專題閉環直流調速系統的自適應控制第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六(1)電流斷續時系統參數的變化晶閘管整流裝置。電樞電壓斷續將使晶閘管整流裝置的外特性變陡（如圖3-13），其等效內阻大大增加。圖3-13晶閘管整流裝置的外特性第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

電動機電樞回路當電流斷續時，由于電感的存在。電動機主回路是一個慣性環節。因時間常數的存在，從整流電壓的突變到平均電樞電流的響應不可能瞬時完成，而是如圖3-14a那樣漸變到穩態值。當電流斷續時，由于電感對電流的續流作用在一個波頭內就已經結束了，每個波頭結束時電流都變化到零，使整流電壓波形中導通的負面積部分減小，如圖3-14b，平均電壓突變后，下一個波頭的平均電流也立即隨電壓變化。第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六圖3-14電流連續和斷續時的輸出響應

a)電流連續b)電流斷續第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

因此，從整流電壓與電流平均值的關系上看，相當于，也就是說，平均整流電壓與平均整流電流之間的關系，電流連續時是慣性環節，電流斷續時就成為比例環節了。第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六(2)電流斷續對系統的影響電流連續時，電流環的調節對象是一個延遲環節（用小慣性環節代替）和一個慣性環節的串聯，其傳遞函數為，針對此對象選擇的電流調節器為：（3-29）第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

使系統具有較好的動態特性。但是，當電流進入斷續區后，電流環的調節對象為：即由原來的一個小慣性與一個大慣性環節串聯，變成一個小慣性環節和一個比例環節串聯，并且，放大倍數大大減小，即，使系統過渡過程時間顯著變長。第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

2.電流自適應調節器（1）電流自適應調節器假定電流環其他部分傳遞函數都沒有變化，則電流斷續后電流調節器的傳遞函數應滿足下式關系：式中是按電流連續情況設計的電流調節器。

(3-30)第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

取；是電流斷續后的新的調節器傳遞函數,則(3-31)第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

系統電流連續時，采用上式形式的電流調節器則能使電流連續時電流閉環的開環傳遞函數和電流斷續時電流閉環的開環傳遞函數形式完全一樣，只是放大倍數略有差異(某些電流自適應調節器可以使此差異很小)。第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六圖3-15PI/I電流自適應調節器結構圖

實現上述要求的電流自適應調節器必須能自動地實現電流連續時的PI到電流斷續時的I調節器的轉換，其原理圖如圖3-15所示。第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

傳遞函數為：

由上述分析可以看出，此調節器能適應電流的變化，而自動改變自己的數學模型，保證了系統在電流斷續時與連續時具有同樣的動態特性，克服了電流斷續對動態特性的不良影響。(3-32)第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

(2)具有電流自適應調節器的雙閉環系統圖3-16是具有電流自適應調節器的雙閉環調速系統。

圖3-16具有電流自適應調節器的雙閉環系統第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

當電流連續時，它的工作情況同一般的雙閉環調速系統完全一樣；當電流斷續時，電流自適應調節器能自動切換為I調節器，從而使系統的動態性能保持不變，消除了電流斷續對動態特性的影響。第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六3.3.2轉速自適應調速器

轉速自適應調節器的引入帶有磁場控制的直流調速系統，在基速以上調速時，電動機轉速上升要求磁通Φ從額定值開始呈非線性減弱；電動機轉速下降時，又要求磁通作非線性增強。磁通Φ的變化將導致轉速閉環調節系統的固有參數變化，因而系統原有的動態參數整定值不能確保設計要求的預期特性，為此必須設法消除磁通Φ變化帶來的不良影響，其具體的措施是引入轉速自適應調節。第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

為說明轉速自適應調節的含義，還要從轉速環的動態設計入手討論。圖3-17是轉速、電流雙環系統轉速環的動態結構圖。圖3-17轉速環動態結構圖第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

轉速環動態結構圖中的積分環節等效變換為：一般情況下轉速調節器ASR的動態參數是按照T為恒值來考慮的。當系統工作在弱磁調速時，系統的固有參數T將隨磁通變化，而轉速調節器的參數都是事先設計好的固定數，因此在弱磁調速時，隨著磁通的變化，系統的動態性能將有明顯的惡化。

(3-34)第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六圖3-18具有轉速自適應調節器的轉速閉環動態結構圖

為此，必須采用轉速自適應調節器，如圖3-18所示。第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六ASR無自適應功能情況下，按來確定轉速調節器的動態參數。此時轉速環的開環傳遞函數為式中，(3-35)第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

當轉速調節器串入自適應環節后，轉速環的開環傳遞函數為：如果使轉速環加自適應環節和不加自適應環節的性能指標相同，則在兩種情況下的系統開環傳遞函數應該相等，從而可以導出轉速自適應環節的傳遞函數

(3-36)(3-37)第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

可導出理想的轉速自適應環節的傳遞函數為：

實際采用的轉速自適應環節是一個除法器，它由一個積分器和一個乘法器組成，其傳遞函數為：(3-38)(3-39)第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

以上分析表明，以來近似理想的轉速自適應環節是合適的。當轉速環串入自適應環節后，其動態結構圖如圖3-19所示。此時轉速環的開環傳遞函數為：(3-40)第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六圖3-19具有自適應環節的轉速環動態結構圖第二十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期六

以往電力拖動（運動）自動控制系統PID調節器設計有一套成熟的、實用的工程設計方法。眾所周知，現代電力拖動（運動）自動控制系統都是數字控制系統，因而調節器設計的主要工作是按照給定的動態性能指標設計數字PID調節器，實質上是將PID控制規律由編制的計算機程序來實現。第二十四頁，共