上述指标对应的给定和扰动均为阶跃信号
设计理论之 ------- 典型结构系统的参数与性能的关系
典型Ⅰ型系统
W(s) K s(Ts1)
；开环传递函数
结构简单，易于稳定
典型Ⅱ型系统
K(s1)
W(s) s2(Ts1) ；开环传递函数
利用比例微分环节，补偿 s2 引起的相位滞后，保证稳定性
设计理论之 ------- 典型结构系统的参数与性能的关系
➢ 电流环等效处理 ；
Wcli(s)
1 2Ti s
1
∵ cn ≤1/5 T ∑i
➢ T ∑n = 2T ∑i +Ton ，小时间常数近似处理 ；
－ IdL(s)
U*n(s)/
/ Id (s)
R
n(s)
ASR
(T n s 1)
C eT m s
－
➢ 将速度环校正为典型Ⅱ型系统，保证速度调节有较强抗扰性； ➢ 由性能指标及所选结构确定开环增益 KN 和比例放大系数 Kn ； ➢ Kn = Rn/R0 n = RnCn ；
双闭环调速系统设计理论
调速控制系统的一般动态性能指标：
1. 跟随性能
超调量（%）
反映系统的动态调节稳定性能
上升时间 tr
反映系统的动态调节快速性能
调节时间 ts
反映系统的动态调节过渡周期
2. 抗扰性能 动态降落比 △Cmax% 恢复时间 tr
反映系统扰动引起的最大动态误差 反映系统的动态抗扰调节快速性能
当系统的原始模型具有高阶较复杂形式时的一般处理： 1. 小惯性环节的近似处理 2. 高阶系统的降阶近似处理 3. 大惯性环节的近似处理
特别提示：每一种近似处理都存在工程约束条件，使 用时须校验是否满足约束条件
设计理论 ------- 双环调速系统动态结构示意图
电流环模型
被控电动机模型
－E(s)
－IdL(s)
U*n(s) 1 T on s 1
+
－
ASR
U*i
T oi
1 s
1
+
－
ACR Uct
Ks Tss 1
Ud0
1 / R Id Tls 1
R E 1 n(s)
Tm s
Ce
由设 内计 向思 外路
T oi s 1
T on s 1
设计理论 ------- 双环调速系统电流调节器（ACR ）的设计
➢ 由性能指标及所选结构确定开环增益KI和比 例放大系数 Ki ； ➢；Ki = Ri/R0 i = RiCi ；
计算PI调节参数
电流调节器的实现
Ri
Ci
+U*in Ro /2 Ro /2
－Uin
Coi Ro /2 Ro /2
Coi
－
A
＋
＋
Rba1
－Uct
设计理论 ------- 双环调速系统速度调节器（ASR ）的设计
设计理论 ------- 非典型型系统的典型化之一
选择调节器结构的一般原则： 1. 根据系统调节性能要求，选择典型Ⅰ、 Ⅱ型系统目标模型 2. 调节器串联进原始对象模型的前向通道后，通过传递函数的
乘积或对消运算应能将系统改造为 期望 的典型Ⅰ或 Ⅱ型系 统结构
设计理论 ------- 非典型型系统的典型化之二
典型Ⅰ型系统的稳态及动态性能与参数 二阶系统闭环传递函数：
Wct(s) s22 nn2sn2
典型Ⅰ型系统特性参数：
n
K T
；固有角频率
1 1
2 KT
；阻尼比
典型Ⅰ型系统的参数KT与跟随性能 稳态跟随性能： 动态跟随性能：
0.51 欠阻尼状态稳定而 较响 快应
典型Ⅰ型系统的抗扰性能：
W(s) K
➢ △E≈0，断开电机电动势反 ➢ T ∑i=Ts+Toi，小时间常数近似处理
∵ TL << Tm ∵ Ts，Toi << TL
U*i(s)/
－
ACR
Ks /R
Id(s)
(TLs1)(Tis1)
Ks / R
➢将电流环校正为典型Ⅰ型系统(TLs，1)(T保is证1) 电流调节
有较强跟随性；
∵TL/ Tm <10
假定系统经串联校正后开环传函为 W(s)
s(Ts1)
系统前向通道被扰动输入点分为W1(s)、W2(s)两部分 其中W1(s)内含 PI 调节器
设计理论之 ------- 典型结构系统的参数与性能的关系
典型Ⅱ型系统的稳态及动态性能与参数
W(s)
K(s1)
s2(Ts1)
典型Ⅱ型系统特征参数：
h
T ；中频宽
R0i = 20K， R0n = 20K
调节器输入滤波电容 C0i =0.224F， C0 =0.104F
双闭环调速系统设计目标
性能指标： 静态： s% ≤ 5% 动态： i% ≤ 5%
D=3 n% ≤ 10%
已知条件：
最大速度给定 最大电流给定 最大电枢电流 电流反馈强度
U*nm = 5v U*im = 5v Idm = 1.4A = 5v/ 1.4A
速度反馈强度
= 5v/ 1450rpm
调节器输入电阻
电气传动自动控制系统
课程设计
（一）
双闭环直流不可逆调速系统设计
~
U*n
+_
Un
电流环
Ui
U*i
Uct
ASR ACR
速度环
TG
设计核心
L
+

Ud
M
_
双闭环调速系统系统设计理论
设计思路： 给定系统静、动态性能指标 实验获取系统固有设备原始参数 系统数学建模 系统模型处理（典型化） 设计调节器结构和参数 构建和调试系统