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双闭环调速系统ASR和ACR结构及全参数设计1.ASR结构：ASR是指自动速度调节器，是速度环的控制器。
它的目标是控制电机的输出速度与设定速度之间的差值，使其最小化。
ASR的结构通常包括速度误差计算、PID控制器和输出调节。
速度误差计算：电机的速度与设定速度之间的误差被计算出来，作为PID控制器的输入。
PID控制器：PID控制器根据速度误差和时间上的累积误差、变化误差来计算控制器的输出，以实现对速度误差的控制。
输出调节：控制器的输出经过一些调节手段（如放大、限制等）后，作为电流环的输入。
2.ACR结构：ACR是指自动电流调节器，是电流环的控制器。
它的目标是控制电机的输出电流与设定电流之间的差值，使其最小化。
ACR的结构通常包括电流误差计算、PID控制器和输出调节。
电流误差计算：电机的输出电流与设定电流之间的误差被计算出来，作为PID控制器的输入。
PID控制器：PID控制器根据电流误差和时间上的累积误差、变化误差来计算控制器的输出，以实现对电流误差的控制。
输出调节：控制器的输出经过一些调节手段（如放大、限制等）后，作为电机的输入。
全参数设计是指根据系统性能指标的要求，调整控制系统的参数，以满足要求。
在双闭环调速系统中，全参数设计包括以下步骤：1.系统建模：对电机系统进行建模，包括电机的数学模型和其它相关参数。
2.性能分析：根据系统的数学模型，进行性能分析，得到系统的频域响应、稳态误差、动态响应等。
3.参数选择：根据性能分析的结果，选择合适的参数，如PID控制器的比例、积分、微分增益等。
4.参数调整：根据经验或试验，逐步调整参数，使系统的性能指标达到要求。
5.稳定性分析：对调整后的控制系统进行稳定性分析，以确保系统的稳定性。
6.微调和优化：根据实际情况，微调控制系统的参数，以获得更好的性能。
总结：双闭环调速系统的ASR和ACR结构及全参数设计可以通过对于速度误差和电流误差的计算，再经过PID控制器和输出调节的控制方式来实现，通过全参数设计可以对系统的参数进行分析、选择和调整，以满足系统的性能指标要求。
课程设计题目双闭环直流调速系统的ASR、ACR的设计与系统调试学院计算机科学与信息工程学院专业自动化班级2009级一班学生姓名指导教师2012 年 6 月 5 日目录摘要 (1)Abstract (1)第一章晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 (2)一、实验目的 (2)二、实验所需挂件及附件 (2)三、实验线路及原理 (3)四、注意事项 (3)五、实验内容 (4)第二章调节器的设计 (8)一、电流调节器的设计 (8)二、转速调节器的设计 (12)第三章系统调试 (16)一、系统调试的目的 (16)二、调试线路及原理 (17)三、调试内容 (18)四、调试方法 (18)第四章总结 (26)一、个人总结 (26)二、附录 (27)第五章参考文献 (29)摘要直流双闭环调速系统的性能很好，具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。
直流双闭环调速系统中设置了两个调节器，即转速调节器（ASR)和电流调节器（ACR),分别调节转速和电流。
本文着重对直流双闭环调速系统转速的设计进行了分析，介绍了其主电路、检测电路的设计，详细介绍了电流调节器和转速调节器的设计以及一些参数的选择和计算，使其满足工程设计参数指标。
关键词：动态性能、控制、参数AbstractDouble closed loop DC speed control system has good performance, wide speed range, high precision, good dynamic performance and easy control and other advantages, so in the electrical transmission system has been widely used. Double closed loop DC speed system in the setting of two regulator, i.e. speed regulator ( ASR ) and the current regulator ( ACR ), respectively, by adjusting the speed and current. This paper focuses on the double closed loop DC speed regulating system design were analyzed, introduced its main circuit, detection circuit design, described in detail the current regulator and speed regulator design and some of the parameters selection and calculation, the engineering design parameters.Key words: dynamic performance, control,parameter第一章晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一、实验目的（1）熟悉晶闸管直流调速系统的组成及基本结构。
