[发明专利]一种带宽参数化直流调速反馈控制系统

权利要求书

1.一种带宽参数化直流调速反馈控制系统，其特征在于：包括如下步骤：

S1：建立直流调速系统的电枢回路方程和运动方程

其中R、L分别为电枢回路总电阻和电感，i(t)是电枢回路电流，v_a是输入电压，v_e＝K_b.ω(t)是反电动势，K_b是反电动势系数，J是转动惯量，ω(t)是电机转子角速度，τ＝K_m.i(t)是电磁转矩，K_m是电动机额定励磁下的转矩系数，K_f是摩擦阻尼系数，t_d是系统外部负载转矩扰动；

S2：建立直流调速系统的传递函数模型

对(1)两端进行拉氏变换可得

其中I(s)、V_a(s)、V_e(s)、ω(s)、τ(s)、T_d(s)分别是i(t)、v_a、v_e、ω(t)、τ、t_d的拉氏变换；

可以得到转速输出ω(s)到电压输入V_a(s)的传递函数，以及转速输出ω(s)到扰动输入T_d(s)的传递函数

其中，a₀＝K_bK_m+RK_f，a₁＝RJ+LK_f，a₂＝LJ，b₀＝K_m，c₀＝R，c₁＝L；

将直流调速系统(1)重新描述为

ω(s)＝P(s)V_a(s)-P_d(s)T_d(s) (5)

S3：一般二阶系统闭环带宽参数化PD反馈控制器设计

一般性二阶系统如下

得到一种具有前馈的PD反馈控制器

其中r是参考轨迹，是PD反馈控制部分；

利用公式(6)和(7)，可求得系统闭环传递函数

若期望闭环系统带宽为ω_c，将PD反馈控制增益k₁和k₂取为闭环系统带宽ω_c的函数，即

则闭环传递函数为

S4：直流调速系统闭环带宽参数化PD反馈控制器设计

定义增益尺度频域尺度阻尼比对公式(6)进行增益尺度和频域尺度变换，得到

直流调速系统(1)可以看作是由二阶系统(6)经过增益尺度k_p和频域尺度ω_p变换后的模型，可以对系统(6)的控制器进行尺度变换，直接得到直流调速系统(1)的PD反馈控制器

其中，

那么，直流调速系闭环统传递函数为

其中，