閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

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1、一 、 教 學(xué) 目 的 與 教 學(xué) 要 求2.2.3單 閉 環(huán) 無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 的 分 析三 、 教 學(xué) 時(shí) 間 2-4學(xué) 時(shí)二 、 教 學(xué) 內(nèi) 容1、 掌 握 無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 的 概 念2、 掌 握 積 分 、 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 入 輸 出 特 性3、 掌 握 PI調(diào) 節(jié) 器 轉(zhuǎn) 速 負(fù) 反 饋 調(diào) 速 系 統(tǒng) 的 基 本 組 成 結(jié) 構(gòu)4、 具 備 分 析 PI調(diào) 節(jié) 器 轉(zhuǎn) 速 負(fù) 反 饋 調(diào) 速 系 統(tǒng) 穩(wěn) 態(tài) 特 性 的 能 力5、 具 備 分 析 PI調(diào) 節(jié) 器 轉(zhuǎn) 速 負(fù) 反 饋 調(diào) 速 系 統(tǒng) 動(dòng) 態(tài) 特 性 的 能 力6、 掌 握 無(wú)

2、 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 穩(wěn) 態(tài) 參 數(shù) 計(jì) 算第 二 章 閉 環(huán) 控 制 的 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 四 、 教 學(xué) 思 路 流 程無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 組 成 分 析 五 、 教 學(xué) 過(guò) 程積 分 調(diào) 節(jié) 器 和 積 分 控 制 規(guī) 律 比 例 積 分 控 制 規(guī) 律無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 舉 例 及 穩(wěn) 態(tài) 參 數(shù) 計(jì) 算無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 穩(wěn) 態(tài) 、 動(dòng) 態(tài) 分 析 2.2.3 比 例 積 分 控 制 規(guī) 律 和 無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 本 節(jié) 將 討 論 ， 采 用 積 分 （ I） 調(diào) 節(jié) 器 或 比 例 積 分 （ PI）調(diào) 節(jié) 器 代 替 比 例 放 大

3、器 ， 構(gòu) 成 無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 。 采 用 比 例 （ P） 放 大 器 控 制 的 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) ， 可 使 系統(tǒng) 穩(wěn) 定 ， 并 有 一 定 的 穩(wěn) 定 裕 度 ， 同 時(shí) 還 能 滿 足 一 定 的 穩(wěn) 態(tài)精 度 指 標(biāo) 。 但 是 ， 帶 比 例 放 大 器 的 反 饋 控 制 閉 環(huán) 調(diào) 速 系 統(tǒng)是 有 靜 差 的 調(diào) 速 系 統(tǒng) 。 采 用 采 用 比 例 （ P） 調(diào) 節(jié) 器 的 調(diào) 速 系 統(tǒng) 為 什 么是 有 靜 差 系 統(tǒng) ？ 而 采 用 積 分 （ I） 調(diào) 節(jié) 器 或 比 例 積 分 （ PI） 調(diào)節(jié) 器 為 什 么 可 構(gòu) 成 無(wú) 靜 差 調(diào)

4、速 系 統(tǒng) 呢 ？ 2.2.3.1 問(wèn) 題 的 分 析 采 用 采 用 比 例 （ P） 調(diào) 節(jié) 器 的 調(diào) 速 系 統(tǒng) 為 什 么 是 有 靜差 系 統(tǒng) ？ ？ ？Uct = Kp Un Un 0 ， Uc t 0， 即 電 動(dòng) 機(jī) 運(yùn) 行Un = 0， Uc t= 0， 即 電 動(dòng) 機(jī) 停 止 因 此 ， 在 采 用 比 例 調(diào) 節(jié) 器 控 制 的 自 動(dòng) 系 統(tǒng) 中 ， 輸 入 偏差 是 維 持 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 的 基 礎(chǔ) ， 沒(méi) 有 偏 差 就 沒(méi) 有 系 統(tǒng) 的 控 制 ! 由 于 采 用 比 例 調(diào) 節(jié) 器 ， 轉(zhuǎn) 速 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 為 ： 控 制 的 輸 出 與 當(dāng) 前

