直流调速系统工程设计：双闭环控制与串联校正

"双闭环直流调速系统工程设计方法，涉及电力拖动系统，由自动化专业学生弥强完成，指导教师刘英英。该设计方法着重讲解了典型系统的数学模型、参数与性能指标的关系，以及如何通过校正环节提升系统的性能。在直流调速系统中，通常采用串联校正，并探讨了0型、I型、II型系统的分类及其特点。重点介绍了典型I型系统的数学模型、Bode图和参数与性能指标的关系。" 在双闭环直流调速系统工程设计中，设计者需要考虑电动机、晶闸管整流装置和触发装置等组成部分，以便满足特定的负载工艺要求。首先，性能指标的设定是基于生产机械和工艺需求，这些指标包括稳态和动态性能。如果系统的固有特性无法满足这些要求，就需要设计适当的校正环节。 校正方法多种多样，如串联校正和并联校正，其中串联校正因其实现简单且可以利用运算放大器构建有源校正网络而在实际应用中较为常见。在本设计中，主要关注的是直流调速系统的串联校正技术。 控制系统按积分环节的数量可分为不同的系统类型，如0型、I型、II型等。不同类型的系统具有不同的稳态精度和稳定性特性。I型和II型系统通常用于工程设计，因为它们能在保证一定精度的同时保持良好的相对稳定性。例如，典型I型系统是一种二阶系统，具有明确的数学模型和参数关系。 典型I型系统的框图包含两个关键参数：K和T，其中T通常是系统保留的固有参数，而K需要根据设计要求进行选择。系统开环传递函数可以描述这种关系。Bode图则用于分析系统的频率响应，通过K和系统截止频率ωc的关系来确定系统的稳定性。为确保相对稳定性，通常要求系统的相位裕度大于0度，这在典型I型系统的条件下是必要的。 此外，性能指标如上升时间、超调量、调节时间等可以通过调整K值来优化。表7-1展示了不同K值下的系统性能指标，这为实际设计提供了参考依据。通过这样的分析和计算，工程师可以根据具体需求选择合适的参数，以实现理想的调速系统性能。