2022年电力拖动课后习题答案.pdf

关闭窗口电力拖动自动控制系统陈伯时机械工业出版社课后答案.pdf以下是该文档的文本预览效果，预览是为了您快捷查看，但可能丢失了某些格式或图片。打印 ?|? 下载第一章 ?闭环控制的直流调速系统? 11?为什么 PWM 电动机系统比晶闸管电动机系统能够获得更好的动态性能? 答： PWM 电动机系统在很多方面有较大的优越性：? （1）?主电路线路简单，需用的功率器件少。? （2）?开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。? （3）?低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000?左右。 ? （4）?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。? （5）?功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。? （6）?直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。? 12?试分析有制动通路的不可逆PWM? 变换器进行制动时，两个VT?是如何工作的。? 答：在制动状态中，?为负值， ?就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。这时，先减小控制电压，使di?2VT 1gU?的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压?降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成?，很快使电流 ?反向， ?截止，在dU?dEU di?2VD?ont?t ?时，?2gU?变正，于是 ?导通，反向电流沿回路3?流通，产生能耗制动作用。在? +?时， ?关断，2VT Tt?ont?2VT?di ?沿回路 4?经?续流，向电源回馈制动，与此同时，?两端压降钳住 ?使它不能导通。在制动状态中，?和轮流导通，而 ?始终是关断的。 ? 1VD 1VD?1VT?2VT?1VT 1VT 在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在?关断后 ?经?续流时，还没有达到周期，电流已经衰减到零，这时?两端电压也降为零，?便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。? 1VT?di?2VD 2VD?2VT ?调速范围和静差率的定义是什么调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”?答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母表示，即? maxmin n D n 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 44 页 - - - - - - - - - - =?其中， ?和?一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。? maxn?minn 当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落，与理想空载转速之比，称作静差率s，即 ? 0 Nn s n =? 或用百分比表示? 0 100%Nn s n =?课后答案网 ? 在直流电动机变压调速系统中，一般以电动机的额定转速?作为最高转速 ?Nn 则? 0m?in NN N nn s nn?n = +? ? ?min (1?)NN N ns nn ss ?n?=?=?max min?(1?) N 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 44 页 - - - - - - - - - - N nn?S D nn = S ? 由上式可看出调速系统的调速范围、静差速降和最小静差率之间的关系。对于同一个调速系统， ?值一定，如果对静差率要求越严，即要求s?值越小时，系统能够允许的调速范围也越小。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。 ? Nn ? ?某一调速系统，测得的最高转速特性为?max?1500?/minOnr?=?，最低转速特性为，带额定负载时的速度降落min?150?/minOnr?=?15?/minNnr?=?，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多少?Nn 解?系统能够达到的调速范围为 ? ?max min 1500 11 150?15 n D n =?= ? 系统允许的静差率? 11?15 100%?100%?10% 1500?11?15 N NN Dn s nD?n ?=?=?=+?+? ? ?某闭环调速系统的调速范围是1500150r/min ，要求系统的静差率?，那么系精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 统允许的静态速降是多少如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大 ? 2%s? 解?因?为? 0m?in NN N nn s nn?n = +? ?所?以? min?150? ?/min 1?1? N ns nr s =?=?= ? ?因为 ? 1 op cl n n K =+ ? 课后答案网 ? ?所?以? 100 1?1? opcl n 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 44 页 - - - - - - - - - - K n =?=?= ?16?某闭环调速系统的开环放大倍数为15?