Page 84 - 机械设计制造与自动化技术研究

Research on Mechanical Design, Manufacturing and Automation Technology
机械设计制造与自动化技术研究

加减速。若以对转速起主导作用的电流为辅助量，则可在扰动引起电流改变而转
速无显著改变的情况下，通过控制电流回路，快速消除转速扰动，解决单环转速
控制中存在的迟滞问题。如果只有一个电流控制环，而没有一个速度控制环，那

么这个方法就不可行了。转速控制不能完全依赖于当前的回路。两个控制环必须
同时应用以实现互补。目前所要解决的问题是如何构建这两个控制环。由于转速
需要常数，因此转速基准应为常数。这时需要的电流并不一定。在启动、制动时，
电机需要始终处于正负两个最大值，以保证电机能够快速加减速；在负荷改变时，

还需要改变对应的电流来维持转速不变。所以，电流控制回路的设定应能满足转
速的需求，其幅度及变动应随转速而定。为避免系统太过复杂，请试着简单地改
变现有的设定装置，使其随着速度而改变。在这种情况下，通过将速度调整器的
输出设定为电流控制环路的设定值，就可以实现以上所述的需求。从结构上讲，

由于电流控制环与转速环是串联的，所以这种控制方式被称为串级控制。在直流
电机调速系统中，主回路为转速控制回路，副回路为电流控制回路，主环上的调
整器为主控，次级回路的调整器为二次调整器。
采用快跟踪型辅助回路，可以避免在不改变被控量的前提下，对被控对象施

加扰动，剩余的扰动或不可克服的扰动可由主回路来克服。所以，对于具有大滞
后、大惯性、扰动影响大、扰动频率高的系统，比如在化工、热动力工业中，精
馏塔低温、流速串联控制、炉膛出口温 / 气比串联控制等。
在设计串联控制的过程中，应综合考虑如下问题。第一，为了减小对控制量

的冲击，增强对系统的扰动，增强其抗干扰能力，设计了一套包含主导扰动及尽
量多种扰动因子的闭环。第二，设计一次控制环，将迟滞及系统广义目标惯量都
包含在内，以减小迟滞效应，并提高二次系统的转速。第三，将主、次回路的时
间常数恰当地配合，以减少二次回路所含扰动对被控系统的影响。第四，二次回

路的选取要兼顾工艺的合理性、实施的可行性与经济性。在决定控制变量（一次
变量）时，必须把二次回路的控制变量（二次变量）作为控制变量。第五，在对
二次变量设定进行自动修正的情况下，要求被控量与主回路都能实时地反应工况
的变化。二次回路应该保证二次变量能迅速、精确地跟随初级调整器的输出。

（四）比值制
比例控制系统是指一个或几个变量按照一定的比例与其他变量的改变有关的
一种控制系统。比如，感应电机的变频系统要求其定子电压随频率的变化而变化。

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