5、 的 偏 差 大 小 成 正 比 ， 偏 差 是 控 制 的基 礎(chǔ) ， 故 而 系 統(tǒng) 是 有 靜 差 系 統(tǒng) 。 而 采 用 積 分 （ I） 調(diào) 節(jié) 器 或 比 例 積 分 （ PI） 調(diào) 節(jié) 器 為 什 么 可 構(gòu)成 無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 呢 ？ 可 見(jiàn) ， 如 果 要 消 除 系 統(tǒng) 偏 差 （ 誤 差 ） ， 采 用 P調(diào) 節(jié) 器 是 無(wú) 能 為力 的 ， 必 須 尋 找 其 他 控 制 方 法 。 積 分 調(diào) 節(jié) 器 輸 入 輸 出 特 點(diǎn) ： 為 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 控 制 輸 出 不 僅 取 決于 輸 入 偏 差 ， 還 取 決 于 輸 入 偏 差 的 “ 歷 史 ”

6、 積 累 。 實(shí) 現(xiàn) 了 U=0， 但 控 制 輸 出 Uct 0， 即 無(wú) 靜 差 控 制輸 出 （ 調(diào) 節(jié) 過(guò) 程 中 有 動(dòng) 態(tài) 偏 差 ， 穩(wěn) 態(tài) 時(shí) 沒(méi) 偏 差 ） ！ ！U dt 0 即 只 要 控 制 的 過(guò) 程 中 產(chǎn) 生 過(guò) 偏 差 U ， 即 使 現(xiàn) 在 的 偏差 U=0， 但 由 于 ： 的 存 在 ， 積 分 調(diào) 節(jié)器 的 控 制 輸 出 也 不 等 于 零 。U dt 0那 么 這 個(gè) 環(huán) 節(jié) ， 如 何 實(shí) 現(xiàn) 呢 ？ 2.2.3.2積 分 調(diào) 節(jié) 器 和 積 分 控 制 規(guī) 律1. 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 組 成 與 工 作 原 理 分 析 由 運(yùn) 算 放 大 器

7、 可 構(gòu) 成 一 個(gè) 積分 電 路 ， 如 圖 所 示 ：根 據(jù) 電 子 電 路 技 術(shù) 可 知 ： A點(diǎn) 為 虛 地 點(diǎn) 即 UA=0， 則（ 1） 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 組 成（ 2） 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 工 作 原 理 分 析 + +C UexRbalUin R0+ A積 分 調(diào) 節(jié) 器 原 理 圖i0 ifU ex = 1 dC t if = 0R1 dC tUini0 = if= Uin /R0 = i,其 電 路 方 程 為 ： 為 積 分 時(shí) 間 常 數(shù)t = R0C式 中 : = dtUdtUCRidtCU inin0ex 111 t + +C UexRbalUin R0

8、+ A積 分 調(diào) 節(jié) 器 原 理 圖i0 if 可 見(jiàn) ， 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 和 輸 入 Uin的 當(dāng) 前 狀 態(tài) 和 歷 史狀 態(tài) 相 關(guān) ！ 當(dāng) 前 狀 態(tài) 不 等 于 零 ， 即 Uin 0 時(shí) ， 則 輸 出 Uex大 小 要隨 時(shí) 間 積 分 增 加 ； 當(dāng) 前 狀 態(tài) 等 于 零 ， 即 Uin = 0 時(shí) ， 則 輸 出 Uex大 小 保 持積 分 結(jié) 果 恒 值 輸 出 。 2. 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 特 性 當(dāng) 初 始 值 為 零 時(shí) ， 在 階 躍 輸 入 Uin作 用 下 ， 系 統(tǒng) 的 輸 出 如 何 變 化 ？= 0R1 dC tUinUex + +

9、C UexRbalUin R0+ A積 分 調(diào) 節(jié) 器 原 理 圖i0 if 在 電 路 上 ， 對(duì) 電 容 C充 電 ， 電容 兩 端 電 壓 逐 漸 上 升 ； 在 運(yùn) 算 公 式 中 是 進(jìn) 行 積 分 累 加 運(yùn)算 。 在 時(shí) 域 坐 標(biāo) 中 ， 我 們 共 同 分 析 積分 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 入 輸 出 特 性 呢 ？ t UexUin tUin UexO積 分 調(diào) 節(jié) 器 階 躍 輸 入 時(shí) 的 輸 出 特 性t1 t2 t3 應(yīng) 用 中 積 分 調(diào) 節(jié) 器 輸 出 要 加 限 幅 環(huán) 節(jié) ， 即 當(dāng) 輸 出 達(dá) 到一 定 數(shù) 值 后 ， 輸 出 不 在 隨 輸 入 的 增 加

