電力拖動課后習題答案

1、電力拖動自動控制系統(tǒng)伯時機械工業(yè)課后答案.pdf第一章閉環(huán)控制的直流調速系統(tǒng)11為什么PWM電動機系統(tǒng)比晶閘管電動機系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性能？ 答：PWM電動機系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：（1） 主電路線路簡單，需用的功率器件少。（2） 開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小。（3） 低速性能好，穩(wěn)速精度高，調速圍寬，可達 1：10000左右。（4） 若與快速響應的電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強。（5） 功率開關器件工作在開關狀態(tài)，導通損耗小，當開關頻率適當時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高。（6） 直流電源采用不控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高

2、。12 試分析有制動通路的不可逆PWM 變換器進行制動時，兩個VT 是如何工作的。答：在制動狀態(tài)中， 為負值， 就發(fā)揮作用了。這種情況發(fā)生在電動運行過程中需要降速的時候。這時，先減小控制電壓，使di2VT1gU的正脈沖變窄，負脈沖變寬，從而使平均電樞電壓降低。但是，由于機電慣性，轉速和反電動勢還來不及變化，因而造成，很快使電流反向，截止，在dUdEU>di2VDontt時，2gU變正，于是導通，反向電流沿回路3流通，產(chǎn)生能耗制動作用。在+時，關斷， 2VTTtont2VTdi沿回路 4經(jīng)續(xù)流，向電源回饋制動，與此同時，兩端壓降鉗住使它不能導通。在制動狀態(tài)中，和輪流導通，而始終是關斷的。1

3、VD1VD1VT2VT1VT1VT在輕載電動狀態(tài)，這時平均電流較小，以致在關斷后經(jīng)續(xù)流時，還沒有達到周期，電流已經(jīng)衰減到零，這時 兩端電壓也降為零， 便提前導通了，使電流反向， 產(chǎn)生局部時間的制動作用。1VTdi2VD2VD2VT調速圍和靜差率的定義是什么？調速圍、靜差速降和最小靜差率之間有什么關系？為什么說“脫離了調速圍，要滿足給定的靜差率也就容易得多了”？答：生產(chǎn)機械要求電動機提供的最高轉速和最低轉速之比叫做調速圍，用字母表示，即maxminn Dn=其中，和一般都指電動機額定負載時的最高和最低轉速，對于少數(shù)負載很輕的機械，可以用實際負載時的最高和最低轉速。maxnminn當系統(tǒng)在某一轉速

4、下運行時，負載由理想空載增加到額定值時所對應的轉速降落，與理想空載轉速之比，稱作靜差率 s，即0Nn s n =或用百分比表示0100%Nns n =×課后答案網(wǎng).khdaw.在直流電動機變壓調速系統(tǒng)中，一般以電動機的額定轉速作為最高轉速Nn 則0min NNNnn snnn =+min(1)NN Nns nn ssn= maxmin(1) NNnnS Dnn=S由上式可看出調速系統(tǒng)的調速圍、靜差速降和最小靜差率之間的關系。對于同一個調速系統(tǒng)，值一定，如果對靜差率要求越嚴，即要求 s值越小時，系統(tǒng)能夠允許的調速圍也越小。一個調速系統(tǒng)的調速圍，是指在最低速時還能滿足所需靜差率的轉速可調

5、圍。Nn 某一調速系統(tǒng)，測得的最高轉速特性為 max 1500 /minOnr = ，最低轉速特性為，帶額定負載時的速度降落 min 150 /minOnr = 15 /minNnr = ，且在不同轉速下額定速降不變，試問系統(tǒng)能夠達到的調速圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多少？ Nn 解 系統(tǒng)能夠達到的調速圍為maxmin Dn=系統(tǒng)允許的靜差率1115100%100%10%15001115N NNDn snDn×=×=×=+×某閉環(huán)調速系統(tǒng)的調速圍是 1500150r/min，要求系統(tǒng)的靜差率，那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開

6、環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是 100r/min，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應有多大？2%s解 0min因為NN Nnn s nn=+nmin150所0.02以3.06/min11Nns nr s×=0.02=1op cl n n K =+因為課后答案網(wǎng).khdaw.所以1001131.73.06opcl nKn = = = 16某閉環(huán)調速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為 15時，額定負載下電動機的速降為 8r/min，如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30，它的速降為多少？在同樣靜差率要求下，調速圍可以擴大多少倍？解（1）因為cl en C=dRI（1+K）所 以 cle n C= ×dRI（1+K）=8（

