零时，在阶跃输入作用下，对上式进行积分运 算，得积分调节器的输出 U x 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 3 积分调节器及其特性 方程两边取积分，得 ∫ ∫ ∫ = = U t = U t R C i t C U d 1 d 1 d 1 in in 0 ex τ 式中 — 积分时间常数。 当初始值为零时，在阶跃输入作用下，对上式进行积分运 算，得积分调节器的输出 τ = R0C t U U τ in ex =

3积分调节器及其特性 山东程子大军 Uin L/dB L(@) -20dB T Uecm 1/t 其传递函数是 Uin 1 to W,(S)= -π/2 (o) S b)阶跃输入时的输出特性 c)Bode图 积分调节器 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 3 积分调节器及其特性 b) 阶跃输入时的输出特性 c) Bode图 积分调节器 t U U τ in ex = 其传递函数是 s W s I τ 1 ( ) =