10、而 增 加 了 ！ t Uex UinUexm tUin UexO 積 分 調(diào) 節(jié) 器 階 躍 輸 入 時(shí) 的 輸 出 特 性t1 圖 中 ， Uexm是 輸 出 限 幅 值如 下 圖 所 示 ： 當(dāng) t t1 后 ， 輸 出 恒 定 ， 不 隨 輸 入 增 加 而 變 化 ！ 3. 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 傳 遞 函 數(shù) 與 BODE圖 （ 幅 頻 、 相 頻 特 性 ） 積 分 調(diào) 節(jié) 器傳 遞 函 數(shù) ssU sUsW t1)( )()( inexi = ()L/dB0 L() -20dB1/t O-/2 積 分 環(huán) 節(jié) 的 Bode圖 積 分 調(diào) 節(jié) 器幅 頻 、 相 頻 特 性 4.

11、 積 分 調(diào) 節(jié) 器 在 轉(zhuǎn) 速 單 閉 環(huán) 中 的 控 制 規(guī) 律 分 析 = t0 nc d1 tUU t 如 果 采 用 積 分 調(diào) 節(jié) 器 ， 則 控 制 電 壓 Uc是 轉(zhuǎn) 速 偏 差 電 壓 Un的積 分 ， 應(yīng) 有 ： 如 果 是 Un是 由 負(fù) 載 變 化 引 起 的 偏 差 信 號(hào) ， 數(shù) 學(xué) 分 析 上 ， 每 一時(shí) 刻 控 制 電 壓 （ 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 ） Uc 的 大 小 和 Un 的 積 分 相 關(guān) 。 數(shù) 值 計(jì) 算 分 析 上 ， 積 分 數(shù) 值 大 小 與 橫 軸 所 包 圍 的 面 積成 正 比 ！ ！（ 1） 數(shù) 學(xué) 分 析 = t0 nc

12、 d1 tUU t（ 2） 輸 入 和 輸 出 動(dòng) 態(tài) 過(guò) 程 分 析 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 入 和 輸 出 動(dòng) 態(tài) 過(guò) 程t1 t2 t3當(dāng) 0tt 1時(shí) ， Un 增 加 ， 但 由 于 Un小 ， Uc所 以 增 加 慢 ； 根 據(jù) 上 式 ， 在 動(dòng) 態(tài) 過(guò) 程 中 ， 當(dāng) Un 變 化 時(shí) ， 只 要 其 極 性 不 變 ， 即 只 要 仍 是 Un* Un ， 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 Uc 便 一 直增 長(zhǎng) ； 只 有 達(dá) 到 Un* = Un ， Un = 0時(shí) ，Uc 才 停 止 上 升 ； 當(dāng) Un = 0時(shí) ， Uc并 不 是零 ， 而 是 一 個(gè) 終 值 U

13、cf ； 如 果 Un 不 再 變 化 ， 此 終 值 便 保 持 恒定 不 變 ， 這 是 積 分 控 制 的 特 點(diǎn) 。 看 圖 說(shuō) 話 ！ ！ ！當(dāng) t 1 tt2時(shí) ， Un 達(dá) 到 最 大 偏 差 ， Uc增 加 變 快 ；當(dāng) t2 tt3時(shí) ， Un 逐 漸 減 小 ， Uc增 加 變 緩 ；當(dāng) t3 Un 1；控 制 電 壓 Uc 2 Uc 1的 變 化 過(guò) 程 示 于 ；變 化 過(guò) 程 中 控 制 電 壓 跟 隨 偏 差 電 壓 的變 化 而 變 化 。轉(zhuǎn) 速 變 化 n2 Uc1 （ 在 這 里 ， Uc 的改 變 并 非 僅 僅 依 靠 Un 本 身 ， 而 是依 靠 Un

