[发明专利]双闭环直流调速系统最优控制器的设计方法

摘要

本发明属于双闭环直流调速系统技术领域，特别是涉及一种双闭环直流调速系统最优控制器的设计方法，首先确定控制器以外其它各环节的时间常数，然后选定控制器的结构；再通过计算机辅助设计技术，采用OCD程序可以同时设计双闭环直流调速系统的两个串级控制器，并通过程序的执行直接得出控制器的参数。系统工作时，最优控制器设计程序启动运行，直接得出JITAE指标最优化情况下内、外环控制器的参数。在电流、速度双闭环的结构下由两控制器通过对电动机电枢电流和速度信号的连续反馈控制，很好地实现电动机的调速。此方法超越了传统的必须在内环参数基础上设计外环的做法，设计思路更为简洁且程序执行方便快捷；同时由于减少了系统模型推导中的简化和近似，使得系统的计算误差减小，结果更为准确。

主权项

一种双闭环直流调速系统最优控制器的设计方法，其特征在于包括下述步骤：1)首先确定双闭环系统中除控制器外各环节的时间常数：(1)整流装置滞后时间常数Ts，对于三相桥式整流装置，所述的整流装置滞后时间常数的平均滞后时间Ts＝0.0017s，(2)电流滤波时间常数Toi，对于交流侧为工频的三相桥式电路，所述的电流滤波时间常数Toi，每个波头的时间是3.33ms[1s/(50*6)＝3.33ms)]，为了基本滤平波头，应有(1‑2)倍的Toi＝3.33ms，因此取Toi＝2ms＝0.002s，(3)速度滤波时间常数Ton，根据所用测速发电机纹波情况，所述的速度滤波时间常数Ton＝0.01s，2)选择电流控制器结构：从稳态要求上看，希望电流无静差，从动态性能看，不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流在起动过程中不超过允许值，因此，电流环应以跟随性能为主，即选用典型I型系统，又由于电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型I型系统，采用PI型电流控制器，3)选择速度控制器结构：为实现速度无静差，在负载扰动点前面必须有一个积分环节，它包含在速度控制器中，现在扰动点后已经有了一个积分环节，即速度环开环传递函数共有两个积分环节，所以设计成典型II型系统，同时也能满足动态抗扰性能好的要求，由此速度控制器也采用PI控制器，4)建立系统仿真模型：将前面的分析结果和已知条件填入双闭环直流调速系统的动态结构框图，就可以建立系统仿真模型，在该模型中定义了4个待定参数，Kp1，Ki1，Kp2，Ki2，并定义了误差的ITAE指标，输出到第一输出端子上，5)启动OCD即Optimal Controller Designer最优控制器设计程序，直接得出ITAE指标最优化下的两控制器设计参数，6)观察系统输出，得出结论。