交流伺服运动控制系统的建模控制系统设计及仿真方法ppt课件.ppt

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1、放大环节对数频率特性K>1时，分贝数为正；K<1时，分贝数为负。幅频曲线升高或降低相频曲线不变改变K积分环节对数频率特性纯微分环节对数频率特性!低通滤波特性惯性环节幅相频率特性一阶微分环节对数频率特性！高频放大！抑制噪声能力的下降振荡环节对数频率特性将开环传递函数表示成若干典型环节的串联形式；幅频特性=组成系统的各典型环节的对数幅频特性之代数和。相频特性=组成系统的各典型环节的相频特性之代数和。系统开环Bode图增益交界频率相位交界频率稳定系统不稳定系统正增益裕量正相位裕量负相位裕量负增益裕量系统响应速度增益裕量相位裕量闭环系统稳定性增益裕量相位裕量伺服

2、机构：10-20分贝40度以上过程控制：3-10分贝20度以上3交流伺服运动控制建模及仿真3.2.1双闭环调速系统结构及分析3.2.2典型系统特性分析及非典型系统典型化3.2.3双闭环调速系统工程化设计3.2PMSM双闭环调速系统设计ASR—转速调节器ACR—电流调节器TG—测速发电机TA—电流互感器UPE—电力电子变换器+TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAM+-UdIdUPE-MTG内环外环ni1、转速、电流双闭环直流调速系统的组成转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流

3、环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。3.2.1双闭环调速系统结构及分析2、动态抗扰性能分析一般来说，双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。对于调速系统，最重要的动态性能是抗扰性能。主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。1/Cen*nUd0n+-ASR1/RTls+1RTmsKsTss+1ACRi*i--EId电机模型由动态结构图中可以看出，负载扰动作用在电流环之后，因此只能靠转速调节器ASR来产生抗负载扰动的作用。在设计ASR时，应要求有较好的抗扰性能指标。±∆Ud1/Cen*nUd0n+-ASR1/RTls+1RTmsKsTss+1ACR

4、i*i--EId±∆IdL负载扰动电网扰动2、动态抗扰性能分析3、转速和电流两个调节器的作用转速调节器在双闭环调速系统中的作用可以归纳如下：（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。（2）对负载变化起抗扰作用。（3）其输出限幅值决定电机允许的最大电流。（1）作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。（2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。（3）在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。

5、（4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。3、转速和电流两个调节器的作用：电流调节器4、调节器的工程设计方法必要性：用经典的动态校正方法设计调节器须同时解决稳、准、快、抗干扰等各方面相互有矛盾的静、动态性能要求，需要设计者有扎实的理论基础和丰富的实践经验，而初学者则不易掌握，于是有必要建立实用的设计方法。可能性：大多数现代的电力拖动自动控制系统均可由低阶系统近似。若事先深入研究低阶典型系统的特性并制成图表，那么将实际系统校正或简化成典型系统的形式再与图

6、表对照，设计过程就简便多了。这样，就有了建立工程设计方法的可能性。设计方法的原则（1）概念清楚、易懂；（2）计算公式简明、好记；（3）不仅给出参数计算公式，且指明参数调整方向；（4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式；（5）适用于各种可简化成典型系统的反馈控制系统。设计方法的思路（1）选择调节器结构，使系统典型化并满足稳定和稳态精度；（2）设计调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。4、调节器的工程设计方法1、典型系统一般来说，许多控制系统的开环传递函数都可表示为R(s)C(s)上式中，分母中的sr项表示该系统在原点处有r重极点，r取不同值，

7、分别称作0型、I型、Ⅱ型、…。自动控制理论已经证明，0型系统稳态精度低，而Ⅲ型和Ⅲ型以上的系统很难稳定。因此，为了保证稳定性和较好的稳态精度，多选用I型和II型系统。3.2.2典型系统特性分析及非典型系统典型化1）典型I型系统结构图与传递函数T:系统的惯性时间常数；K:系统的开环增益。开环对数频率特性O性能特性对数幅频特性的中频段以–20dB/dec的斜率穿越0dB线，只要参数的选择能保证足够的中频带宽度，系统就一定是稳定的，且有足够的稳定裕量，即选择参数满足于是，相角稳定裕度2）典型Ⅱ型系统结构图和传递函数O开环对数频率特性性能特性也是以–20dB/dec

8、的斜率穿越零分贝线。由于分母中s2项对应的相频特性是