nN?1000rmin。伺服电机可视为一个二阶系统，分为两个传递函数,，一部分为电机电枢近似成一阶惯性环节，传递函数为

K2?s??K2 Tls?1一部分为传动装置近似为积分环节，传递函数为 K3(s)?9．负载

负载就不做具体介绍，它也是系统是整个系统的被控位置对象，我们主要研究它的数学模型。传递函数近似为积分环节

W(s)?2?Pi 60sK3 Tms三环随动系统功率大，采用低转速的直流伺服电机，所以本设计取消减速器。 2.三环随动系统的数学模型

三环随动系统结构图

3.三环随动系统的稳态参数计算

已知直流他励电动机，型号为Z2-32，铭牌参数，Pn?1000W，Un?110v，

In?13.23A，nN?1000rmin。电力电子变换器的增益Ks?K1?20，电压放

大器的增益Ka?5，相敏整流器的放大系数由计算决定。自整角机的放大系数

Kbs?50v(o)。

计算过程如下： 电动机的额定效率为

7

?N?电动机的电枢电阻为

PN1000??0.69

UNIN110?13.23UN1110?0.5?(1?0.65)?1.4? Ra?(1??N)2IN5.59电动机的电动势系数为

Ce?UN?INRa110?5.59?3.4??0.091vr?min?1

nN1000电动机的转矩系数为

Cm?30?Ce?9.55?0.091?0.87N?mA

位置随动系统的静态结构框图（未考虑校正装置）

四按工程设计方法设计三环随动系统的电流和转速调节器 5.电流调节器的设计

1．电流环结构图的简化

在图4-4中，在一般情况下，系统的电磁时间常数Ta远小于机电时间常数Tm，因此转速的变化往往比电流变化慢的多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的的扰动，在电流的瞬变过程中，可以认为反电动势基本不变，即?E?0 。这样在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，也就是说，可以暂且把反电动势的作用去掉，得到电流环的近似结构框图，可以证明，忽略反电动势对电流作用的近似条件是 ?ci?31 TaTl式中?ci——电流环开环频率特性的截止频率。

8

由于T1比Tm小的多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为 T?i?T1

电流环简化的近似条件为

?ci?2．电流调节器的结构选择

首先考虑应把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，可以看出，采用I型就够了。再从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流在动态过程中不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要因素。为此，电流环应以跟随性能为主，即应选择典型I型系统。

如图4-6所示,为电流环的动态结构框图。图4-6表明，电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型I型系统，显然采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成

WACR(s)?11 3TsKpi(Tis?1)Tis

为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择

Ti?Ta

电流环的动态结构框图

则电流环的动态结构框图便成典型形式，其中

KI?KpiK1KiTiR

绘出了校正后的开环对数幅频特性。上述结果是在假定条件下得到的，现将用过的假定条件归纳如下，以便具体设计时校验。

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电力电子变换器纯滞后近似处理 ?ci?忽略反电动势变化的动态影响 ?ci?3电流环的小惯性群的近似处理 ?ci?1 3T11 TaTl11 3Ts如果实际系统要求的跟随性能指标不同，参数当然应作相应的改变。 3．电流调节器的参数计算

可以看出，电流调节器的参数是Kpi和Ti其中Ti已选定，待定的只有比例系数可根据所要的动态性能指标选取。在三环随动系统中，已知有Ks?20，

Tl?0.07s，Tm?4.2s，R?3.4,电流反馈系数??2。希望电流超调量?i?5%，可以使动态响应更快。

所以电流调节器的参数为?i?Tl?0.07

所以有

KI?0.50.5??166.7s?1 T?i0.003于是，ACR的比例系数为 Ki?4．校验的近似条件

已知电流环的截止频率?ci?KI?166.7s?1 电力电子变换器纯滞后近似条件为

11??333.3??ci 3Ts3?0.001KITiR166.7?0.3?3.4??1.015 K1Ki20?2 10