一、单闭环调速系统存在的问题
①用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，
②环内的任何扰动，只有等到转速出现偏差才能进行调节，因而转速动态降落大。
③电流截止负反馈环节限制起动电流，不能充分利用电动机的过载能力获得最快的动态响应，起动时间较长。
电流截止负反馈单闭环直流调速系统 最佳理想起动过程
最佳理想起动过程:在电机最大电流（转矩）受限制条件下，希望充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许的最大值。
缺点：
改进思路：为了获得近似理想的过渡过程，并克服几个信号综合在一个调节器输入端的缺点，最好的办法就是将主要的被调量转速与辅助被调量电流分来加以控制，用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统。
二、 转速、电流双闭环调速系统的组成
双闭环调速系统其原理图
双闭环直流调速系统
静态结构图
静态结构图
系统特点
（1）两个调节器，一环嵌套一环；速度环是外环，电流环是内环 。
（2）两个PI调节器均设置有限幅 ；一旦PI调节器限幅（即饱和），其输出量为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非有反极性的输入信号使调节器退出饱和；即饱和的调节器暂时隔断了输入和输出间的关系，相当于使该调节器处于断开。而输出未达限幅时，调节器才起调节作用，使输入偏差电压在调节过程中趋于零，而在稳态时为零。
（3） 电流检测采用三相交流电流互感器；
（4） 电流、转速均实现无静差。由于转速与电流调节器采用PI调节器，所以系统处于稳态时，
转速和电流均为无静差。转速调节器ASR输入无偏差，实现转速无静差。
三、双闭环调速系统的静特性
双闭环系统的静特性如图所示
特点：
1）n0-A 的特点
①ASR不饱和。
②ACR不饱和。
或
n0为理想空载转速。此时转速n与负载电流
无关，完全由给定电压
所决定。
电流给定有如下关系??
因ASR不饱和，
，故
。n0A这段静特性从
一直延伸到
。
2）A—B段
①ASR饱和。
②ACR不饱和。
电流跟随
，
起到了过流保护作用。
3）双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调节作用。在起动或堵转时，负载电流达到Idm后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节器作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。双闭环系统只能抑制起动或堵转时的过电流，但当系统发生其他故障引起过电流时，系统不能保护，需另设过电流保护电路。
四、系统各变量的稳态工作点和稳态参数计算
系统稳态工作点确定
双闭环调速系统在稳态工作时其输入信号都为零，各变量之间存在以下关系
由以上各关系可以看出，在稳态工作点上，电机转速是由给定电压
决定，ASR的输出量
由负载电流
决定，而与转速给定值无关，ACR的输出量则同时取决于n和
的大小。这些关系反映了PI调节器不同于P调节器的特点。比例环节的输出量总是正比于其输入量，而PI调节器则不然，其输出量的稳态值与输入无关，而是由它后面环节的需要所决定的。
电流、转速反馈系数的确定
①转速反馈系数：
②电流反馈系数：
两个给定电压的最大值是受运算放大器的允许输入电压限制的。
五、双闭环调速系统动态特性
突加给定系统起动过程分析
设系统起动前处于停车状态：
Un*=0,Ui=0,Uct=0,n=0 ,Ui*=0,＝90○,Ud0=0，当输入阶跃信号时，系统进入起动过程。按照转速调节器ASR在起动过程中经历的不饱和、饱和、退饱和三种情况，整个动态过程分成图中标明的I、II、III三个阶段。
第I阶段 电流上升阶段（0 ~ t1）
突加Un* → ΔUn很大→ASR迅速饱和→Ui*＝ Uim* →Uct、Ud0、Id迅速上升→n上升→Id↑≈Idm时， Ui＝ Uim* 。在本阶段：ASR由不饱和迅速饱和（Un增长慢）。ACR不饱和（Ui增长快）。
第 II 阶段 恒流升速阶段（t1 ~ t2）
ASR饱和→Ui*≈Uim*→Id≈Idm→电机以恒加速度上升（n线性上升至n*）n↑→E↑→Id↓→Ui↓→ΔUi↑→Uct↑→Ud0↑→Id↑（Id维持Idm不变 ）在本阶段中：（1）由于n的线性增长，使E为一个线性渐增的干扰量，ACR起调节作用，使Uct和Ud0基本上线性增长；（2）调整过程中，Id略低于Idm，保证ΔU>0,Uct线性上升。恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段。
第Ⅲ阶段 转速调节阶段（t2以后）
ΔUn＝0 (n＝ n*)→ASR仍饱和→Ui≈ Uim* →Id≈ Idm>IL→n↑>n* →ΔUn<0 →ASR退饱和→Ui*↓<Uim*→Id↓→Id < IL→n↓→n∞（转速可能会经过几次振荡，但转速环会进行调节）
结论：起动过程中，ASR饱和后，系统成为恒流调节系统；ASR退饱和后，系统达到稳定运行时，表现为一转速无静差调速系统
动态抗扰性能分析
抗负载扰动
抗负载扰动作用
由双闭环调速系统抗负载扰动作用的动态结构图可以看出，负载扰动作用在电流环之外，转速环之内，所以双闭环调速系统在抗负载扰动方面和单闭环调速系统只能依靠转速环来进行抗扰调节。 抗电网电压扰动
抗电网电压扰动作用
由动态结构图知：电网电压扰动在电流环之内，电压扰动尚未影响到转速前就已经为电流环所抑制。因而双闭环系统中电网电压扰动引起的动态速降（升）比单闭环小得多。
对比分析
1.在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被调量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些
2.双闭环系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗扰性能大有改善。
六、双闭环调速系统优点
①具有良好的静特性(接近理想的“挖土机特性”)。
②具有较好的动态特性，起动时间短(动态响应快)，超调量也较小。
③系统抗扰动能力强，电流环能较好地克服电网电压波动的影响，而速度环能抑制被它包围的各个环节扰动的影响，并最后消除转速偏差。
④由两个调节器分别调节电流和转速。这样，可以分别进行设计，分别调整(先调好电流环，再调速度环)，调整方便。
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