2022年《电力拖动自动控制系统——运动控制系统》阮毅第10章习题解答 .pdf

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1、第 10 章习题解答10-1 伺服系统的结构如图所示，*m)11. 0(500ssm计 算 三 种 输 入 下 的 系 统 给 定 误 差 ： （ 1 ）)(121*tm； （ 2 ）)(12*ttm； （ 3 ）*21(1) 1( )2mttt。解：系统开环传递函数500( )(0.11)W sss系统给定误差*00*2*00( )()lim( )lim( )lim1( )( )( )(0.11)limlim500(0.11)5001(0.11)msrsrsrtssmmsssseetsEsW ssssssssss（1）)(121*tm，*1( )2mss系统给定误差2*00( )(0.11)

2、(0.11)()limlim0(0.11)5002 (0.11)500msrsssssssessss（2）)(12*ttm，*21( )2mss系统给定误差2*00( )(0.11)0.111()limlim(0.11)5002 (0.11)5001000msrssssssessss（3）*21(1) 1( )2mttt，2*2331111( )msssssss系统给定误差22*001(0.11)( )(0.11)()limlim(0.11)500(0.11)500msrsssssssssessss10-2 直流伺服系统控制对象如图10-8 所示，机械传动机构的传动比10j，驱动装置的放大系数

3、40sK及滞后时间常数0.001sTs，直流伺服电机等效参数0.086mTs，名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 0.012lTs，0.204eC，位置调节器APR 选用 PD 调节器，构成单环位置伺服系统，求出调节器参数的稳定范围。解：驱动装置传递函数140( )10.0011ssKW sT ss直流伺服电机传递函数2221/4.9( )10.0010.08614.9(0.01391)(0.072

4、11)emlmCWsT T sT sssss机械传动机构传递函数3110.1( )10Wsjsss*du1/12sTsTTCmlmem1js1ssKT s0dU直流伺服系统控制对象传递函数为2/()( )(1)(1)19.6(0.0011)(0.01391)(0.07211)seobjsmlmKjCWss T sT T sT sssssPD 调节器传递函数( )( )(1)APRPDpdWsWsKs，0.0721d伺服系统开环传递函数219.6(1)( )(1)(1)(0.0011)(0.01391)pdopsmlmKKsWss T sT T sT ssss为保证系统稳定，须使0.001 0.

5、013954.719.6 0.001 0.0139pK。10-3 对题10-2 中的直流永磁伺服电机采用电流闭环控制，电流闭环等效传递函数1110.071iTss，系统的转动惯量2J0.011kg m，设计位置调节器，要求系统对负载扰动无静差，求出调节器参数的稳定范围。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 解：带有电流闭环控制的对象结构图*dI11sTiJs1meTTCdI1jsLT忽略负载转矩LT时

6、，带有电流闭环控制对象的传递函数为222/()9.550.2040.117.71( )(1)0.011(0.071)(0.071)TobjiCjJWss T sssss选用 PID 调节器，其传递函数为(1)(1)( )( )idAPRPIDpissWsWsKs伺服系统的开环传递函数为23(1)1)17.71(1)1)/()( )(1)(0.071)pidpidTopiiiKssKssCjJWsss Tsss（设d，由 Routh 稳定判据求得系统稳定的条件2212(2 )idiiiiTKT令2.20.154idiT，则22110.06413.0952(2)17.710.880.07piiii

7、KTT10-4 对题 10-3 中的带有电流闭环控制的对象设计转速闭环控制系统，转速闭环等效传递函数32(1)( )NnnclnNnNKsWsTssKsK，其中，5h，0.015nTs0.75nnhTs，2213002NnhKh T，设计位置调节器，当输入*m为阶跃信号时，伺服系统稳态无静差，求出调节器参数的稳定范围。求出调节器参数的稳定范围。解：控制对象的传递函数名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - -

8、 3232(1)/30(0.11)( )()(0.0230300)NnobjnNnNKsjsWss TssKsKssss当输入*m为阶跃信号时，APR 选用 P 调节器就可实现稳态无静差，则系统的开环传递函数为3232(1)/30(0.11)( )()(0.0230300)pNnpopnNnNK KsjKsWss TssKsKssss用 Routh 稳定判据，可求得系统的稳定条件，04)1() 1(223213422232332nnnThhhKhhhKThThhK20.9480.07624-17.06=0.076(+0.709)(-316.5)0pppppKKKKK由此解得0.948pK10-5 用 MATLAB仿真软件对题10-2、题 10-3 和题 10-4 设计系统进行仿真，根据仿真结果比较三种系统的性能及调节器参数的影响。由读者自行仿真，并分析比较。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -