一、問題的提出 （單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的缺點）
設(shè)計的調(diào)節(jié)器的動態(tài)參數(shù)，難以保證兩種調(diào)節(jié)過程都具有良好的動態(tài)品質(zhì)。用 一個調(diào)節(jié)器綜合了多種信號，各參數(shù)間相互影響。完成兩種任務(wù)：正常負(fù)載時實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；電流超過臨界值時，進(jìn)行電流調(diào)節(jié)。
對擾動的抑制能力差：環(huán)內(nèi)的任何擾動，只有等到轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差才能進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而轉(zhuǎn)速動態(tài)降落δn大。
電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)來限制起動電流，不能充分利用電動機的過載能力獲得最快的動態(tài)響應(yīng)。起動過程中要等到電樞電流上升到 時，截流負(fù)反饋起作用又把電流壓了下來，僅靠強烈的負(fù)反饋作用限制電流的沖擊，其性能還不很令人滿意（起動過程長）。
理想起動過程應(yīng)該在過渡過程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許的最大值，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降低下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，立即轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行 。
理想起動過程波形如右圖所示。根據(jù)電力拖動系統(tǒng)的運動方程：jdω/dt=te-tl=cm(id-il)，動態(tài)時要控制n，就必須控制t，也即id。這時，起動電流呈方形波，轉(zhuǎn)速按線性增長。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制時調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的起動過程。
理想的快速起動過程
解決思路
為了實現(xiàn)在最大電流允許條件下的最快起動，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值idm 的恒流過程，即對電流進(jìn)行控制。
① 按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么，采用電流負(fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程。
② 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時，有te =tl ，即id =il ，這時，jdω/dt = 0，電機穩(wěn)速。
◎?qū)刂葡到y(tǒng)的要求：
（1）起動過程中，只有電流負(fù)反饋，實現(xiàn)最大電流起動，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反 饋。
（2）達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時，電流立即降為穩(wěn)態(tài)運行值。這時轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起作用。
怎樣才能做到這種既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋，又使它們只能分別在不同的階段里起作用？只用一個調(diào)節(jié)器時不可能的，必須用兩個調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)n和i，構(gòu)成轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
二、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成
為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實行串級聯(lián)接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出晶閘管觸發(fā)裝置的控制電壓，這樣兩種調(diào)節(jié)作用就互相配合，相輔相成了，如下圖所示。
asr—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 acr—電流調(diào)節(jié)器 tg—測速發(fā)電機
ta—電流互感器 v、gt—晶閘管整流、觸發(fā)裝置
三、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性
1.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖
2. 系統(tǒng)靜特性
① asr不飽和
這是acr也不飽和，穩(wěn)態(tài)時兩個調(diào)節(jié)器的輸入δu＝0。δu n＝0（轉(zhuǎn)速無靜差），δu i＝0（電流無靜差）。即
n0為理想空載轉(zhuǎn)速
asr不飽和運行段為一水平的直線
直線為 段
即靜特性的n0-a段（水平段）
靜特性
② asr飽和
asr飽和：a. u*n 起動，n=0
b. u*n↓= 0，asr輸入只剩un（負(fù)飽和）
c. n =0 堵轉(zhuǎn)
asr 飽和，轉(zhuǎn)速外環(huán)開環(huán)。穩(wěn)態(tài)時，asr輸出：
u*im=βi dm，（與n無關(guān)）
即靜特性的a-b段，系統(tǒng)獲得一很好的下垂特性
此時系統(tǒng)變成一個電流無靜差單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。這一特性正好適合理想快速起動過程對i d的要求。
四、各變量的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算
1. 穩(wěn)態(tài)工作點
雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不飽和（δu＝0）時，各變量之間有下列關(guān)系：
系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)平衡
點（c點）運行 n=n0， id=idl
上式表明：轉(zhuǎn)速 n 是由
給定電壓u*n決定的。
表明：u*i（asr的輸出）由負(fù)載電流 i dl 決定。
表明：控制電壓 uct 的大小則同時取決于 n 和 i d，或者說，同時取決于u*n 和 idl。
以上各式說明：穩(wěn)態(tài)時，pi調(diào)節(jié)器輸出量與輸入無關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要pi調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。它不同于p調(diào)節(jié)器的特點。比例環(huán)節(jié)的輸出量總是正比于其輸入量。
2. 穩(wěn)態(tài)參數(shù)（α 和β ）計算：
由于系統(tǒng)無靜差，穩(wěn)態(tài)時，pi調(diào)節(jié)器的輸入電壓為0（δu＝0），給定電壓與反饋電壓相等。
（1）電流環(huán)的β
δu i＝0 ， u*im=βi dm
電流反饋系數(shù)
首先確定i dm（電機的過載能力、機械承受沖擊力）。然后，可以選擇u*im（asr的輸出限幅值），求出β ?；蜻x擇β，求u* im 。
（2）轉(zhuǎn)速環(huán)的α
轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)
n max —電動機調(diào)壓時的最高轉(zhuǎn)速。
u* nm —根據(jù)運算放大器允許輸入電壓和穩(wěn)壓電源的情況選定，穩(wěn)壓電源要留有余量。
注：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算與單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)（根據(jù)d 和 s ）完全不同。