电流调节器参数整定：贝叶斯滤波与平滑应用

"这篇文档是青岛科技大学自动化学院的一份本科课程设计，主题是电流调节器的参数整定，涉及直流电机的双闭环调速系统。学生们需要完成一系列设计任务，包括系统结构图、电路参数计算、保护电路设计、检测环节、调节器设计等。" 在直流电机的双闭环调速系统中，电流调节器的参数整定是一个关键环节，它直接影响到系统的动态性能和稳定性。描述中提到的系统是晶闸管供电的，由一个直流电动机和一个整流装置构成。系统数据如下： - 直流电动机参数：220V额定电压，136A额定电流，1000r/min额定转速，电动机电势常数eC为0.132 rV min/，允许的最大过载倍数为1.5。 - 晶闸管装置放大系数sK为40。 - 电枢回路总电阻R为5.0欧姆。 - 时间常数sTl和sTm分别为3.0和18.0。 - 电流反馈系数β约为5.1/10 V/A，转速反馈系数α约为7.0/10 min/NrV。 设计电流调节器的目标是使电流超调量不超过5%，即iσ ≤ 5%。为了实现这一目标，需要进行以下步骤： 1. **确定时间常数**：整流装置滞后时间常数sT需要计算，它是系统响应速度的重要参数，通常与三相桥式电路的平均失控时间有关。 2. **计算调节器参数**：根据电机和系统的特性，需要计算电流调节器的比例积分(PID)控制器参数，包括比例增益(KP)、积分时间常数(TI)和微分时间常数(TD)。这些参数的选择直接影响到系统的稳定性和动态响应。 3. **稳定性分析**：通过根轨迹法或奈奎斯特稳定性判据，确保在给定的负载变化范围内，系统能够保持稳定运行。 4. **性能指标优化**：通过仿真或实验，调整电流调节器参数以满足电流超调量的要求，并同时考虑上升时间、超调量、稳态误差等其他性能指标。 5. **保护电路设计**：考虑到晶闸管的过电压和过电流保护，设计相应的保护电路以防止设备损坏。 6. **检测环节**：电流检测是电流调节器的关键输入，需要选择合适的电流传感器，并确保其精度和响应速度。 7. **转速调节器设计**：虽然当前关注点在于电流调节器，但完整的双闭环系统还需要设计转速调节器，以实现对电机转速的精确控制。 通过这样的设计过程，学生们将能深入理解电力电子、电机控制以及自动控制原理，并获得实际工程设计的经验。这不仅锻炼了他们的理论知识应用能力，还提高了他们解决问题和团队协作的能力。