双闭环直流调速系统设计一、系统组成与数学建模1）系统组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。
二者之间实行嵌套（或称串级）联接如下图所示。
L+-图中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。
这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用P I 调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。
图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压U c为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。
2）数学建模图中W ASR(s)和W ACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。
如果采用PI调节器，则有ss K s W i i iACR 1)(ττ+= ss K s W n n nASR 1)(ττ+=二、 设计方法采用工程设计法 1、设计方法的原则： （1）概念清楚、易懂； （2）计算公式简明、好记；双闭环直流调速系统的动态结构图（3）不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向； （4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式； （5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。
2、工程设计方法的基本思路:（1）选择调节器结构,使系统典型化并满足稳定和稳态精度。
（2）设计调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。
一般来说，许多控制系统的开环传递函数都可表示为∏∏==++=n1i irm1j j )1()1()(s T ss K s W τ上式中，分母中的 sr 项表示该系统在原点处有 r 重极点，或者说，系统含有 r 个积分环节。
根据 r=0，1，2，……等不同数值，分别称作0型、I 型、Ⅱ型、……系统。
实验二 转速、电流双闭环直流调速系统一、实验目的1．了解转速、电流双闭环直流调速系统的组成。
2．掌握双闭环直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。
3．测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能及其指标。
4．了解调节器参数对系统动态性能的影响。
二、实验系统组成及工作原理双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制，由于调速系统调节的主要参量是转速，故转速环作为主环放在外面，而电流环作为副环放在里面，可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。
实际系统的组成如实验图2-1所示。
实验图2-1 转速、电流双闭环直流调速系统主电路采用三相桥式全控整流电路供电。
系统工作时，首先给电动机加上额定励磁，改变转速给定电压*n U 可方便地调节电动机的转速。
速度调节器ASR 、电流调节器ACR 均设有限幅电路，ASR 的输出*i U 作为ACR 的给定，利用ASR 的输出限幅*im U 起限制起动电流的作用；ACR 的输出c U 作为触发器TG 的移相控制电压，利用ACR 的输出限幅cm U 起限制αmin 的作用。
当突加给定电压*n U 时，ASR 立即达到饱和输出*im U ，使电动机以限定的最大电流I dm 加速起动，直到电动机转速达到给定转速(即*n n U U )并出现超调，使ASR 退出饱和，最后稳定运行在给定转速（或略低于给定转速）上。
三、实验设备及仪器1.主控制屏NMCL-322.直流电动机-负载直流发电机-测速发电机组3. NMCL －18挂箱、NMCL-333挂箱及电阻箱4.双踪示波器5.万用表四、实验内容1.调整触发单元并确定其起始移相控制角，检查和调整ASR 、ACR ，整定其输出正负限幅值。
2.测定电流反馈系数β和转速反馈系数α，整定过电流保护动作值。
3.研究电流环和转速环的动态特性，将系统调整到可能的最佳状态，画出)(t f I d =和)(t f n =的波形，并估算系统的动态性能指标（包括跟随性能和抗扰性能）。
摘要本文以控制系统的传递函数为基础，采用工程设计方法对最常用的转速、电流双闭环调速系统进行设计，并用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。
首先对双闭环直流调速系统采用常规PID控制进行设计，电流调节器和转速调节器都采用了PID控制器，并分别对电流环和转速环的动态性能和抗扰动性能进行了仿真分析。
其次，由于转速调节器起主要作用，所以对转速环采用模糊控制，并设计了模糊控制器，对双闭环直流调速系统进行仿真分析，并与常规PID 控制进行了对比，仿真结果表明，模糊控制有良好的动态特性，很强的抗干扰能力。