14、 在 一 段 時(shí) 間 內(nèi) 的 積 累 ） ；變 化 過(guò) 程 中 控 制 電 壓 Uc跟 隨 偏 差 電 壓的 變 化 而 變 化 ， 當(dāng) 偏 差 電 壓 =0時(shí) ， 控制 電 壓 維 持 恒 定 不 變 。轉(zhuǎn) 速 變 化 n2 = n1 ； t1 t2 比 例 調(diào)節(jié) 器 的 輸 出只 取 決 于 輸入 偏 差 量 的現(xiàn) 狀 ； 而 積 分調(diào) 節(jié) 器 的 輸出 則 包 含 了輸 入 偏 差 量的 全 部 歷 史 。特 別 注 意 ： t 1 t2t1 t2 2.2.3.3 比 例 積 分 控 制 規(guī) 律 積 分 調(diào) 節(jié) 器 可 以 消 除 靜 差 ， 比 例 調(diào) 節(jié) 器 依 靠 靜 差 控 制

15、，故 而 積 分 調(diào) 節(jié) 器 可 以 構(gòu) 成 無(wú) 靜 差 控 制 系 統(tǒng) 。 但 是 ， 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 工 作 原 理 本 質(zhì) 上 是 “ 電 容 充 電 ”作 用 ， 而 電 容 兩 端 的 電 壓 不 能 跳 變 ， 這 樣 會(huì) 帶 來(lái) 什 么 問(wèn) 題呢 ？ 影 響 系 統(tǒng) 的 快 速 性 問(wèn) 題 ！ ！ ！ ！ 比 如 ， 在 同 樣 的 階 躍 輸 入 作 用 之 下 ， 比 例 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出可 以 立 即 響 應(yīng) ， 而 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 卻 只 能 逐 漸 地 增 加 。在 控 制 的 快 速 性 上 ， 比 例 控 制 是 優(yōu) 于 積 分 控 制

16、 的 ！ Uexpa) P調(diào) 節(jié) 器 UintUin UexO 如 圖 可 見(jiàn) ，在 相 同 的 階 躍輸 入 作 用 下 ，當(dāng) t0時(shí) ， 比例 調(diào) 節(jié) 器 即 可快 速 輸 出 ； 而積 分 調(diào) 節(jié) 器 的輸 出 要 經(jīng) 過(guò) 一個(gè) 上 升 時(shí) 間 。 UexiUin tUin UexO b) I調(diào) 節(jié) 器t1 比 如 ， 積 分 調(diào) 節(jié) 器 要 達(dá) 到 比 例 調(diào) 節(jié) 器 相 同 的 輸 出 ， 要 經(jīng) 歷 一 個(gè) 延 時(shí) 時(shí) 間 t1 。 能 否 構(gòu) 造 一 個(gè) 即 能 具 有 比 例 調(diào) 節(jié) 器 的 快 速 性 特 性 ， 又 有 積 分 調(diào)節(jié) 器 的 無(wú) 靜 差 特 性 的 調(diào) 節(jié)

17、器 呢 ？ 兩 種 調(diào) 節(jié) 器 快 速 性 比 較 ：比 例 積 分 （ PI） 調(diào) 節(jié) 器 具 備 這 樣 的 特 性 的 ！ ！ 1、 比 例 積 分 （ PI） 調(diào) 節(jié) 器 結(jié) 構(gòu) 組 成 在 模 擬 電 子 技 術(shù) 中 ，學(xué) 過(guò) 可 采 用 運(yùn) 用 運(yùn) 算 放 大 器實(shí) 現(xiàn) PI調(diào) 節(jié) 器 ， 具 體 線 路 如圖 所 示 。 比 例 積 分 （ PI） 調(diào) 節(jié) 器 Uex+C1R balUin R0+ A R1- 電 路 器 件 包 括 運(yùn) 算 放 大器 、 電 阻 、 電 容 等 。 +=+= tUUKtUCRURRU d1d1 ininpiin10in01ex t2、 PI輸 入

18、 輸 出 解 析 關(guān) 系 分 析按 照 運(yùn) 算 放 大 器 的 輸 入 輸 出 關(guān) 系 ， 可 得 ：式 中 ： PI調(diào) 節(jié) 器 比 例 部 分 的 放 大 系 數(shù) ； PI調(diào) 節(jié) 器 的 積 分 時(shí) 間 常 數(shù) 。 由 此 可 見(jiàn) ， PI調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 電 壓 由 比 例 和積 分 兩 部 分 相 加 而 成 。RR01Kpi=t = CR 10 Uex+C1RbalUin R0+ A R1- 兩 側(cè) 的 拉 氏 變 換 ， 移 項(xiàng) 后 ， 得 PI調(diào) 節(jié) 器 的 傳 遞 函 數(shù) 。ssKsKsU sUsW ttt 11)( )()( pipiinexpi +=+= ssKsssW

