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1、工 程 應 用 實 例西南科技大學 科學出版社自動控制原理- 1 -圖 1 電力牽引電機單位階躍響應曲線1g303 電力牽引電機控制 由 g202 可知，代入大功率直流電機參數后，電力牽引電機的轉速與電樞電壓之間傳遞函數（未加轉速控制）為75.025.152ss增加速度反饋，并將功率放大器線性化，得輸出速度與給定電壓之間的閉環系統傳遞函數75.270025.12700)()(2ssssd對照二階系統的典型形式，可得012.0,52n，系統阻尼比很小，可以預見系統的階躍響應將會產生很強的振蕩。用matlab 中的 step 函數繪制系統階躍響應曲線如圖1 所示。00.511.522.5300.2

2、0.40.60.811.21.41.61.82step response時間(s) (sec)輪速考慮原系統阻尼比較小導致系統振蕩很強，故加入比例-微分（ pd）控制以改善系統的性能。pd 控制器的傳遞函數為d可見，系統的平穩性很差，動態性能很差。( )(1)cpdpg skk skt s工 程 應 用 實 例西南科技大學 科學出版社自動控制原理- 2 -圖 2 電力牽引電機結構圖分系數，其中k是比例系數，k是微pdddpktk是微分時間常數。pd示。統閉環傳遞函數為增加控制之后的系統結構圖如圖2 所系22700( ) s(1)( )( )(27001.25)27000.75pdpdpkt s

3、csr ssk tsk的自然振蕩頻率，即由于 pd 控制不改變系統52n不變，所以有2700152pdk t.252227000.7552pk由上式可以看出，微分時間常數dt越大，則設計出的阻尼比越大，即可增加系統的阻尼，但是系統阻尼比太大會導致系統響應速度較慢，綜合考慮設計阻尼比0.7。解得1,0.027pdkt所設計的 pd 控制器為1 (1 0.027 )s。加入控制器后的響應曲線如圖3 所示。(1)pdkts227 0 01 .2 5 0.7 5ss)(sd)(s工 程 應 用 實 例西南科技大學 科學出版社自動控制原理- 3 -00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.20.40.60.811.21.4ste

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