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 4.2 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

目录 少求程上大家 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 山东理子大军 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 4.2.1转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态数学模型 4.2.2转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态过程分析 4.2.3转速、电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用 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 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 4.2.1 转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态数学模型 4.2.2 转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态过程分析 4.2.3 转速、电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用

4.2.1转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态数学模型 中东程子大军 a (s) a(s) 转速调节 电流调 Ts+1 电源 电机 器 节器 图36额定励磁下直流电动机的动态结构框图 l倒 8s1) d01 C WACR(s) K Tss+l a 图38单闭环直流调速系统的动态结构框医 B R 图4-5 双闭环直流调速系统的动态结构图 图43双闭环直流调速系统的稳态结构图 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 4.2.1 转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态数学模型 图3-8 单闭环直流调速系统的动态结构框图 图4-3 双闭环直流调速系统的稳态结构图 图4-5 双闭环直流调速系统的动态结构图 电流调 电源 电机 节器 图3-6 额定励磁下直流电动机的动态结构框图 转速调节 器

4.2.1转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态数学模型 少求理上大军 图中VASR(S)和WACR(S)分别表示转速调节器和电流调节器的传递 函数。如果采用P调节器，则有 WA5R(S)=K,乙nS+1 TS 4o CR(s) Ks U/R Tis+1 WAcR(S)=K乙S+1 t,s 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 4.2.1 转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态数学模型  图中WASR(s)和WACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递 函数。如果采用PI调节器，则有 s s W s K n n ASR n 1 ( ) τ τ + = s s W s K i i ACR i 1 ( ) τ τ + =

内容提要 中东程子大 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 4.2.1转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态数学摸型 4.2.2转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态过程分析 4.2.3转速、电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用 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 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 4.2.1 转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态数学模型 4.2.2 转速、电流双闭环控制直流调速系统的动态过程分析 4.2.3 转速、电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用

内容提要 山东理子大军 4.2.2转速、电流双闭环控制直流调速系统 的动态过程分析 口1.起动过程分析-以拖动反抗性负载为例 口2.制动过程分析-以拖动位能性负载为例 ▣3.动态抗扰性能分析 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 4.2.2 转速、电流双闭环控制直流调速系统 的动态过程分析 1. 起动过程分析-以拖动反抗性负载为例 2. 制动过程分析-以拖动位能性负载为例 3. 动态抗扰性能分析

1.起动过程分析-以拖动反抗性负载为例 山东我子大深 对调速系统而言，被控制的对象是转速。 口跟随性能可以用阶跃给定下的动态响应 描述。 ▣ 能否实现所期望的恒加速过程，最终以 时间最优的形式达到所要求的性能指标， 是设置双闭环控制的一个重要的追求目 标。 能否实现最优起动 ?? 图4-1时间最优的理想起动过程 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. 起动过程分析-以拖动反抗性负载为例  对调速系统而言，被控制的对象是转速。  跟随性能可以用阶跃给定下的动态响应 描述。  能否实现所期望的恒加速过程，最终以 时间最优的形式达到所要求的性能指标， 是设置双闭环控制的一个重要的追求目 标。 图4-1 时间最优的理想起动过程 能否实现最优起动 ？？

1.起动过程分析-以拖动反抗性负载为例 山东理子大军 口在恒定负载条件下转速变化的过程取决 0min @mn 于电动机电磁转矩（或电流）的变化过程。 口对电动机起动过程=f的分析离不开对 电流I)的研究。 口研究：双闭环调速系统在带有反抗性负 a b 载条件I()下、突加给定电压U广由静止 a)位能性恒转矩负载b)反抗性恒转矩负载 状态起动时，转速和电流的动态过程。 图1-3恒转矩负载 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  在恒定负载条件下转速变化的过程取决 于电动机电磁转矩(或电流)的变化过程。  对电动机起动过程n=f(t)的分析离不开对 电流Id(t)的研究。  研究：双闭环调速系统在带有反抗性负 载条件IdL(t)下、突加给定电压U* n由静止 状态起动时，转速和电流的动态过程。 图1-3 恒转矩负载 a）位能性恒转矩负载 b) 反抗性恒转矩负载 1. 起动过程分析-以拖动反抗性负载为例

1.起动过程分析-以拖动反抗性负载为例 山东程子大军 1500 实际的动态 起动过程仿 真波形图 图4-6双闭环直流调速系统 起动过程的转速和电流波形 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. 起动过程分析-以拖动反抗性负载为例 图4-6 双闭环直流调速系统 起动过程的转速和电流波形 实际的动态 起动过程仿 真波形图

1.起动过程分析-以拖动反抗性负载为例 山东理子大军 电流I从零增长到Im,然后在一段时间 内维持其值等于Im不变，以后又下降并 经调节后到达稳态值。 口转速波形先是缓慢升速，然后以恒加速 上升，产生超调后，到达给定值n*。 图4-6双闭环直流调速系统 起动过程的转速和电流波形 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. 起动过程分析-以拖动反抗性负载为例  电流Id从零增长到Idm，然后在一段时间 内维持其值等于Idm不变，以后又下降并 经调节后到达稳态值IdL。  转速波形先是缓慢升速，然后以恒加速 上升，产生超调后，到达给定值n * 。 图4-6 双闭环直流调速系统 起动过程的转速和电流波形