7、1+15）=128則1284.13/min130cl enr C=+dRI（1+K）（2）由(1)NNnS DnS=，可知在 s和不變的情況下，D只與 NnNn有關調速圍擴大 1.94倍。17某調速系統(tǒng)的調速圍D=20，額定轉速1500/minNnr=，開環(huán)轉速降落，若要求系統(tǒng)的靜差率由 10%減少到 5%，則系統(tǒng)的開環(huán)增益將如何變化？240/minNopnr=解；當 s=10%時，8.33/min 20N Nns nr D×=×15000.1（1-s）（1-0.1）此時2401127.88.33opcl nKn = 當 s=5%時，3.95/min 20N Nns nr

8、D×=×15000.05（1-s）（1-0.05）此時2401159.83.95opcl nKn = 則若要求系統(tǒng)的靜差率由 10%減少到 5%，則系統(tǒng)的開環(huán)增益將變大。18轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)有那些特點？改變給定電壓能否改變電動機的轉速？為什么？ 如果給定電壓不變，調節(jié)測速反饋電壓的分壓比是否能夠改變轉速？為什么？如果測速發(fā)電機的勵磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無克服這種干擾的能力？ 答：（1）轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)有以下三個基本特征只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被被調量仍是有靜差的。反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動，服從給定。擾動性能是反饋控制系統(tǒng)最突出的特征之一。課后答案網(wǎng).khda

9、w.系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測的精度。（2） 改變給定電壓會改變電動機的轉速，因為反饋控制系統(tǒng)完全服從給定作用。（3） 如果給定電壓不變，調節(jié)測速反饋電壓的分壓比或測速發(fā)電機的勵磁發(fā)生了變化， 它不能得到反饋控制系統(tǒng)的抑制，反而會增大被調量的誤差。反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動。19在轉速負反饋調速系統(tǒng)中，當電網(wǎng)電壓、負載轉矩、電動機勵磁電流、電樞電阻、測速發(fā)電機勵磁各量發(fā)生變化時，都會引起轉速的變化，問系統(tǒng)對上述各量有無調節(jié)能力？為 什么？答：當電網(wǎng)電壓發(fā)生變化時，系統(tǒng)對其有調節(jié)能力。因為電網(wǎng)電壓是系統(tǒng)的給定反饋控制系統(tǒng)完全服從給定。負載轉矩、電動機勵磁電流、電

10、樞電阻變化時系統(tǒng)對其有調節(jié)能力。因為他們的變化最終會影響到轉速，都會被測速裝置檢測出來。再通過反饋控制作用，減小它們對穩(wěn)態(tài)轉速的影響。測速發(fā)電機勵磁各量發(fā)生變化時，它不能得到反饋控制系統(tǒng)的抑制，反而會增大被調量的誤差。反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動。110有一VM調速系統(tǒng)。電動機參數(shù)為：2.2220NNPkWUV=，12.5NIA=，電樞電阻 1500/minNnr=1.2aR=，整流裝置阻1.5recR=，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)。要求系統(tǒng)滿足調速圍 D=20，靜差率 35sK=10%s。（1） 計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降。opncln（2）

11、 采用轉速負反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結構框圖。（3） 調整該系統(tǒng)參數(shù)，使當時，15nUV=dNII=N，n=n，則轉速負反饋系數(shù) 應該是多少？（4） 計算放大器所需的放大倍數(shù)。解：（1）先計算電動機的電動勢系數(shù)22012.51.20.1367min/150012.5246.9/min NNae N NeUIR CVn IRrC×=×=op則開環(huán)系數(shù)額定速降為（1.2+1.5）n 0.1367r額定負載時的穩(wěn)態(tài)速降應為8.33/min20Nns rD×=×cl15000.1n（1-s）（1-0.1）（2）系統(tǒng)的靜態(tài)結構框圖如下所示課后答案