关键词：直流调速PID控制模糊控制系统仿真目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2直流调速系统的国内外研究概况 (1)1.4研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (2)2 直流电机双闭环调速系统 (3)2.1直流电动机的起动与调速 (3)2.2直流调速系统的性能指标 (8)2.3双闭环直流调速系统的组成 (12)2.4 直流他励电动机的数学模型 (13)2.5可控硅整流装置的数学模型 (15)2.6本章小结 (16)3 常规PID控制双闭环直流调速系统的设计 (17)3.1双闭环调速系统的工程设计方法 (17)3.2双闭环直流调速系统的设计 (20)3.3设计实例 (25)3.4Matlab仿真 (30)3.5仿真结果分析 (33)3.6本章小结 (33)4结论 (34)1 绪论1.1课题研究背景直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。
然而传统双闭环直流电动机调速系统多数采用结构比较简单、性能相对稳定的常规PID控制技术，在实际的拖动控制系统中，由于电机本身及拖动负载的参数(如转动惯量)并不像模型那样保持不变，而是在某些具体场合会随工况发生改变；与此同时，电机作为被控对象是非线性的，很多拖动负载含有间隙或弹性等非线性的因素。
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统课程设计LT一、设计目标与技术参数直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统的设计目标如下：额定电压：U N=220V；额定电流：I N=136A；额定转速：n N：=1460r/min；电枢回路总电阻：R=0.45Ω；电磁时间常数：T l=0.076s；机电时间常数：T m=0.161s；电动势系数：C e=0.132V*min/r；转速过滤时间常数：T on=0.01s；转速反馈系数α=0.01 V*min/r；允许电流过载倍数：λ=1.5；电流反馈系数：β=0.07V/A；电流超调量：σi ≤5%；转速超调量：σi≤10%；运算放大器：R=4KΩ；晶体管PWM功率放大器：工作频率：2KHz；工作方式：H型双极性。
PWM变换器的放大系数：K S=20。
二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计在电力拖动控制系统的理论课学习中已经知道，采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环调速系统就难以满足需要。
这主要是因为在单闭环调速系统中不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过程。
如图2-1所示。
图2-1 直流调速系统启动过程的电流和转速波形用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。
在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用，既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。
直流双闭环调速系统的结构图如图2-2所示，转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM装置。
其中脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。
转速电流双闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计一、设计目的应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。
应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。
在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。
二、设计参数1、直流电动机(1)：输出功率为:7.5Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流 36A 额定励磁电流2A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.2欧姆电枢回路电感100mH电机机电时间常数2S 电枢允许过载系数1.5额定转速 1430rpm2、环境条件：电网额定电压:380/220V，电网电压波动:10%环境温度:-40~+40摄氏度，环境湿度:10~90%3、控制系统性能指标：电流超调量小于等于5%空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%调速范围D＝20，静差率小于等于0.03.三系统方案选择（1）可控电源选择直流电动机具有良好的起制动性能在广泛范围内可实现平滑调速，在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。
从生产机械要求控制的物理量来看，各种系统往往都通过控制转速来实现的。
因而直流调速系统是最基本的拖动控制系统。
直流变电压调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：① 转电流机组② 适用于调速要求不高、要求可逆运行的系统但其设备多、体积大、费用高、效率低。
②静止可控整流器可通过调节触发装置的控制电压来移动触发脉冲的相位从而实现平滑调速且控制作用快速性能好提高系统动态性能。