时，额定负载下电动机的速降为8r/min ，如果将开环放大倍数提高到?30，它的速降为多少在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍 ? 解?（1）?因为 ?cl e n C =?dRI（1+K）? 所以 ?cl e n C =?dRI（1+K）=8?（1+15）=128? 则? 128 ?/min 13?0cl e nr C =?=?=+ dRI （1+K）? （2）?由? (1?) N NnS D nS = ，可知在 s?和?不变的情况下，D? 只与 Nn?Nn ?有关 ? 调速范围扩大 ?倍。 ? 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 17?某调速系统的 ?调速范围 ?D=20，额定转速 ?1500?/minNnr?=? ，开环转速降落，若要求系统的静差率由10% 减少到 5% ，则系统的开环增益将如何变化? 240?/minNopnr=?解； ?当 s=10% 时， ?/min 20 N N ns nr D =?=?=1500? （1-s ）?（）? 此时 ? 240 1?1? opcl n K n =?=?= ? 当 s=5% 时， ?/min 20 N N ns nr D =?=?=1500? （1-s ）?（）? 此时 ? 240 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 1?1? opcl n K n =?=?= ? 则若要求系统的静差率由10% 减少到 5% ，则系统的开环增益将变大。? ? 18?转速单闭环调速系统有那些特点改变给定电压能否改变电动机的转速为什么如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速为什么如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力? 答：（ 1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征? 只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。? 反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。扰动性能是反馈控制系统最突出的特征之一。 ? 课后答案网 ? 系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。? （2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。? （3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。? ? 19?在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力为什么 ? 答：当电网电压发生变化时，系统对其有调节能力。因为电网电压是系统的给定反馈控制系统完全服从给定。? 负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对其有调节能力。因为他们的变化最终会影响到转速，都会被测速装置检测出来。再通过反馈控制作用，减小它们对稳态转速的影响。 ? 测速发电机励磁各量发生变化时，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。? ? 110?有一 ?VM?调速系统。电动机参数为：?220NNPk?W?U?V=?=， ?A=?，? ，?电枢电阻 1500?/minNnr?=?=?，整流装置内阻 ?=?，触发整流环节的放大倍数 ?。要求系统满足调速范围D=20，静差率 35sK?=?10%s? ?。 ? ?（1）计算开环系统的静态速降?和调速要求所允许的闭环静态速降?。?opn?cln ?（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构框图。? ?（3）调整该系统参数，使当?时， 15nUV =?dNII?=?N ，n=n?，则转速负反馈系数 应该是精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 多少 ? ?（4）计算放大器所需的放大倍数。? 解：（ 1）先计算电动机的电动势系数? ? 220? ?min/ 1500 ?/min NN?a e N N e UI?R CV n IR r C?=?=?=?=?=op则开环系数额定速降为（+）n r ? 额定负载时的稳态速降应为? ?/min 20 Nns r D =?=cl 1500? n （1-s ）?（）? 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 44 页 - - - - - - - - - - ? ?（2）?系统的静态结构框图如下所示? 课后答案网 ? Kp?Ks? ?1/Ce U* n?Uc?Un?E?n?Ud0? Un +? +? -?IdR -? Un Ks ? 转速负反馈系统的原理图? +? -? A?GT?M TG +? -? +? -? +? -? Utg? Ud Id? n +? -?-? +? Un? Un? ?U* n? Uc?UPE +? -? M TId 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 44 页 - - - - - - - - - - Un? UdUcU n tg ? ?（3?）?当?时， 15nU? =?V?dNII?=?N，n=n?，则转速负 ?反馈系数 ?应该是? 15 1500 nn N UU nn =?=? ?（4）闭环系统的开环放大系数应为? ? 1?1? opcl n K n =?=?= ? ?运算放大器所需的放大倍数? ? /?35/ P SeK K KC =?= ? ? 111?在题 1-10?的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流?2dbl?NI?I ?