12、網(wǎng).khdaw.KpKs 1/Ce U*nUcUnEnUd0 Un+- IdR-Un Ks轉速負反饋系統(tǒng)的原理圖+-AGTM TG+-+-+-Utg Ud Id n+-+UnUnU*nUcUPE+- MTId Un UdUcU ntg是150.011500nn N UUnn =（3）當時，15nU=VdNII=N，n=n，則轉速負反饋系數(shù)應該（4） 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應為246.91128.648.33opcl nKn = 運算放大器所需的放大倍數(shù)28.6411.19/0.0135/0.1367PSeK KKC=×111在題 1-10的轉速負反饋系統(tǒng)中增設電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉電

13、流2dblNII，臨界截止電流1.2dcrNII，應該選用多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻？要求電流反饋采樣電阻不超過主電路總電阻的 1/3，如果做不到，需要增加電流反饋放大器，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結構框圖，并計算電流反饋放大系數(shù)。這時電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少？課后答案網(wǎng).khdaw. 解：因為21.2ncomdblN SdcrN SUU II R U II R+=nU1.522.5sRV=且=15V，計算可得，U21.2ncomdblN SdcrN SUU II R U IIKR+=112某調速系統(tǒng)原理圖如圖 1-58 所示，已知數(shù)據(jù)如下：電動機； 18NPkW=， 220NU

14、V=，941000/minNIAr=N，n0.15aR=，整流裝置阻0.3recR=，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)。最大給定電壓，當主電路電流達到最大值時，整定電流反饋電壓40sK=15nmU=V10imUV=設計指標：要求系統(tǒng)滿足調速圍 D=20，靜差率10%s，1.5dblNII=，。1.1dcrNII=。試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結構框圖，并計算：（1）（2）轉速反饋系數(shù) 。調節(jié)器放大系數(shù)。pK（3）電阻1R的數(shù)值。（放大器輸入電阻020Rk=）（4）電阻2R的數(shù)值和穩(wěn)壓管VS的擊穿電壓值。解：（1）轉速負反饋系數(shù) 應該是150.0151000nn N UUnn =（2）先計算電動機的電動勢系數(shù)2209

15、40.150.2059min/100094205.4/min NNae N NeUIR CVn IRrC×=×=op則開環(huán)系數(shù)額定速降為（0.15+0.3）n 0.2059r5.56/min20Nns rD×=×cl10000.1n（1-s）（1-0.1）課后答案網(wǎng).khdaw.閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應為205.41135.95.56opcl nKn = 運算放大器所需的放大倍數(shù)35.912.3/0.01540/0.2059PSeK KKC=×113在電壓負反饋單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)中，當下列參數(shù)發(fā)生變化時系統(tǒng)是否有調節(jié)作用，為什么？（1） 放大

16、器的放大系數(shù)；pK（2） 供電電網(wǎng)電壓；（3） 電樞電阻aR；（4） 電動機勵磁電流；（5） 電壓反饋系數(shù) 。答：在電壓負反饋單閉環(huán)有靜差調速系統(tǒng)中，當放大器的放大系數(shù)發(fā)生變化時系統(tǒng)有調 節(jié)作用再通過反饋控制作用，因為他們的變化最終會影響到轉速，減小它們對穩(wěn)態(tài)轉速的影響。pK電動機勵磁電流、電樞電阻aR發(fā)生變化時仍然和開環(huán)系統(tǒng)一樣，因為電樞電阻處于反饋環(huán)外。當供電電網(wǎng)電壓發(fā)生變化時系統(tǒng)有調節(jié)作用。因為電網(wǎng)電壓是系統(tǒng)的給定反饋控制系統(tǒng)完全服從給定。當電壓反饋系數(shù) 發(fā)生變化時，它不能得到反饋控制系統(tǒng)的抑制，反而會增大被調量的誤差。反饋控制系統(tǒng)所能抑制的只是被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動。1-13有

17、一個VM系統(tǒng)，已知：電動機：2.822015.6NNNPkWUVIA=，整流裝置阻 1500/minr=Nn1.5aR=1recR=，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)o 35sK=（1） 系統(tǒng)開環(huán)工作時，試計算調速圍 D=30時的靜差率s值。（2） 當 D=30，s=10%，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。（3） 如組成轉速負反饋有靜差調速系統(tǒng)，要求 D=30，10%s=，在時，10nUV= dNII=N，n=n，計算轉速負反饋系數(shù) 和放大器放大系數(shù)。pK（4） 如將上述調速系統(tǒng)改為電壓負反饋有靜差調速系統(tǒng)，仍要求時， 并保持系統(tǒng)原來的開環(huán)放大系數(shù) K不變，試求在 D=30時靜10nUV=dNII=N，n=n課