③PWM(脉宽调制变换器)或称直流斩波器利用直流斩波器或脉宽调制变换器产生可变平均电压，与V—M系统相比，PWM系统在很多方面有较大的优越性：主电路线路简单，需要的功率器件少，开关频率高；电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；功率开关器件工作在开关状态，道通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流高。
黑龙江大学课程设计说明书学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化课程名称：电力拖动自动控制系统设计题目：双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计姓名：xxx学号：2012xxxx指导教师：xxxx成绩：xxxx双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计一．设计目的：掌握用工程设计方法设计双闭环调速系统的转速调节器和电流调节器，加深对双闭环直流调速系统理解。
二．设计内容：在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的双闭环直流调速系统中，已知电动机数据如下：60kW，220V，308A，1000r/min，C e= 0.196V·min/r, 主回路总电阻R=0.18Ω, Ks = 35，T L=0.012s,T m=0.12s,电流反馈滤波时间常数T oi=0.0025s, 转速反馈滤波时间常数T on=0.015s, 额定转速时的给定电压为10V, ASR最大输出限幅值为8V, ACR最大输出限幅值为6.5V，R0=40kΩ。
设计要求：稳态无静差；调速范围D=10, 电流超调量σi ≤ 5%，电机空载起动到额定转速时的转速超调量σn ≤10%，起动电流限制在339A以内。
三．时间安排：6.22—6.23 查阅相关资料；6.24—6.25 按要求设计相关内容，完成设计文本6.26 考核答辩四．参考书目：1.《电力拖动自动控制系统》（第3版）陈伯时主编机械工业出版社2.《电力电子技术》（第4版）王兆安黄俊主编机械工业出版社3.《自动控制理论》刘丁主编机械工业出版社4.《电机及拖动基础》（第3版）顾绳谷主编机械工业出版社目录第一章绪论 (1)第二章电流调节器的设计 (5)2.1 电流环结构图的简化 (5)2.2 电流调节器结构的选择 (7)2.3 电流调节器的参数计算 (8)2.4 校验近似条件 (9)2.5 电流调节器的实现 (9)第三章转速调节器的设计 (10)3.1 电流环的等效闭环传递函数 (10)3.2 转速调节器结构的选择 (11)3.3 转速调节器的参数计算 (13)3.4 检验近似条件 (13)3.5 转速调节器的实现 (14)第四章转速调节器退饱和时转速超调量的计算 (15)结论 (19)参考文献 (19)第一章绪论转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。
双闭环直流调速系统姓名：学号：专业：电气工程及其自动化日期：2015年12月23日摘要直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。
该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。
关键词：双闭环，转速调节器，电流调节器双闭环直流调速系统的设计双闭环直流调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流, 即分别引入转速负反馈和电流负反馈。
两者之间实行嵌套连接，且都带有输出限幅电路。
转速调节器ASR 的输出限幅电压*im U 决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR 的输出限幅电压cm U 限制了电力电子变换器的最大输出电压dm U 。
由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环, 以保证电动机的转速准确跟随给定电压, 把由电流负反馈组成的环作为内环, 把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE ，这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
双闭环直流调速系统框图双闭环直流调速系统电路原理图一．本设计预设的参数直流电动机：220V，136A, 1500r/min, Ce=0.136Vmin/r晶闸管装置放大系数：K s=40电枢回路总电阻：R=0.5欧时间常数：T l=0.015s, T m=0.2s, 转速滤波环节时间常数T on取0.01s 电压调节和电流调节器的给定电压为8V系统稳态无静差，电流超调量σi≤5%; 空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。
目录一．基本思想 (1)二．双闭环调速系统的实际动态结构框图 (1)三．电流调节器的设计 (2)3.1 电流环结构框图的化简 (2)3.2 电流调节器结构的选择 (3)3.3 电流调节器的参数计算 (4)3.4 校验 (5)3.5计算调节器电阻和电容 (5)四．转速调节器的设计 (6)4.1 电流环的等效闭环传递函数 (6)4.2 转速环结构的化简和转速调节器结构的选择 (7)4.3 转速调节器的参数的计算 (10)4.4 校验 (10)4.5 计算调节器电阻和电容 (10)4.6 校核转速超调量 (11)五．转速调节器退饱和时转速超调量的计算 (12)六．总结 (14)双闭环调速系统ASR 和ACR 结构及参数设计一．基本思想本文应用工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器。
