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和。
（三）第III阶段（t2以后）是转速调节阶段。
当转速上升到给定值n*?n0时，转速调节器
*ASR的输入偏差减少到零，但其输出却
*由于积分作用还维持在限幅值Uim，所以电动机仍在最大电流下加速，必然使转速超调。转速超调后，ASR输入偏差电压变负，使它开始退出饱和状态，输出电压Ui和主电流Id也因而下降。但是，由于Id仍大于负载电流IdL，转速将在一段时间内继续上升。直到Id=IdL时，转矩Te=TL，则dn/dt=0，转速n才能到达峰值。此后，电动机开始在负载的阻力下减速，与此相应,电流出现一段小于IdL的过程,直到稳定。
双闭环直流调速系统起动过程的三个特点： 1．饱和非线性控制
当ASR饱和时，转速环开环，系统表现为恒值电流调节的单闭环系统；当ASR不饱和时，转速环闭环，整个系统是一个无静差系统，而电流内环则表现为电流随动系统。
2．准时间最优控制
在恒流升速阶段，系统电流为允许最大值，并保持恒定，使系统最快起动，即在电流受限制条件下使系统最短时间内起动。
3．转速超调
由于PI调节器的特性，只有使转速超调，即在转速调节阶段，ASR的输入偏差电压?Un为负值，才能使ASR退出饱和。所以采用PI调节器的双闭环直流调速系统的转速动态响应必然有超调。
2.6双闭环直流调速系统的动态性能分析
一般来说，双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。动态性能可分为动态跟随性能和动态抗扰性能两种。其中动态抗扰性能对于调速系统更为重要，它主要表现为抗负载扰动和抗电网电压扰动。
（一） 动态跟随性能
双闭环调速系统在起动和升速过程中，能够在电流受电机过载能力约束的条件下，表现出很快的动态跟随性能。在减速过程中，由于主电路电流的不可逆性，跟随性能变差。在设计ACR时，应强调具有良好的跟随性能。
（二） 动态抗扰性能 1．抗负载扰动
由图2-6a可以看出，负载扰动作用在电流环之后，因此只能靠转速调节ASR来产生抗负载扰动的作用。在突加（突减）负载时，必然会引起动态速降（速升）。为了减少动态速降（速升），所以要求ASR具有较好的抗扰性能。
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±?IdL
U*n + - ASR Un U*i - Ui ACR Ks Tss+1 Ud0 - 1/R Id Tl s+1 n R E 1/Ce Tms ? ? 图2-6a 双闭环直流调速系统的抗负载扰动
Fig2-6a Double Loop DC Motor Control System-load disturbance
±?Ud U*n + - ASR Un U*i - Ui ACR Ks Tss+1 Ud0 -
-IdL n R E 1/Ce Tms Id 1/R Tl s+1 ? ? 图2-6b 直流调速系统的动态抗扰作用
Fig2-6b DC rotation regulation system of dynamic turbulence-proof function
±?Ud—电网电压波动在可控电源电压上的反映
±?Ud—Fluctuations in the power grid voltage power
supply voltage controlled reflect on the
2．抗电网电压扰动
由于电网电压扰动和负载扰动在系统结构图中作用的位置不同，系统对它们的动态抗扰效果就不同。如图2-6b所示的双闭环系统中，电网电压扰动??Ud和负载扰动IdL都作用在被转速负反馈环包围的前向通道上，就静特性而言，系统对它们的抗扰效果是一样的。从动态性能上看，负载扰动IdL作用在被调量n的前面，可以通过测速发电机检测出来，使负载扰动通过转速负反馈得到及时调节。而电网电压扰动作用在离被调量n更远的位置，转速调节器ASR不能及时对它进行调节，但是因为它作用在被电流负反馈环包围的前向通道上，使电压波动可以直接通过电流反馈得到及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回
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来，抗扰性能高。在双闭环系统中，由电网电压波动引起的转速动态变化比起单闭环系统小得多。
2.7双闭环直流调速系统的动态性能指标
自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标两类。一般来说，调速系统的动态指标以抗扰性能为主，随动系统的动态指标以跟随性能为主。
（一）跟随性能指标
在给定信号或参考输入信号R(t)的作用下，系统输出量C(t)的变化情况可用跟随性能指标来描述。当给定信号变化方式不同时，输出响应也不一样。通常以输出量的初始值为零、给定信号阶跃变化下的过渡过程作为典型的跟随过程，这时的输出量动态响应称作阶跃响应，如图2-7a所示。
图2-7a 典型的阶跃响应曲线和跟随性能指标
Fig2-7a the typical step response process and tracing property index 一般希望在阶跃响应中输出量C(t)与其稳态值C?的偏差越小越好，达到C?的时间越短越好。常用的阶跃响应跟随性能指标下列各项：
1．上升时间tr
图2-7a绘出了阶跃响应的跟随过程，图中的C?是输出量C的稳态值。在跟随过程中，输出量从零起第一次上升到C?所经过的时间称作上升时间，它表示动态响应的快速性。
2．超调量σ与峰值时间tp
在阶跃响应过程中，超过tr以后，输出量有可能继续升高，到峰值时间tp时达到输出量最大值Cmax，然后回落。Cmax超过稳态值C?的最大偏离量与稳态值之比，用百分数表示，叫做超调量，即
??Cmax?C??100%
C?超调量反映系统的相对稳定性。超调量越小，相对稳定性越好，即动态响应比较平稳。
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3．调节时间ts
调节时间又称过渡过程时间，它衡量输出量整个调节过程的快慢。理论上，线性系统的输出过渡过程要到t??才稳定，但实际上由于存在各种非线性因素，过渡过程到一定时间就终止了。为了在线性系统阶跃响应曲线上表示调节时间，认定稳态值上下±5%(或取±2%)的范围为允许误差带，以响应曲线达到并不再超出该误差带所需的时间定义为调节时间。显然，调节时间既反映了系统的快速性，也包含着它的稳定性。
（二）抗扰性能指标
控制系统稳定运行中，突加一个使输出量降低的扰动量F以后，输出量由降低到恢复的过渡过程是系统典型的抗扰过程，如图2-7b所示。常用的抗扰性能指标为动态降落和恢复时间。
图2-7b 突加扰动的动态过程和抗扰性能指标
Fig2-7b sudden plus turbulence of dynamic process and turbulence-proof property
index
1．动态降落?Cmax%
系统稳定运行时，突加一个约定的标准负扰动量，所引起的输出量最大降落值?Cmax称作动态降落。一般用?Cmax占输出量原稳态值C?1的百分数?Cmax?C?1?100%来表示（或用某基准值Cb的百分数?Cmax?Cb?100%来表示）。输出量在动态降落后逐渐恢复，达到新的稳态值C?2，（C?1?C?2）是系统在该扰动作用下的稳态降落，即静差。动态降落一般都大于稳态误差。调速系统突加额定负载时转速的动态降落称作动态速降?nmax%。
2．恢复时间tv
从阶跃扰动作用开始，到输出量基本上恢复稳态，距新稳态值C?2之差进入某基准值Cb的±5%（或取±2%）范围之内所需的时间，定义为恢复时间tv，见图2-4b。其中Cb称作抗扰指标中输出量的基准值，视具体情况选定。如果允许的动态降落较大，就可以新稳态值C?2作为基准值。如果允许的动态降落较小，则按进入±5%C?2范围来定义的恢复时间只能为零，就没有意义了，所以必须选择一个比新稳态值更小的Cb作为基准。
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