18、后答案網(wǎng).khdaw. 差率。解：（1）系統(tǒng)開環(huán)工作時，22015.61.50.1311min/1500NNa eNUIR CVnr×=297.5/minN eIRr C×=op則開環(huán)系數(shù)額定速降為（1.5+1）n 0.131115.6則30297.5100%100%85.6%150030297.5N NNDn snDn=××=×=+×15000.1（2）當 D=30，s=10%，系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降5.56/min30N Nns nr D×=×（1-s）（1-0.1）（3）當時，10nU=VdNII=N，n=n，則

19、100.0071500nn N UUnn =轉速負反饋系數(shù)應該是閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應為297.51152.515.56opcl nKn = 運算放大器所需的放大倍數(shù)52.5130.6/0.00735/0.1311PSeK KKC=×（4）在電壓負反饋有靜差調速系統(tǒng)中，開環(huán)與閉環(huán)的速降是一樣的， 所以297.5/minclopnnr=30297.5100%100%85.6%150030297.5N NNDn snDn×=×=×=+×1-15在題1-10的系統(tǒng)中，若主電路電感L=50mH，系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量，整流裝置采用三相零式電路，試判斷

20、按題 1-10要求設計的轉速負反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行？如果保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，允許的最大開環(huán)放大系數(shù) K是多少？21.6GDNm=2解：計算系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)： 電磁時間常數(shù)0.050.01851.21.5l LTs R=+課后答案網(wǎng).khdaw. 機電時間常數(shù)21.6(1.21.5)0.065303753750.13670.1367m emGDRTs CC×+=×××三相橋式整流電路，晶閘管裝置的滯后時間常數(shù)為0.00167sTs= 為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，開環(huán)放大系數(shù)應滿足的穩(wěn)定條件：22()0.065(0.01850.00167)0.0016742.50.

21、01850.00167mlss lsTTTT KTT+×+<=×=因為23.1>28.75,所以該系統(tǒng)不可以穩(wěn)定運行,如果保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，允許的最大開環(huán)放大系數(shù) K最大為 23.1.1-16 為什么用積分控制的調速系統(tǒng)是無靜差的？在轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，當積分調節(jié)器的輸入偏差電壓時，調節(jié)器的輸出電壓是多少？它取決于那些因素？0U=答；在動態(tài)過程中，當變化時，只要其極性不變，積分調節(jié)器的輸出便一直增長； 只有達到時，才停止上升；不到nUcU,0nnnUUU=cUnU變負，不會下降。當時，并不是零，而是一個終值；如果cU0nU=cUnU不再變化，這個終值便保持恒定

22、而不再變化，這是積分控制的特點。因此，積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運行，實現(xiàn)無靜差調速。比例調節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀，而積分調節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。雖然現(xiàn)在，但歷史上有過 0nU=nU，其積分就有一定數(shù)值，足以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)運行時需要的控制電壓。cU1-17 在無靜差轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，轉速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測速發(fā)電機精度的影響？并說明理由。答：系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測的精度。因此轉速的穩(wěn)態(tài)精度還受給定電源和測速發(fā)電機精度的影響。1-18 采用比例積分調節(jié)器控制的電壓負反饋調速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)運行時的速度是否有靜差？為什么？試說明理由。答：采用

23、比例積分調節(jié)器控制的電壓負反饋調速系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)運行時的速度是無靜差的。電壓負反饋實際是一個自動調壓系統(tǒng)，只有被包圍的電力電子裝置阻引起的穩(wěn)態(tài)速降被減小到 1/（1+K），它的穩(wěn)態(tài)性能比帶同樣放大器的轉速負反饋系統(tǒng)要差。但基本控制原理與轉速負反饋類似。它與轉速負反饋一樣可以實現(xiàn)無靜差調節(jié)。第二章轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)和調節(jié)器的工程設計方法2-1在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，若要改變電動機的轉速，應調節(jié)什么參數(shù)？改變轉速調節(jié)器的放大倍數(shù)行不行？改變電力電子變換器的放大倍數(shù) nKsK行不行？改變 課后答案網(wǎng).khdaw.轉速反饋系數(shù) 行不行？若要改變電動機的堵轉電流，應調節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)？ 答

24、：雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當兩個調節(jié)器都不飽和時，各變量之間有下列關系0n*nnnUU=因此轉速n是由給定電壓決定的；改變轉速反饋系數(shù)也可以改變電動機轉速。改變轉速調節(jié)器的放大倍數(shù)和電力電子變換器的放大倍數(shù)nUnKsK不可以。2-2轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？答：當兩個調節(jié)器都不飽和時，它們的輸入偏差電壓都是零轉速調節(jié)器 ASR的輸出限幅電壓imU決定了電流給定電壓的最大值；電流調節(jié)器 ACR的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓。cmUdmU2-3如果轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中的轉速調節(jié)器不是PI調節(jié)器，而改為P調節(jié)器

25、，對系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能將會產(chǎn)生什么影響？答：改為 P調節(jié)器時其輸出量總是正比于輸入量，PI調節(jié)器的輸出量在動態(tài)過程中決定于輸入量的積分，到達穩(wěn)態(tài)時，輸入為零，輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。2-4 試從下述五個方面來比較轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)和帶電流截止環(huán)節(jié)的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)：（1） 調速系統(tǒng)的靜態(tài)特性；（2） 動態(tài)限流性能；（3） 起動的快速性；（4） 抗負載擾動的性能；（5） 抗電源電壓波動的性能。答：（1）轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉速n是由給定電壓決定的。ASR的輸出量U*i是由負載電流IdL決定的?？刂齐妷篣c的大小則同時取決于n和 Id， 或者

26、說，同時取決于和IdL。雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算是和無靜差系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)計算相似。nUnU帶電流截止環(huán)節(jié)的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)靜態(tài)特性特點：電流負反饋的作用相當于在主電路中串入一個大電阻KpKsRs，因而穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂；比較電壓Ucom與給定電壓Un*的作用一致，好象把理想空載轉速提高了。這樣的兩段式靜特性常稱作下垂特性或挖土機特性。（2）（3） 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點：飽和非線性控制、轉速超調、準時間最優(yōu)控制。（4） 由動態(tài)結構圖中可以看出，負載擾動作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉速調節(jié)器ASR來產(chǎn)生抗負載擾動的作用。在設計ASR時，應要求有較好的抗擾性能指標。

27、課后答案網(wǎng).khdaw.（5） 在單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動的作用點離被調量較遠，調節(jié)作用受到多個環(huán) 節(jié)的延滯，因此單閉環(huán)調速系統(tǒng)抵抗電壓擾動的性能要差一些。雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設了電流環(huán)，電壓波動可以通過電流反饋得到比較及時的調節(jié)，不必等它影響到轉速以后才能 反饋回來，抗擾性能大有改善。2-5 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，兩個調節(jié)器均采用PI調節(jié)器。當系統(tǒng)帶額定負載運行時，轉速反饋線突然斷線，系統(tǒng)重新進入穩(wěn)態(tài)后，電流調節(jié)器的輸入偏差電壓是否為零？為什么？ iU2-6 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，轉速給定信號nU未改變，若增大轉速反饋系數(shù) ，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉速反饋電壓是增加還是減少？為什么

28、？nU2-7 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，兩個調節(jié)器ASR、ACR均采用PI調節(jié)器。已知參數(shù)：電動機：3.7,220,20,1000/minNNNNPkWUVIAnr=， 電樞回路總電阻，設，電樞回路最大電流 1.5R=8nmimomUUU=V40dmIA=，電力電子變換器的放大系數(shù)。試求：40sK=（1） 電流反饋系數(shù) 和轉速反饋系數(shù)；（2） 當電動機在最高速發(fā)生堵轉時的、0dUiU、值。iUcU 解：（1）穩(wěn)態(tài)時80.2/ 40im dmimdmU IU VA I =因為所以max 80.008min/ 1000nmU Vr n =1.540d c s U UV K=（2）電動機在最高速

29、發(fā)生堵轉時 n=00401.560dedUCnIRV=+=×=8iidUUI=V8iUV=060課后答案網(wǎng).khdaw.2-8 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，調節(jié)器ASR、ACR均采用 PI調節(jié)器。當ASR輸出達到時，主電路電流達到最大電流 80A。當負載電流由 40A增加到 70A時，試問： 8imU=V（1） 應如何變化？iU（2） 應如何變化？cU（3） 值由哪些條件決定？cU2-9 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，電動機拖動恒轉矩負載在額定工作點正常運行，現(xiàn)因某種原因使電動機勵磁電源電壓突然下降一半，系統(tǒng)工作情況將會如何變化？寫出、iUcU0dUdI及 n在系統(tǒng)重新進入穩(wěn)定后的

30、表達式。2-10 某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)T=0.1s，要求階躍響應超調量10%。（1） 求系統(tǒng)的開環(huán)增益；（2） 計算過度過程時間st和上升時間t；（3） 繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。如果要求上升時間0.25ts<，則K=？，?= 2-11有一個系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為110()10.011obj KWs ss=+，要求設計一個無靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調量5%（按線性系統(tǒng)考慮）。試對該系統(tǒng)進行動態(tài)校正，決定調節(jié)器結構，并選擇其參數(shù)。2-12 有一個閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為110 ()(1)(0.021)obj KWssTsss=+，要求校正為典型 I

31、I型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調量30%（按線性系統(tǒng)考慮）。試決定調節(jié)器結構，并選擇其參數(shù)。2-13 調節(jié)對象的傳遞函數(shù)為18 ()(0.251)(0.0051)objWs ss=+，要求用調節(jié)器分別將其校正為典型 I型和 II型系統(tǒng)，求調節(jié)器的結構與參數(shù)。2-14 在一個由三相零式晶閘管整流裝置供電的轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，已知電動機的額定數(shù)據(jù)為：，電動勢系數(shù)，主回路總電阻60,220,308,1000/minNNNNPkWUVIAnr=0.196min/eCV=r0.18R=，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)。電 35sK= 課后答案網(wǎng).khdaw.磁時間常數(shù)，機電時間常數(shù) 0.012lT=ss0

32、.12mT=，電流反饋濾波時間常數(shù)， 轉速反饋濾波時間常數(shù)。額定轉速時的給定電壓，調節(jié)器 ASR、ACR飽和輸出電壓。0.0025oiTs=0.015onT=sV V()10nNU=8,6.5imomUVU=系統(tǒng)的靜、動態(tài)指標為：穩(wěn)態(tài)無靜差，調速圍 D=10，電流超調量5%i，空載起動到額定轉速時的轉速超調量10%n。試求：（1） 確定電流反饋系數(shù) （假設起動電流限制在 339A以）和轉速反饋系數(shù)；（2） 試設計電流調節(jié)器ACR，計算其參數(shù)iR、。畫出其電路圖，調節(jié)器輸入回路電阻iCoiC040Rk=；（3） 設計轉速調節(jié)器 ASR，計算其參數(shù)nR、。（nConC040Rk=）；（4） 計算電

33、動機帶 40%額定負載起動到最低轉速時的轉速超調量n。（5） 計算空栽起動到額定轉速的時間。解：1.電流反饋系數(shù) 和轉速反饋系數(shù) 分別為80.0236/339imdm UVA I=max 100.01min/ 1000nmU Vr n=2.（1）確定時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù) Ts.按表 1-2,三相零式電路的平均失控時間Ts=0.0033s.電流濾波時間常數(shù) Toi.三相橋式電路每個波頭的時間是3.3ms,為了基本濾平波頭,應有(12)Toi=3.33ms,因此取Toi=2.5ms=0.0025s.電流環(huán)小時間常數(shù)之和.按小時間常數(shù)近似處理,取iT 0.0058SoiiTTTs=+=（2）