按照设计多环控制系统先内环后外环的一般原则，从内环开始，逐步向外扩展。
在双闭环系统中，应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速系统中的一个环节，再设计转速调节器。
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，所以采用Ⅰ型系统就够了。
再从动态上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用下时有太大的超调，以保证电流在动态过程不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。
因而电流环应以跟随性能为主，即应选择典型Ⅰ型系统。
对于转速环，由于要求满足系统抗干扰性能好、转速无静差，并且系统结构决定将转速环校正成典型Ⅱ系统。
二．双闭环调速系统的实际动态结构框图图2-1 双闭环调速系统的动态结构框图双闭环调速系统的实际动态结构框图如图2-1。
由于电流检测信号中常含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需要加低通滤波。
这样的滤波环节传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数oi T 按需要选定，以滤平电流检测信号为准。
然而，在抑制交流分量的同时，滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。
其意义是让给定信号和反馈信号经过相同的延时，使得二者在时间上恰好的配合。
由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用on T 表示。
根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入时间常数on T 的给定滤波环节。
三．电流调节器的设计3.1 电流环结构框图的化简在图2-1点划线框的电流环中，反电动势与电流反馈的作用相互交叉，这将给设计工作带来麻烦。
实际上，反电动势与转速成正比，它代表转速对电流环的影响。
在一般情况下，系统的电磁时间常数l T 远小于机电时间常数m T ，因此，转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬变过程中，可以认为反电动势基本不变，即0≈∆E ，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，得到的电流环的近似结构框图如图3-1。
图3-1 忽略反电动势的动态影响如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成β/)(s U i *，则电流环便等效成单位负反馈系统，如图3-2。
*图3-2 等效成单位负反馈系统按表3-1，可知三相桥式电路的平均失控时间s T s 0017.0=，由题意可知s T oi 001.0=，s T l 015.0=。
s T 和oi T 比l T 小得多，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：oi s i T T T +=∑ （3-1）则电流环结构框图最终简化成图3-3。
表3-1 各种整流电路的失控时间)50(HZ f =*图3-3 小惯性环节近似处理3.2 电流调节器结构的选择图3-3表明，电流环的控制对象是双惯性的，要校正成典型Ⅰ型系统，显然应采用PI 型的调节器，其传递函数可以写成ss K s W i i i ACR ττ)1()(+= （3-2）式中 i K --------电流调节器的比例系数i τ --------电流调节器的超前时间常数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l i T =τ （3-3）则电流环的动态结构框图便成为图3-4所以的典型形式，其中R K K K i s i I τβ=（3-4）*图3-4 校正成典型Ⅰ型系统电流环动态结构框图图3-5绘出了校正后电流环的开环对数幅频特性.dBL /O1-图3-5 校正成典型Ⅰ型系统电流环开环对数幅频特性3.3 电流调节器的参数计算i i i 系数i K ，可根据所需的动态性能指标选取。
设计要求电流超调量%5≤i σ，由表3-2，可选707.0=ξ，5.0=∑i I T K ，且已知oi s i T T T +=∑=s 0027.0001.00017.0=+，因此电流环开环增益： 12.1850027.05.05.0-∑===s T K i I 双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时。