19、 11pi1pi 11)( tttt +=+= 11pi1 CRK = tt 則 傳 遞 函 數(shù) 也 可 以 寫 成 如 下 形 式 ：3. PI調(diào) 節(jié) 器 的 傳 遞 函 數(shù) += tUUKU d1 ininpiex t 當(dāng) 初 始 條 件 為 零 時(shí) ， 取 式 令 ： 形 式 上 ： PI調(diào) 節(jié) 器 也 可 以 用 一個(gè) 積 分 環(huán) 節(jié) 和 一 個(gè) 比 例 微 分 環(huán)節(jié) 來(lái) 表 示 ， t1 是 微 分 項(xiàng) 中 的超 前 時(shí) 間 常 數(shù) ， 它 和 積 分 時(shí) 間常 數(shù) t 的 物 理 意 義 是 不 同 的 。 4. PI調(diào) 節(jié) 器 輸 出 特 性 分 析 U ex UinUexm t

20、Uin UexOKpUin （ 1） 階 躍 輸 入 的 輸 出 響 應(yīng) 特 性 在 零 初 始 狀 態(tài) 和 階 躍 輸 入 下 ， PI調(diào)節(jié) 器 輸 出 電 壓 的 時(shí) 間 特 性 示 于 下 圖 所 示 。 Uex+C1RbalUin R0+ A R1- 突 加 輸 入 信 號(hào) 時(shí) ， 由 于 電 容 C1兩 端 電 壓 不 能 突 變 ， 相 當(dāng) 于 兩 端 瞬間 短 路 ， 在 運(yùn) 算 放 大 器 反 饋 回 路 中只 剩 下 電 阻 R1， 電 路 等 效 于 一 個(gè) 放大 系 數(shù) 為 K pi 的 比 例 調(diào) 節(jié) 器 ， 在 輸出 端 立 即 呈 現(xiàn) 電 壓 Kpi Uin ， 實(shí)

21、 現(xiàn) 快速 控 制 ， 發(fā) 揮 了 比 例 控 制 的 長(zhǎng) 處 。 從 這 個(gè) 特 性 上 可 以 看 出 比 例 積分 作 用 的 物 理 意 義 。 因 此 ， PI調(diào) 節(jié) 器 輸 出 是 由比 例 和 積 分 兩 部 分 相 加 而 成的 。 隨 著 電 容 C1被 充 電 ， 輸出 電 壓 Uex 開(kāi) 始 積 分 ， 其 數(shù) 值不 斷 增 長(zhǎng) ， 直 到 穩(wěn) 態(tài) 。 Uex UinUexm tUin UexOKpUin Uex+C1RbalUin R0+ A R1- 穩(wěn) 態(tài) 時(shí) ， C1兩 端 電 壓 等于 Uex， R1已 不 起 作 用 ， 又 和積 分 調(diào) 節(jié) 器 一 樣 了 ，

22、 這 時(shí) 又能 發(fā) 揮 積 分 控 制 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 實(shí)現(xiàn) 了 穩(wěn) 態(tài) 無(wú) 靜 差 。 O tO t Uc UcUn 12 1+2（ 2） 一 般 輸 入 情 況 （ 擾 動(dòng) 輸 入 ） 作 用 下 的 輸 出 響 應(yīng) 特 性 右 圖 繪 出 了 一 般 輸 入 作 用 下 ，比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 動(dòng) 態(tài) 輸 出 過(guò) 程 。 假 設(shè) 輸 入 偏 差 電 壓 Un的 波 形如 圖 所 示 ： 輸 出 波 形 中 ， 紅 色 曲 線 1為 比 例 作用 部 分 ， 該 部 分 與 Un 成 正 比 ； 輸 出 波 形 中 ， 綠 色 曲 線 2是 Un 的積 分 曲 線 ； PI調(diào) 節(jié)