34、 選擇電流調節(jié)器結構根據(jù)設計要求i5,并保證穩(wěn)態(tài)電流無差,可按典型I型系統(tǒng)設計電流調節(jié)器.電流環(huán)控制對象是雙慣性型的,因此可用 PI型電流調節(jié)器,其傳遞函數(shù)見式(2-57).檢查對電源電壓的抗擾性能:0.0122.070.0058l iTsTs=,參照表 2-3 的典型I 型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能,各項指標都是可以接受的.（3） 計算電流調節(jié)器參數(shù)電流調節(jié)器超前時間常數(shù):l=T=0.012si.電流環(huán)開環(huán)增益:要求i5時,按表2-2,應取,因此10.5iKT=課后答案網(wǎng).khdaw. 1I0.50.5K8 0.0058is Ts6=于是,ACR的比例系數(shù)為:860.0120.180.225350.0

35、236Ii i s KR K K ××=×（4） 校驗近似條件電流環(huán)截止頻率:186ciIKs=晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件111101330.0033cis s Ts=×>滿足近似條件.忽略反電動勢變化對對電流環(huán)動態(tài)影響的條件1113379.060.120.012ci ml sTTss =×=<×滿足近似條件.電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件11111116.1330.00330.0025cisoi sTTss =×=>×滿足近似條件.（5）計算調節(jié)器電阻電容由圖2-25,按所用運算放大器取0R

36、=40k,各電阻和電容值為00.225409iiRKRkk=×=636300.0121.33101.33,1.33910440.00250.25100.25,0.24010iiioioiCFFFRTCFFFRFF=×=××=×=×取取按照上述參數(shù),電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標為i=4.3<5(見表2-2),滿足設計要求.3.（1）確定時間常數(shù)電流環(huán)等效時間常數(shù) 1/.已取 IK0.5IiKT=, I 1220.00580.0116KiTs=×= s轉速濾波時間常數(shù).根據(jù)所用測速發(fā)電機紋波情況,取=0.01s.onT

37、onT轉速環(huán)小時間常數(shù).按小時間常數(shù)近似處理,取 nT 1=0.0116s+0.015s=0.0266sonn ITT K=+（2） 選擇轉速調節(jié)器結構按照設計要求,選用 PI 調節(jié)器,其傳遞函數(shù)ASRW nn nK（s+1）（s）= s（3） 計算轉速調節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則,取 h=3,則ASR的超前時間常數(shù)為=h=30.0266s=0.0798snnT×由式(2-75)可得轉速環(huán)開環(huán)增益: 22222214314.122N30.0266nhKshTs+=××課后答案網(wǎng).khdaw.于是,由式(2-76)可得ASP的比例系數(shù)為: (1)40.02

38、360.1960.127.732230.010.180.0266em n nhCT KhRT +×××=××××=（4）檢驗近似條件由式(2-33)得轉速環(huán)截止頻率為: 111314.10.079825.1NcnNn KKs s=×=電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為:11118640.6330.0058IcniKssT=×=>,滿足簡化條件.轉速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為: 11118625.2330.01Icn on Kss T=×=>,滿足近似條件.（5）計算調節(jié)器電阻和電容根據(jù)圖 2-

39、27,取,則0=40kR07.7340309.2,636300.07980.257100.257,0.25731010440.0151.5101.5,4010n n n310nnRKRkkk=×= 取ononCFFFRTCFFFRFF=×=××=×=×取取 1.5（6）校核轉速超調量當 h=3 時,由表 2-6 查得,n=52.6,不能滿足設計要求.實際上,由于表 2-6 是按線性系統(tǒng)計算的,而突加階躍給定時,ASR 飽和,不符合線性系統(tǒng)的前提,應該按 ASR 退飽和的情況重新計算超調量。（7）由表 2-7查得,max372.2% b

40、Ch C =由得， 3391.1308mN II=max*3080.180.02660.1962272.2%1.19.96%10%10000.12n n bmTCCnT×=×=××××=<Nn（）（-z） 4.如果只起動5.空載起動到額定轉速的時間2267.73100.02660.3861480.0236308nn nimdL KUhtThUI×=××+×s=r2-15 有一轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，主電路采用三相橋式整流電路。已知電動機參數(shù)為：，電動勢系數(shù)，555,750,760,375

41、/minNNNNPkWUVIAnr=1.82min/eCV=電樞回路總電阻0.14R=，允許電流過載倍數(shù)1.5=，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)課后答案網(wǎng).khdaw.75sK=。電磁時間常數(shù)，機電時間常數(shù)0.031lT=ss0.112mT=，電流反饋濾波時間常數(shù)，轉速反饋濾波時間常數(shù) 0.002oiT=ss0.02onT=。設調節(jié)器輸入輸出電壓，調節(jié)器輸入電阻 10nmimomUUU=V040Rk=。設計指標：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調量5%i，空載起動到額定轉速時的轉速超調量10%n。電流調節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設計，并取參數(shù)KT=0.5。（1） 選擇轉速調節(jié)器結構，并計算其參數(shù)；（2） 計算電流環(huán)的截止

42、頻率ci和轉速環(huán)的截止頻率 ，并考慮它們是否合理。2-16 在一個轉速、電流雙閉環(huán)VM系統(tǒng)中，轉速調節(jié)器ASR，電流調節(jié)器 ACR均采用PI調節(jié)器。（1）在此系統(tǒng)中，當轉速給定信號最大值時，15nmUV=1500/minNnnr=；電流給定信號最大值時，允許最大電流 10imU=V30dmIA=，電樞回路總電阻2R=， 晶閘管裝置的放大倍數(shù)，電動機額定電流 30sK=20NIA=，電動勢系數(shù)，現(xiàn)系統(tǒng)在，0.128min/eCV=r5nUV=20dlIA=時穩(wěn)定運行。求此時的穩(wěn)態(tài)轉速 n=？ ACR的輸出電壓?cU=（2） 當系統(tǒng)在上述情況下運行時，電動機突然失磁（0=），系統(tǒng)將會發(fā)生什么現(xiàn)象？

43、 試分析并說明。若系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來，則穩(wěn)定后 n=？?nU=?iU=?dI=?cU=（3） 該系統(tǒng)轉速環(huán)按典型 II型系統(tǒng)設計，且按準則選擇參數(shù)，取中頻寬 h=5， 已知轉速環(huán)小時間常數(shù)，求轉速環(huán)在跟隨給定作用下的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計算出放大系數(shù)及各時間常數(shù)。minM0.05nT= s（4） 該系統(tǒng)由空載（）突加額定負載時，電流 0dLI=dI和轉速 n的動態(tài)過程波形是怎樣的？已知機電時間常數(shù)，計算其最大動態(tài)速降 0.05mT=smaxn和恢復時間。Vt2-17 有一轉速、電流雙閉環(huán)控制的H性形雙極式 PWM直流調速系統(tǒng)，已知電動機參數(shù)為：200,48,3.7,200/minNNNNPkWUVI

44、Anr=，電樞電阻6.5aR=，電樞回路總電阻，允許電流過載倍數(shù) 8R=2=，電勢系數(shù)0.12min/eCVr=，電磁時間常數(shù)課后答案網(wǎng).khdaw.0.015lT=sss，機電時間常數(shù)，電流反饋濾波時間常數(shù) 0.2mT=0.001oiT=，轉速反饋濾波時間常數(shù)。設調節(jié)器輸入輸出電壓，調節(jié)器輸入電阻0.005onT=sV10nmimomUUU=040Rk=。已計算出晶體管D202的開關頻率f=1kHz，PWM環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)o 4.8sK=試對該系統(tǒng)進行動態(tài)參數(shù)設計，設計指標：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調量5%i；空載起動到額定轉速時的轉速超調量20%n；過載過程時間0.1sts。第 3章直流調速系統(tǒng)的

45、數(shù)字控制3-1 直流電機額定轉速，電樞電流額定值為 375/minNnr=760dNIA=，允許過流倍數(shù)1.5=，計算機部定點數(shù)占一個字的位置（16位），試確定數(shù)字控制系統(tǒng)的轉速反饋存儲系數(shù)和電流反饋存儲系數(shù)，適當考慮余量。解：定點數(shù)長度為 1個字（16位），但最高位須用作符號位，只有 15位可表示量值，故最大存儲值 Dmax=215-1。電樞電流最大允許值為1.5IN，考慮到調節(jié)過程中瞬時值可能超過此值，故取 Imax=1.8IN。因此，電樞電流存儲系數(shù)為151213276823.951.81.8760N KAI=×額定轉速 nN=375r/min，取nmax=1.3nN，則轉速存儲系數(shù)為152132768min/67.21min/ 1.31.3375NKr n