，临界精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 截止电流 ?NI?I ?，应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3 ，如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构框图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少? 课后答案网 ? 解：因为 ? 2 nc?om dbl?N S com dcr?N S UU II R U II R + =? ?且?=15V ，计算可得nU?V=? =?com ， U? ? 2 nc?om dbl?N S com dcr?N S UU II R U II KR + =? 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 112?某调速系统原理图如图1-58 所示，已知数据如下：电动机；?18NPk?W=? ，?220NUV?=? ，? ，94?1000?/minNIA?r=?N ，n?=?，整流装置内阻 ?=?，触发整流环节的放大倍数 ?。最大给定电压 ?，当主电路电流达到最大值时，整定电流反馈电压 ? 40sK?=?15nmU? ?=?V 10imUV?= 设计指标：要求系统满足调速范围D=20，静差率 ?10%s? ?， ?NI?I=? ，。 ?NI?I=? 。试画出系统的静态结构框图，并计算：? （1）?转速反馈系数。 ? （2）?调节器放大系数?。?pK （3）?电阻 ?1R? 的数值。（放大器输入电阻?0?20R?k=? ）? （4）?电阻 ?2R? 的数值和稳压管VS?的击穿电压值。 ? ? 解：（ 1）转速负反馈系数 应该是 ? ? 15 1000 nn N UU nn =?=? ?（2）先计算电动机的电动势系数? ? 220?94? ?min/ 1000 94 ?/min NN?a e N N e UI?R CV n IR r C?精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 44 页 - - - - - - - - - - =?=?=?=?=op则开环系数额定速降为（+）n r ? ?/min 20 Nns r D =?=cl 1000? n （1-s ）?（）? 课后答案网 ? ?闭环系统的开环放大系数应为? ? 1?1? opcl n K n =?=?= ? ?运算放大器所需的放大倍数? ? /?40/ P SeK 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 44 页 - - - - - - - - - - K KC =?= ? 113?在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时系统是否有调节作用，为什么 ? （1）?放大器的放大系数?；?pK （2）?供电电网电压；? （3）?电枢电阻 ?aR? ；? （4）?电动机励磁电流；? （5）?电压反馈系数。 ? 答：在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当放大器的放大系数?发生变化时系统有调节作用再通过反馈控制作用，因为他们的变化最终会影响到转速，减小它们对稳态转速的影响。 ? pK 电动机励磁电流、电枢电阻?aR?发生变化时仍然和开环系统一样，因为电枢电阻处于反馈环外。 ? 当供电电网电压发生变化时系统有调节作用。因为电网电压是系统的给定反馈控制系统完全服从给定。? 当电压反馈系数 发生变化时，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。? ? 1-13? 有一个 ?VM?系统，已知：电动机：?220?NPk?W?U?V?I?A=?= ， ?，? ，?，整流装置内阻1500?/minr= Nn?= ?1recR?=?，触发整流环节的放大倍数。?35sK?= （1）?系统开环工作时，试计算调速范围D=30?时的静差率s?值。 ? （2）?当 D=30，s=10% ，计算系统允许的稳态速降。? （3）?如组成转速负反馈有静差调速系统，要求D=30，?10%s?=? ，在 ?时， ?10nUV = dNII?=?N ，n=n?，计算转速负反馈系数 和放大器放大系数?。?pK （4）?如将上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统，仍要求?时，并保持系统原来的开环放大系数K?不变，试求在D=30?时静10nUV = dNII?=?N ，n=n 课后答案网 ? 差率。 ? ? 解：（ 1）系统开环工作时，? ? 220? ?min/ 1500 NN?a 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 44 页 - - - - - - - - - - e N UI?R CV nr ?=?=? ? ?/minN e IR r C =?=?=op则开环系数额定速降为（+1）n ? ?则 ? 30? 100%?100%?% 1500?30? N NN Dn s nD?n ?=?=?=+?+? ?（2）当 D=30，s=10% ，系统允许的稳态速降? 1500? ?/min 30 N N ns nr D 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 44 页 - - - - - - - - - - =?=?=（ 1-s ）?（）? （3?）当 ?时， 10nU? =?V?dNII?=?N，n=n?，则 ?转速负反 ?馈系数?应该 ?是? 10 1500 nn N UU nn =?=? ?闭环系统的开环放大系数应为? ? 1?1? opcl n K n =?=?= ? ?运算放大器所需的放大倍数? ? /?35/ P SeK K KC =?