各变量之间的关系：0n n U U n n αα===*dm d i i I I U U ββ===*已知两个调节器的输入和输出最大值都是V 10，额定转速m in /200r n N =，额定电流A I N 7.3=，过载倍数2=λ，则转速反馈系数： r V n U N n min/05.020010⋅===*α电流反馈系数： A V I U N i /351.17.3210=⨯==*λβ由式（3-3）和（3-4），且已知s T l 015.0=，Ω=5.6R ，8.4=s K ，则电流调节器的比例系数：784.20027.0351.18.425.6015.02=⨯⨯⨯⨯==∑i s l i T K R T K β3.4 校验1）检查对电源电压的抗扰性能：556.50027.0015.0==∑i l T T ，参照表3-3的典型Ⅰ型系统动态抗扰性能都是可以接受的。
电流截止频率：2.185==s K I ci 2）晶闸管整流装置传递函数的近似条件ci s s T ω>=⨯=-11.1960017.03131 满足近似条件。
3）忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件，已知s T m 2.0=177.54015.02.01313-=⨯⨯=s T T l m ci ω< 满足近似条件。
4）电流环小时间常数近似处理条件ci oi s s T T ω>=⨯⨯=-17.255001.00017.0131131满足近似条件。
3.5计算调节器电阻和电容含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI 型电流调节器原理图如图3-6，图中*i U 为电流给定电压，d I β-为电流反馈电压，调节器的输出就是电力电子变换器的控制电压c U 。
根据运算放大器的电路原理，且已知Ω=k R 400,可以容易地导出：Ω=⨯==⇒=k R K R R RK i i i i 36.11140784.2 00，取111ΩkF F R T R C R i l i i i i i i μττ1351.010351.110111015.0C 73=⨯=⨯===⇒=-，取F μ1350.0F F R T C C R T oi oi oi oi μ1.01011040001.044 417300=⨯=⨯⨯==⇒=-，取F μ1.0*i U -图3-6 含给定滤波与反馈滤波的PI 型电流调节器按照上述参数：Ω=k R i 111，F C i μ1350.0=，F C oi μ1.0=，电流环可以达到的动态跟随性能指标为%5%3.4<=i σ（见表3-2），满足以上要求。
四．转速调节器的设计4.1 电流环的等效闭环传递函数电流环经化简后可视作转速环中的一个环节，为此需要求出它的闭环传递函数)(s W c li ，由图3-4可知：111)1(1)1(/)()()(2++=+++==∑∑∑*s K s K T s T s K s T s K s U s I s W II i i I i Ii d cli β （4-1）忽略高此项，)(s W cli 可降阶近似为：111)(+≈s K s W Icli （4-2）接入转速环内，电流环等效环节的输入量应为)(s U i *，因此电流环在转速环中应等效为：111)()()(+≈=*s K s W s U s I Icli i d ββ （4-3） 这样，原来是双惯性环节的电流环控制对象，经闭环控制后，可以近似地等效成只有较小时间常数I K 1的一阶惯性环节。
这表明，电流的闭环控制改造了控制对象，加快了电流的跟随作用。
4.2 转速环结构的化简和转速调节器结构的选择用电流环的等效环节代替图2-1中的电流环后，整个转速控制系统的动态结构框图如图4-1所示。
图4-1 用等效环节代替电流环和电流环中一样，把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内，同时将给定信号改成α/)(s U n *，再把时间常数I K /1和on T 的两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为n T ∑的惯性环节，其中on In T K T +=∑1，则转速环结构框图可化简成图4-2。
图4-2 等效成单位负反馈和小惯性的近似处理为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前必须有一个积分环节，它应该包含在转速调节器中。
现在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型Ⅱ系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。
至于其阶跃响应超调量较大，那么线性系统的计算数据，实际系统中转速调节器的饱和非线性性质会使超调量大大降低。
由此可见ASR 也应该采用PI 调节器，其传递函数为：ss K s W n n n ASR ττ)1()(+= （4-4）式中 n K --------转速调节器的比例系数n τ--------转速调节器的超前时间常数*图4-3 校正后成为典型Ⅱ系统这样，调速系统的开环传递函数为：)1()1()1(/)1()(2++=++=∑∑s T s T C s R K s T s T C R s s K s W n m e n n n n m e n n n n βτταβαττ令转速环开环增益N K 为：me n n N T C RK K βτα= （4-5）则 )1()1()(2++=∑s T s s K s W n n N n τ （4-6）在典型Ⅱ系统的开环传递函数中，时间常数T 是控制对象固定的，待定的参数有K 和τ。
为 了分析方便，引入一个新的变量h ，令12ωωτ==T h （4-7）dBL /O1-图4-4 典型Ⅱ系统的开环对数幅频特性和中频宽由图可见，h 是斜率为dec dB /20-的中频段的宽度，称作中频宽。
