设计与实现：速度调节器优化技巧

根据上述所求系统参数，可确定式（6-2）调节对象的传递函数。

则调节对象的传递函数为

由式（5-32）、式（5-33），按三阶设计的速度调节器为

式中，τ₁=4T_∑；

将已知数据代入，得τ₁=11.64ms，T_i=4.47ms，则调节器传递函数为

因K_P较大、τ₁较小，若按图5-5所示基本PI调节器电路结构确定元件参数，积分电容C必选得很小，易受干扰，导致不稳定。为此，初步确定采用图6-7所示的PI调节器，其传递函数为

且有

式中，α=R₄/R₅，取决于电位器位置。因此，图6-7调节器除了适合于K_P较大、τ₁较小的情况外，而且其α可调，便于对象变化时进行现场整定，这种结构的调节器对按三阶设计的SRD是较合适的。设计时，可令α=1，且当R₂＞＞R₃和R₂＞＞（R₄+R₅）时，式（6-13）、式（6-14）分别简化成以下两式：

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图6-7 初步确定的PI调节器

若R₁取20kΩ，现K_P=2.6、α=1，则由式（6-16）得R₂=26kΩ，则由式（6-17）可求得

τ₁=R₂R₃C₁/（R₂+R₃）=11.64ms

取C₁=2μF，解得R₃≈7.5kΩ。R₄、R₅之和即为放大倍数调节电位器值，可取用4.7kΩ电位器，其可满足R₂＞＞（R₄+R₅）。

由于调节对象为两个惯性环节T_M、T_∑，按三阶设计，为减少超调，需加速度给定滤波器，其时间常数T_g的计算与T_M/T_∑比值有关^[200]。当T_M/T_∑＞＞30时，T_g=4T_∑；若T_M/T_∑＜30则T_g=qT_∑，其中q≤4。今T_M/T_∑≈21，可取q=3，故，T_g=qT_∑=8.73ms。

如图6-8所示，若以R₁/2和R₁/2串联，中间接C_g，则给定时间常数为

则 C_g=4T_g/R₁=1.75μF

C_g取为2μF。

上述初步设计出的调节器需在系统实验运行中结合稳、快、准的要求进行参数整定。调整时，应先将系统安排得具有较大稳定裕量，即将调节器的反馈电位器调整到α=1，积分电容C₁可先短路，然后再加入电容C₁，并将α调至合适的大小。图6-8所示为整定后的速度调节器。图中，VD为调节器输出限幅钳位二极管；而并联在反馈支路上的场效应晶体VF是为防止带有积分作用的调节器，在零输入条件下，出现漂移输出引起电动机“爬行”而设置的，其工作原理是：在停车状态下，栅极G加正信号而使VF导通，封锁调节器输出为零，在工作状态下，栅极G取负信号，VF被关断，使调节器投入工作。

图6-8 整定后的速度调节器