23、 器 的 輸 出 電 壓 Uc 是 上 述 兩 部 分 的 和 （ 1+2） 。 可 見(jiàn) ， Uc既 具 有 快 速 響 應(yīng) 性 能 ， 又 足 以 消 除 調(diào) 速 系統(tǒng) 的 靜 差 。 因 此 ， 它 在 調(diào) 速 系 統(tǒng) 和 其 他 控 制 系 統(tǒng) 中 獲 得了 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 由 此 可 見(jiàn) ， 比 例 積 分 控 制 綜 合 了 比 例控 制 和 積 分 控 制 兩 種 規(guī) 律 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 又 克服 了 各 自 的 缺 點(diǎn) ， 揚(yáng) 長(zhǎng) 避 短 ， 互 相 補(bǔ) 充 。比 例 部 分 能 迅 速 響 應(yīng) 控 制 作 用 ， 積 分 部分 則 最 終 消 除 穩(wěn) 態(tài) 偏 差 。 5

24、、 分 析 結(jié) 果 綜 合 O tO t Uc UcUnUex+C1RbalUin R0+ A R1- 2.2.3.4 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 及 其 穩(wěn) 態(tài) 參 數(shù) 計(jì) 算 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 組 成無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 工 作 原 理無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 穩(wěn) 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 與 靜 特 性無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 參 數(shù) 計(jì) 算 在 掌 握 了 積 分 、 比 例 積 分 輸 入 輸 出 特 性 的 基 礎(chǔ) 上 ， 我 們 進(jìn) 一 步研 究 由 比 例 積 分 放 大 器 （ 或 調(diào) 節(jié) 器 ） 組 成 的 轉(zhuǎn) 速 單

25、閉 環(huán) 調(diào) 速 系 統(tǒng) 的相 關(guān) 問(wèn) 題 。主 要 內(nèi) 容 包 括 ： 1、 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 組 成 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速系 統(tǒng) 組 成 結(jié) 構(gòu) 圖 + +- M TG+- RP2 nRP1 U*n R0R0 Rbal UcVT VSUi TA LIdR1 C1 Un Ud +-+-請(qǐng)識(shí)別圖中各部分的作用 ？ 2、 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 的 工 作 原 理 系 統(tǒng) 采 用 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 器 以 實(shí) 現(xiàn) 無(wú) 靜 差 ， 采 用 電 流 截 止 負(fù) 反 饋來(lái) 限 制 動(dòng) 態(tài) 過(guò) 程 的 沖 擊 電 流 。 TA為 檢 測(cè) 電 流 的交 流

26、互 感 器 ， 經(jīng) 整 流后 得 到 電 流 反 饋 信 號(hào) 。當(dāng) 電 流 超 過(guò) 截 止 電 流時(shí) ， 高 于 穩(wěn) 壓 管 VST的 擊 穿 電 壓 ， 使 晶 體三 極 管 VBT導(dǎo) 通 ， 則PI調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 電 壓接 近 于 零 ， 電 力 電 子變 換 器 UPE的 輸 出 電壓 急 劇 下 降 ， 達(dá) 到 限 制 電 流 的 目 的 。 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速系 統(tǒng) 組 成 結(jié) 構(gòu) 圖 + +- M TG+- RP2 nRP1 U*n R0R0 Rbal UcVT VS Ui TA LIdR1 C1 Un Ud +-+- 其 中 代 表 PI調(diào) 節(jié) 器 的 方 框 中

27、無(wú) 法 用 放 大 系 數(shù)表 示 ， 一 般 畫 出它 的 輸 出 特 性 ，以 表 明 是 比 例 積分 作 用 。 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 穩(wěn) 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 圖 （ Id Idcr ） Ks 1/CeU*n UcUn IdRE nUd0Un+ +- 3、 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 穩(wěn) 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 與 靜 特 性 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系統(tǒng) 組 成 結(jié) 構(gòu) 圖 + +- M TG+- RP 2 n RP1 U*n R0R0 Rbal UcVT VSUi TA LIdR1 C1 U n Ud +-+- 當(dāng) 電 動(dòng) 機(jī) 電 流 低 于 其截 止 值 （ Id Idcr