= ? （4）在电压负反馈有静差调速系统中，开环与闭环的速降是一样的，? 所以?/mincl?opnn?r =?=30? 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 100%?100%?% 1500?30? N NN Dn s nD?n ?=?=?=+?+? 1-15? 在题 ?1-10?的系统中，若主电路电感?L=50mH ，系统 ?运动部分的飞轮惯量，整流装置采用三相零式电路，试判断按题1-10?要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行如果保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数K?是多少?2?N?m= ?2 解：计算系统中各环节的时间常数：? 电磁时间常数 ? ? l L Ts R =?= + ? 课后答案网 ? 机电时间常数 ? 2? 30375?375? m em GD?R Ts CC +=?= ? 三相桥式整流电路，晶闸管装置的滞后时间常数为?=? 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 为保证系统稳定，开环放大系数应满足的稳定条件：? ? 2?2()? ? ml?s?s ls TT?T?T K TT+? +?+, 所以该系统不可以稳定运行,? ?如果保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数K?最大为 .? 1-16?为什么用积分控制的调速系统是无静差的在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压?时，调节器的输出电压是多少它取决于那些因素?0U =答；在动态过程中，当?变化时，只要其极性不变，积分调节器的输出?便一直增长；只有达到 ?时， ?才停止上升；不到nU ?cU,0nn?nUU?U =?=?cU?nU ?变负，?不会下降。当时， ?并不是零，而是一个终值；如果cU?0nU =cU?nU ?不再变化，这个终值便保持恒定而不再变化，这是积分控制的特点。因此，积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。 ? 比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。虽然现在?，但历史上有过0nU =?nU ?，其积分就有一定数值，足以产生稳态运行时需要的控制电压?。?cU ? 1-17?在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响并说明理由。? 答：系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。? 因此转速的稳态精度还受给定电源和测速发电机精度的影响。? ? 1-18? 采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是否有静差为什么试说明理由。? 答：采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是无静差的。? 电压负反馈实际是一个自动调压系统，只有被包围的电力电子装置内阻引起的稳态速降被减小到 1/ （1+K），它的稳态性能比带同样放大器的转速负反馈系统要差。但基本控制原理与转速负反馈类似。它与转速负反馈一样可以实现无静差调节。? ? 第二章 ?转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法? 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 2-1? 在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数?行不行改变电力电子变换器的放大倍数nK?sK?行不行改变课后答案网 ? 转速反馈系数 行不行若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数? 答：双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时，各变量之间有下列关系? ?0n *n?nnUU? ?=因此 ?转速 ?n?是由给定电压 ?决定的；改变转速反馈系数也可以改变电动机转速。改变转速调节器的放大倍数?和电力电子变换器的放大倍数nU?nK?sK?不可以。 ? ?2-2?转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少为什么 ? 答：当两个调节器都不饱和时，它们的输入偏差电压都是零? 转速调节器ASR? 的输出限幅电压?imU?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?限制了电力电子变换器的最大输出电压?。?cmU?dmU ? 2-3? 如果转速、电流双闭环调速系统中的转速调节器不是PI?调节器，而改为P?调节器，对系统的静、动态性能将会产生什么影响? 答：改为 P?调节器时其输出量总是正比于输入量，PI?调节器的输出量在动态过程中决定于输入量的积分，到达稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关而是由它后面环节的需要决定的。 ? ?2-4?试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统： ? ?（1）调速系统的静态特性；? ?（2）动态限流性能；? ?（3）起动的快速性；? ?（4）抗负载扰动的性能；? ?（5）抗电源电压波动的性能。? 答：（ 1）转速、电流双闭环调速系统在稳态工作点上，转速?n?是由给定电压 ?决定的。ASR? 的输出量 U*i? 是由负载电流 ?IdL? 决定的。控制电压Uc?的大小则同时取决于n?和 Id ，或者说，同时取决于?和?IdL 。