PI调节器饱和问题的分析及滤波时间常数的选择VIP免费

机电工程技术!""!年第#$卷第%期&’调节器饱和问题的分析及滤波时间常数的选择曾向昌!郧建国"广东松山职业技术学院!广东韶关()!)!%#摘要!现代自动控制系统中!串联校正装置大多采用&’调节器!这主要是&’调节器集比例调节器和积分调节器的优点!很好地解决了系统在动"静态方面的矛盾#本文主要讨论了&’调节器的饱和问题及滤波时间常数的选择!并由此导出了滤波时间常数的选择公式$关键词!&’调节器%饱和问题%滤波时间常数%公式中图分类号!*+,!)-)文献标识码!.文章编号!)/",0,1,!2!//!3"%0""(405#收稿日期&!""!’",’!")前言在直流调速系统中双闭环结构的设置"&’调节器的应用及其在系统突加给定信号起动时是否饱和!对系统实现(最短时间控制)极为关键6)7$同样!滤波时间常数的正确选择对系统工程设计法的实用意义也有很大影响!以往学生在搞毕业设计时只是根据参考资料选择时间常数!缺乏理论根据$本文讨论了这些问题!推导出了滤波时间常数的选择公式$!实现最短时间控制在可控硅直流调速系统中!为能充分利用电动机的过载能力!实现快速起动!做到(最短时间控制)!应根据电力拖动动力学推导*当电动机磁通恒定时+其理想的起动过程*参见图$+$从图$可知!电动机以最大电流作等加速起动!电动机的转速随时间线性上升!电动机电枢电压!"也必须线性增加!才能维持最大起动电流#89:不变!这时过渡过程时间$%是最短的$系统要实现上述起动过程!必须采用双闭环控制结构!即转速,电流双闭环控制结构$其中转速调节器;*"电流调节器<*均采用&’调节器!它集比例调节器&响应快速"积分调节器’具有记忆功能而消除静态偏差之优点!很好地解决了系统动"静之间的矛盾6)7!使系统设计重点放在动态方面$应用&’调节器实质上是对系统进行串联滞后校正!目的是将整个系统校正为简单的"具有典型形式的低阶系统!并且具有良好的动"静态指标$系统原理框图如图!所示$*)+对电流调节器<*的要求在起动过程中!要想起动电流为最大值#89:并维持不变!在忽略主回路电感"可控硅装置的滞后时间等因素的影响后!必须有6!7&!&=6>#89:0#’(3?)*+,7-$-#89:-.*)+式中&+,/系统机电时间常数%0*1触发器可控硅装置放大倍数%.1电枢回路电阻%!&1电流调节输出电压%$1时间*"2$2$%+$此式说明系统在起动过程中!电流调节器<*的输出电压!&必须随时间的增加而增大!这样才能在转速上升时!做到最大起动电流389:不变!表明了电流调节器<*应图)理想的起动过程!"’电动机电枢电压*忽略电感影响+%45’电动机稳态转速%389:’电动机最大电流%3’(’电动机负载电流%$%’过渡过程时间%389:.’电动机电枢回路电阻压降图!系统原理框图!64’系统给定电压%!&’触发器控制电压%!"’可控硅装置整流电压%!’4’速度反馈电压%!’7’电流反馈电压%89’交流电源%4’电动机转速研究与开发!"机电工程技术!""!年第#$卷第%期起线性调节作用!即不能饱和!否则!当转速上升时电流!&’(必然下降!电动机做不到等加速起动!转速不能线性上升!整个起动时间将延长"#!$对转速调节器)*的要求速度环是系统外环!速度调节器)*的输出就是电流调节器+*的给定输入%为了获得最大起动电流!&’(!转速调节器)*必须在突加给定信号起动时发出最大的给定指令!也就是转速调节器)*必须立即饱和并且在转速没有超调前维持不变"系统在起动过程中!虽然转速的上升会使电流!&’(有下降趋势!但通过电流负反馈!经电流调节器+*的调节!使输出"#上升从而维持电流!&’(不变"只有当转速调节超调后转速调节器)*才退出饱和!并与电流调节器+*同时发挥调节作用!使转速稳定"实际系统因受惯性&滞后等影响!因而其起动过程不可能达到理想状态!但与理想起动过程接近!基本上实现了’最短时间控制(!起动过程如图#所示%,-调节器是否饱和!取决于其积分时间常数与调节对象的滞后时间常数的比值和其比例系数!按文献.$/设计系统!正确合理选择积分时间常数!能够使系统在整个起动过程中电流调节+*始终不饱和!速度调节其)*在转速超调前饱和%,-调节器的饱和问题!相应出现了电流线性超调和转速非线性退饱和超调量!这两种超调量的计算方法文献.01已给出%#滤波时间参数的公式推导两个调节器)*&+*不仅都带有反馈滤波!而且都加上了给定滤波器!如图2所示%由于电流...