28、） 時(shí) ，系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 圖 示 于 右下 圖 所 示 ：（ 1） 穩(wěn) 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 圖 分 析 根 據(jù) PI調(diào) 節(jié) 特 性 ， 系 統(tǒng)無(wú) 靜 差 系 統(tǒng) 的 理 想 靜 特 性如 右 圖 所 示 。 O I dIdcrn1n2nmax n 帶 電 流 截 止 的 無(wú) 靜 差 直 流調(diào) 速 系 統(tǒng) 的 靜 特 性 （ 2） 無(wú) 靜 差 直 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 靜 特 性當(dāng) Id Idcr 時(shí) ， 電 流 截 止負(fù) 反 饋 起 作 用 ， 靜 特 性急 劇 下 垂 ， 基 本 上 是 一條 垂 直 線 。 整 個(gè) 靜 特 性近 似 呈 矩 形 。 嚴(yán) 格 地 說(shuō) ， “ 無(wú) 靜 差 ”

29、 只 是 理 論 上 的 ， 實(shí) 際系 統(tǒng) 在 穩(wěn) 態(tài) 時(shí) ， PI調(diào) 節(jié) 器 積 分 電 容 兩 端 電 壓 不 變 ，相 當(dāng) 于 運(yùn) 算 放 大 器 的 反 饋 回 路 開(kāi) 路 ， 其 放 大 系 數(shù)等 于 運(yùn) 算 放 大 器 本 身 的 開(kāi) 環(huán) 放 大 系 數(shù) ， 數(shù) 值 最 大 ，但 并 不 是 無(wú) 窮 大 。 因 此 其 輸 入 端 仍 存 在 很 小 的 Un ，而 不 是 零 。 這 就 是 說(shuō) ， 實(shí) 際 上 仍 有 很 小 的 靜 差 ，只 是 在 一 般 精 度 要 求 下 可 以 忽 略 不 計(jì) 而 已 。“無(wú) 靜 差 ” 的 相 對(duì) 性 無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 的

30、穩(wěn) 態(tài) 參 數(shù) 計(jì) 算 很 簡(jiǎn) 單 ， 在 理 想 情況 下 ， 穩(wěn) 態(tài) 時(shí) Un = 0， 因 而 Un = Un* ， 可 以 按 下 式 直接 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速 反 饋 系 數(shù) max* maxnnU= 相 應(yīng) 的 最 高 給 定 電 壓 。 nmaxU*nmax4、 無(wú) 靜 差 調(diào) 速 系 統(tǒng) 穩(wěn) 態(tài) 參 數(shù) 計(jì) 算 電 動(dòng) 機(jī) 調(diào) 壓 時(shí) 的 最 高 轉(zhuǎn) 速 ； 電 流 截 止 環(huán) 節(jié) 的 參 數(shù) 可 根 據(jù) 其 電 路 和 截 止 電 流 值 Idcr計(jì) 算 出 。 PI調(diào) 節(jié) 器 的 參 數(shù) K pi和 可 按 動(dòng) 態(tài) 校 正 的 要 求 計(jì) 算 。 5. 準(zhǔn) PI調(diào) 節(jié) 器 簡(jiǎn)

31、介 在 實(shí) 際 系 統(tǒng) 中 ， 為 了 避免 運(yùn) 算 放 大 器 長(zhǎng) 期 工 作 時(shí) 的零 點(diǎn) 漂 移 ， 常 常 在 R1 C1兩端 再 并 接 一 個(gè) 電 阻 R1 ， 其值 為 若 干 M ， 以 便 把 放 大系 數(shù) 壓 低 一 些 。 。 + +-Uin R0 R balR1 C1R1A Uex準(zhǔn) 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 器 這 樣 的 電 路 結(jié) 構(gòu) 是 一 個(gè)近 似 的 PI調(diào) 節(jié) 器 ， 或 稱 “ 準(zhǔn)PI調(diào) 節(jié) 器 ” （ 見(jiàn) 右 圖 ） ， 系統(tǒng) 也 只 是 一 個(gè) 近 似 的 無(wú) 靜 差調(diào) 速 系 統(tǒng) 如 果 采 用 準(zhǔn) PI調(diào) 節(jié) 器 ， 其 穩(wěn) 態(tài) 放 大 系 數(shù) 為由 Kp 可 以 計(jì) 算 實(shí) 際 的 靜 差 率 。01p RRK =