铜陵学院毕业设计（论文）
电流环一般是用来控电流的。由于在现实的生产生活过程中，电阻与电感的比值
T1?UR比机械时间常数小得多，电流调节是很迅速的，但是反电势E的变化就比较小，在这里我们可以不在意反电动势影响。此时，电流环的结构图可近似为图6-2。图中的
。 T?i?Ts?Toi（电流环小惯性时间常数）
* Ui1 Tai?1Ud ASR Ks TsS?1Ud0 1 RTtiS?1Id ? TonS?1(a)
*Ui?? ToiS?1 UctACR R(TsS?1)(TiS?1) hs(b)
Ui* ?ACR ?KsR(TiS?1)(T?iS?1)(c)
图 6-2电流闭环及其简化后的动态结构图
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孙啸：某冷轧机主传动直流调速系统设计
控制对象的传递函数为：
?KsR(TiS?1)(T?iS?1)
(6-1)
根据上式我们决定将转速环I闭环校正成典型II型系统，在这里我们将使用PI调节器，
WACR(s)?ki(?i?1)为它的描述运动规律的微分方程，这里我们取?i?hT?i，图6-3是其电气?iS原理图：
R02R02R02R02图6-3电流调节器ACR的结构图
6.2.2 电流调节器ACR的参数计算
电流调节器ACR的各项参数Ki和?i0可以通过下列计算得出：
电枢回路总电阻R：
R的值是直流电动机电枢电阻Ra，电抗器RT与晶闸管整流装置总电阻Rrcc之和，下面分别计算：
1UcIN?RN?103Ra?()?0.5?(200?462?92?1000)?0.226? 246222TN(6-2)
由公式可得R的值为：R?Ra?R1?Rrcc?2.4Ra?0.054?
电枢回路总电感L：
总电感L与直流电动机电枢电流连续时的电感量Lcr相等，所以：L?Lcr?Lcr1?2L1?La 式中的Lcr在这里我们实际取值为2.5mH，根据公式(2L1?La)?1.838mH，得到，直流
L?4.338mH电机电枢回路的机电时间常数T1按下式计算：
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L4.338?10?3T1???0.08s
R0.054(6-3)
放大倍数Ks：
Ks?Udm230??29
8Uctm(6-4)
失控时间Ts：Ts?0.00167s 电流反馈滤波系数?：
*Uim8????0.00866VA
Idm2?462(6-5)
Toi被称为电流的反馈滤波时间常数，在这里我们将取其值为Toi?0.002s，它为一个与结构有关的固定值。
根据上述数据可得：T?i?Ts?Toi?0.00367s，根据
T1?21.8?10，在这里我们能够将T?i大惯性环节1?1简化为1积分环节，图6-4为简化过后的电流内环：
T1ST1SUi* ?K1( TiS?1)S2(T?iS?1)Id
图 6-4简化过后的电流内环
在上图中K1?KiKs?h?1?22，?i?hT?i。 ?iRTi2hT?i由电动机的准则可取ACR参数为h=5，代入上式中可得：
K1?KiKs?h?1?22?808912
S?iRTi2hT?i(6-6)
Ti?h?1RT1由于我们选择了型号为BG305的集成运放构成了电流调节???2.81，
2hKs?T?i器ACR，在这里我们取R0?20k?，如果电位器Rp1处于R1?R2状态，根据公式
Ri?0.5kiR0?0.5?2.81?20?28.1k?。
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孙啸：某冷轧机主传动直流调速系统设计
Ci?Coi??iRi?0.184(28.1?1000)?0.655uF ?0.4uF
(6-7) (6-8)
4ToiR0?4?0.002(20?1000)实际取值为：R?0.47k?，Ri?30k?，Rp1?4.7k?，Ci?0.65uF。 ACR的结构如图6-5所示：
?R02R02R02R02图 6-5调节器ACR的结构图
6.3 转速外环的调整
6.3.1 转速外环的简化与设计
转速环作为电流环的外环，应该在电流环已设计好并已进行了一定地优化的前提下进行，以达到更好地控制效果。
从图6-2中可以看出电流内环的传递函数为：
Ki(?i?1)?Ks?IdW(S)R(6-9) WC1(S)?*??Ui1?W(S)?is(TiS?1)(T?iS?1)?ki(?is?1)?Ks/R2h2T?2i式中，代入可得： ?KiKs?(h?1)T1?iRWC1(S)?(hT?iS?1)(h?1)T1
2h2T?2i(TiS?1)(T?iS?1)(hT?iS?1)(6-10)
根据相关的理论方法，对传递函数进行相应的化简操作，可以得到下式：
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11Id(S)???? 22*Ui(S)2hT?i0.382T?iS?1??S?1h?1T1(6-11)
电流环的等效传递函数可以用来替换图6-1中的电流环，这样就能够取得其的动态结构图，也能够把电流环变成单位反馈的形式。一阶时间常数T?n?Ton?0.3827T?i可以通过把小时间常数T和0.3827T?i融合得到，通过上述一番操作可以得到简化后的转速环动态结构图。图6-6为转速环结构图：
U*n I11 TmS?1 1ASR ?0.382T?iS?1R C?TmSId ? TonS?1(a)
U*n?ASR ?I1 ?T?iS?1 RC?TmSId (b)
图 6-6转速环的动态结构图
转速调节器ASR结构的确定：
从设计对调速系统的抗扰性要求和转速环的动态结构图可以得到转速外环在这里要构建成典型II型， ASR应该设计成PI调节器形式，这样的设计可以基本上实现无静差调速，很好地达到了设计要求对调速系统的调速性能要求。转速调节器ASR的传递函数为：
WASR(S)?Kn(?n?1)
?nS?1(6-12)
这里我们取?n?hT?i。
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