双闭环调速系统的稳态参数计算是和无静差系统的稳态计算相似。 ? nU?nU?带电流截止环节的转速单闭环调速系统静态特性特点：电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻?Kp?Ks?Rs? ，因而稳态速降极大，特性急剧下垂；比较电压?Ucom? 与给定电压 ?Un*?的作用一致，好象把理想空载转速提高了。这样的两段式静特性常称作下垂特性或挖土机特性。? ?（2）? （3）双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点：饱和非线性控制、转速超调、准时间最优控制。? 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 19 页，共 44 页 - - - - - - - - - - （4）由动态结构图中可以看出，负载扰动作用在电流环之后，因此只能靠转速调节器ASR? 来产生抗负载扰动的作用。在设计ASR? 时，应要求有较好的抗扰性能指标。? 课后答案网 ? （5）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。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。? ?2-5?在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均采用PI?调节器。当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，系统重新进入稳态后，电流调节器的输入偏差电压?是否为零为什么 ? iU?2-6?在转速、电流双闭环调速系统中，转速给定信号?nU?未改变，若增大转速反馈系数，系统稳定后转速反馈电压?是增加还是减少为什么?nU ? 2-7? 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： ?,?220?,?20?,?1000?/minNN?N?NPk?W?U?V?I?A?n?r=?=?=?，电枢回路总电阻，设 ?，电枢回路最大电流 ?=?8nm?im?omUU?U=?=?V?40dmI?A=? ，电力电子变换器的放大系数 ?。试求： ?40sK?= ?（1）电流反馈系数 和转速反馈系数； ? ?（2）当电动机在最高速发生堵转时的?、0dU?iU?、?、?值。 ?iU?cU 解：（ 1）稳态时 ? 8 ?/ 40 im dm imdmU I U VA I = =?= 因为所以? max 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 20 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 8 ?min/ 1000 nmU Vr n =?=? ?（2）电动机在最高速发生堵转时n=0? ?0?40?60de?dUC?n?I?R?V=?+=?=?8ii?dUU?I =?=?=?V ?8iUV= ?0?60 40 d c s U UV K =?=? 课后答案网 ? ? 2-8? 在转速、电流双闭环调速系统中，调节器ASR 、ACR? 均采用 PI?调节器。当ASR? 输出达到 ?时，主电路电流达到最大电流80A。当负载电流由40A?增加到 70A?时，试问： ?8imU?=?V ?（1）?应如何变化 ?iU?（2）?应如何变化 ?cU ?（3）?值由哪些条件决定?cU 2-9? 在转速、电流双闭环调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因使电动机励磁电源电压突然下降一半，系统工作情况将会如何变化写出?、?、iU?cU?0dU?dI?及 n?在系统重新进入稳定后的表达式。? ? 2-10?某反馈控制系统已校正成典型I? 型系统。已知时间常数T=，要求阶跃响应超调量10% ?。 ? ?（1）求系统的开环增益；? ?（2）计算过度过程时间?st? 和上升时间t； ? ?（3）绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间?s? 满足近似条件 .? ?忽略反电动势变化对对电流环动态影响的条件? 111 3?3? ? ci ml s TT?s?s =?=? 满足近似条件 .? （5）计算调节器电阻电容? 由图 ?2-25,? 按所用 ?运算放大 ?器取 ?0R?=40k?,各电 ?阻和电容 ?值为 ? 0?40?9iiR?KR?k?k=?=?6 3 6 3 0 ?10?,? 91?0 4?4? ?10?,? 40?10 i i i oi oi CF?F?F R T CF?F?F R F F ?=?=? ?=?=? ?=取取精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 26 页，共 44 页 - - - - - - - - - - ? 按照上述参数 , 电流环可以达到的动态跟随性能指标为?i ?=, 满足简化条件 .? 转速环小时间常数近似处理条件为:? 1111?86 3?3? I cn on K ss T =?=?,满足近似条件.? （5）计算调节器电阻和电容? 根据图 2-27, 取?, 则?0=40kR? ?0?40?,?310nnR?KR?k?k?k=?= ?=?取? 6 3 6 3 0 ?10?,? 310?10 4?4? ?10?, 40?10 n n n on on CF?F?F R T CF?F?F R F F 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 29 页，共 44 页 - - - - - - - - - - ?=?=? ?=?=? ?=取取? ?（6）校核转速超调量? 当 h=3 时, 由表 2-6 查得,?n?=,不能满足设计要求. 实际上 ,由于表 2-6 是按线性系统计算的 , 而突加阶跃给定时,ASR 饱和 ,不符合线性系统的前提, 应该按 ASR退饱和的情况重新计算超调量。 ? （7）?由表 2-7? 查得 ,?max3?% b C h C =由得 ?，? 339 308 mN II =?=max * 308? ?2?%?%?10% 1000? n n bm TCCn?T ?=?=?=?Nn（?）（ ?-z ）? 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 30 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 4. 如果只起动 ? ? ?5. 空载起动到额定转速的时间? ?2 2?6?10 ? 1?4?8?308 nn n im?dL KUh tT hU?I ?=?+ ? ?s= r ? ? 2-15?有一转速、电流双闭环调速系统，主电路采用三相桥式整流电路。已知电动机参数为：，电动势系数 ?，?555?,?750?,?760?,?375?/minNN?N?NPk?W?U?V?I?A?n?r=?=?=?min/eCV=电枢回路总电阻 ?=?，允许电流过载倍数 ?=?，触发整流环节的放大倍数课后答案网 ? 75sK?=?。电磁时间常数 ?，机电时间常数?=?s?=?，电流反馈滤波时间常数，转速 ?反馈滤波 ?时间常数 ?=?s?=?。设 ?调节器输 ?入输出电 ?压，调节器输入电阻10nm?im?omUU?U=?=?V?0?40R?k=? 。 ? 设计指标：稳态无静差，电流超调量?5%i?，空载起动到额定转速时的转速超调量10%n ?。电流调节器已按典型I? 型系统设计，并取参数KT=。? （1）选择转速调节器结构，并计算其参数；? （2）计算电流环的截止频率 ?ci ?和转速环的截止频率 ?cn?，并考虑它们是否合理。? ? 2-16?在一个转速、电流双闭环VM? 系统中，转速调节器ASR ，电流调节器ACR? 均采用PI?调节器。 ? ?（1）在此系统中，当转速给定信号最大值?时， 15nmUV ?=?1500?/minNnn?r=?=? ；电流给定信号最大值?时，允许最大电流10imU?=?V?30dmI?A=? ，电枢回路总电阻 ?2R?= ?，晶闸管装置的放大倍数?，电动机额定电流30sK?=?20NI?A=?，电动势系 ?数，现系统在 ?，?min/eCV=?r?5nUV=?20dlI?A=? 时稳定运行。求此时的稳态转速n= ACR? 的输出电压 ?cU?=? （2）当系统在上述情况下运行时，电动机突然失磁（?0=?），系统将会发生什么现象试分析并说明。若系统能够稳定下来，则稳定后n=?nU?=?iU?=?dI?=?cU?=? （3）该系统转速环按典型II? 型系统设计，且按?准则选择参数，取中频宽h=5，精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 31 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 已知转速环小时间常数?，求转速环在跟随给定作用下的开环传递函数，并计算出放大系数及各时间常数。? minM ?= s （4）该系统由空载（?）突加额定负载时，电流0dLI?=?dI? 和转速 n?的动态过程波形是怎样的已知机电时间常数?，计算其最大动态速降 ?=?s?maxn ?和恢复时间?。?Vt ? 2-17?有一转速、电流双闭环控制的H?性形双极式PWM? 直流调速系统，已知电动机参数为：? 200?,?48?,?,?200?/minNN?N?NPk?W?U?V?I?A?n?r=?=?=?，电枢电阻 ?=?，电枢回路总电阻 ?，允许电流过载倍数8R?= ?2=?，电势系数?min/eCV?r=? ?，电磁时间常数课后答案网 ? ?=?s?s?s，机电时间常数?，电流反馈滤波时间常数?=?=?，转速反馈滤波时间常数 ?。设调节器输入输出电压?，调节器输入电阻?=?s?V10nm?im?omUU?U =?= 0?40R?k=? 。已计算出晶体管?D202?的开关频率 ?f=1kHz ，PWM? 环节的放大倍数。?= ?试对该系统进行动态参数设计，设计指标：稳态无静差，电流超调量?5%i?；空载起动到额定转速时的转速超调量?20%n ?；过载过程时间 ?。? ? 第 3?章?直流调速系统的数字控制? 3-1? 直流电机额定转速?，电枢电流额定值为375?/minNnr?=?760dNI?A=? ，允许过流倍数=?，计算机内部定点数占一个字的位置（16?位），试确定数字控制系统的转速反馈存储系数和电流反馈存储系数，适当考虑余量。? 解：定点数长度为1?个字（ 16?位），但最高位须用作符号位，只有15?位可表示量值，故最大存储值 Dmax=215-1。电枢电流最大允许值为?，考虑到调节过程中瞬时值可能超过此值，故取Imax=。因此，电枢电流存储系数为? ? 15 12?1?32768 ?760N KA I =?= ? ?额定转速 nN=375r/min ，取 nmax= ，则转速存储系数为? ? 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 32 页，共 44 页 - - - - - - - - - - 152?1?32768 min/? ?375N Kr n =?= r r ? ?对上述运算结果取整得?。? 123?67min/KA?K =?=，3-2? 旋转编码器光栅数为1024，倍频系数为4，高频时钟脉冲频率?0?1f?MHz=?，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16 位计数器， M法和 T 法测速时间均为，求转速 n=1500r/min? 和 n=150r/min? 时的测速分辩率和误差率最大值。? 解：电动机每转一圈共产生Z=4 2048=4096? 个脉冲。? （1）?M? 法测速 ? 测速分辨率 ?1160?1?60?60?60 /min?/min 4096?C MM Qr ZT?ZT?ZT r + =?=?=?= （）? 电动机的转速为?160 C M n ZT =? 课后答案网 ? 当 n=1500r/min? 时， ?1 409