54419《电力拖动自动控制系统——运动控制系统(第5版)》阮毅、杨影、陈伯时(习题解答)第2-5章习题解答.doc
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1、习题解答(供参考)2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变换器进行制动时,两个VT是如何工作的?解:减小控制电压,使Ug1得正脉冲变窄,负脉冲变宽,从而使平均电枢电压Ud降低,使得EUd,电机流过反向电流,电机进入制动状态。0t ton时,通过二极管VD1续流,在tont36.8满足系统稳定条件。3.7 有一个PWM变换器供电的直流调速系统,已知:电动机:,r/min,=1.5,整流装置内阻=0.2, PWM变换器的放大倍数。(1)系统开环工作时,试计算调速范围时的静差率值。(2)当,时,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,在时,计算转速负反馈系数和放大器放大
2、系数。解:(1),静差率(2)当,时,(3)估算习题四4.1双闭环调速系统的ASR和ACR均为PI调节器,设系统最大给定电压=15V,转速调节器限幅值为=15V, nN=1500r/min,=20A,电流过载倍数为2,电枢回路总电阻=2,=20,=0.127Vmin/r,求:(1)当系统稳定运行在=5V,=10A时,系统的、和各为多少?(2)当电动机负载过大而堵转时,和各为多少?解:(1)(2)堵转时, 4.2 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:=3.7kW, =220V, =20A, =1000 r/min ,电枢回路总电阻=1.5,设
3、 =8V,电枢回路最大电流=40A,电力电子变换器的放大系数=40。试求:(1)电流反馈系数和转速反馈系数。(2)当电动机在最高转速发生堵转时的值。解:1) 2) 这时: ,ASR处于饱和,输出最大电流给定。 4.3 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 =8V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:(1) 应如何变化?(2)应如何变化?(3)值由哪些条件决定?解: 1) 就是电流的给定,因此当电流从40A到70A时, 应从4V到7V变化。 2) 要有所增加。 3) 取决于电机速度和负载大小。因为 4.4 在转速
4、、电流双闭环调速系统中,电流过载倍数为2,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种原因功率变换器供电电压上升5%,系统工作情况将会如何变化?写出及n在系统重新进入稳定后的表达式。解: 双闭环系统中,由于有电流内环,电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节。重新稳定后,4.5 某反馈控制系统已校正成典型I型系统。已知时间常数T=0.1s, 要求阶跃响应超调量10。(1) 系统的开环增益。(2) 计算过渡过程时间 和上升时间 ;(3) 绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间 0.25s, 则K=?,=?(3)绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间,求K, .解:取(1) 系统开环增益:
5、(2) 上升时间过度过程时间:(3)如要求,则应取这样,超调量=16.3%。4.6 有一个系统,其控制对象的传递函数为,要求设计一个无静差系统,在阶跃输入下系统超调量5%(按线性系统考虑)。试对该系统进行动态校正,决定调节器结构,并选择其参数。解:可选择积分调节器,设其传递函数为:,则校正成新系统的传递函数为:,将原系统校正成型系统以实现无静差,按5%要求查表取:KT=0.5即:10Ki0.01=0.5,得:Ki=5。4.7 有一个闭环系统,其控制对象的传递函数为,要求校正为典型型系统,在阶跃输入下系统超调量%30%(按线性系统考虑)。试决定调节器结构,并选择其参数解:应选择PI调节器,校正后
6、系统开环传递函数,对照典型型系统,K=KPIK1/,=hT,选h=8,查表得:%=27.2%,满足设计要求。=hT=8*0.02=0.16 s。K=(h+1)/(2h2T2)=175.78,KPI=K/K1=2.81。4.8在一个由PWM变换器供电的转速、电流双闭环调速系统中,PWM变换器的开关频率为8kHz。已知电动机的额定数据为:kW , V , A , r/min , 电动势系数=0.196 Vmin/r , 主回路总电阻=0.1,变换器的放大倍数=35。电磁时间常数=0.01s,机电时间常数=0.12s,电流反馈滤波时间常数=0.0025s,转速反馈滤波时间常数=0.015s。额定转速
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