转速电流双闭环调速系统设计与分析

本文主要介绍了转速、电流双闭环调速系统的工程设计，涉及系统设计思路、设计原则和步骤，特别关注电流环和转速环的设计。 在自动控制系统设计中，双闭环调速系统是一种常见的架构，它由速度环和电流环构成，以提高系统的抗扰动性能和稳定性。该系统设计的核心思想是"先内环后外环"，即首先设计内部的电流环，然后将电流环视为外部转速环的一个组成部分进行转速环的设计。 1. **电流环设计**： - **简化结构图**：电流环简化过程通常会忽略反电动势的动态影响，以便于分析和设计。 - **选择调节器结构**：电流调节器（ACR）的类型和结构选择对电流环的响应速度和稳定性至关重要。 - **参数计算**：计算调节器的增益Ks、时间常数Tls和Tss，这些参数会影响电流环的快速性和稳定性。 - **实现方式**：电流调节器可以通过硬件电路或软件算法实现，以实时调整电机电流。 2. **转速环设计**： - **考虑反电动势**：在设计转速环时，需要重新考虑反电动势E(s)的影响，因为它影响电机的转矩输出。 - **滤波环节**：电流反馈、转速反馈以及给定信号通常需要经过滤波处理，以减少噪声和提高控制精度。滤波时间常数如Toi和Ton是关键参数。 - **转速微分反馈校正**：转速微分反馈可以改善系统的瞬态响应，减少超调，增加系统的稳定性。 3. **系统设计步骤**： - **电流环简化**：通过等效变换，将给定滤波和反馈滤波合并到环内，形成单位负反馈系统，简化设计过程。 - **转速环设计**：在电流环设计完成后，将其作为转速环的一部分，设计转速调节器（ASR），考虑转速反馈滤波和给定滤波。 - **系统性能要求**：设计目标包括掌握多环系统设计方法，能进行实际工程设计，并了解转速退饱和超调量计算和转速微分反馈的作用。 双闭环调速系统的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑系统的动态特性、稳定性和控制精度，通过对电流环和转速环的精心设计，实现高效率、高性能的电机控制。