電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)習(xí)題解答第3章

1、第三章3.1有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，已知給定電壓U*=8.8V、u比列調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K二2、晶閘管裝置放大系數(shù)K二15、反饋系數(shù)Y=0.7。PS求：(1)輸出電壓U；(2)若把反饋線斷開，U為何值？開環(huán)時(shí)的輸出電壓是dd閉環(huán)是的多少倍？(3)若把反饋系數(shù)減至Y=0.35,當(dāng)保持同樣的輸出電壓時(shí)，給定電壓U*應(yīng)為多少？u解：KKU*(1)U=p_sd1+KK丫ps2xl5x8.81+2xl5x0.7=12V(2)若把反饋線斷開，則丫=0,U=KKU*=8.8x2x15=264V，開環(huán)dpsu輸出電壓是閉環(huán)的22倍(3)U*uUx(1+KKY)12x(1+2x15x0.35)KK

2、2x15=4.6V3.2轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min150r/min，要求系統(tǒng)的靜差率s<5%，那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(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(yīng)有多大？解：1)D=n(汪AnNns1500x0.05n=7.9r/minD(1-s)0.95x10An為閉環(huán)靜態(tài)速降NAn1002)K=op-1=-1=11.66An7.9cl3.3轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)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(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少倍？解：An=(1+K)An=(1

3、+15)x8=128r/minopcl如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為：An=吟=4.13r/mincl1+K1+30在同樣靜差率要求下，D可以擴(kuò)大驚=人=1-937倍cl2P=2.2kW,U=220V,I=12.5A,n=1500r/min,電樞電阻R=1.5Q,PWM變換器的放大NNNNa倍數(shù)K=22,電源內(nèi)阻R=0.1Q。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20，靜差率s<5%。srec(1) 計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降op和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降A(chǔ)ncl。(2) 采用轉(zhuǎn)速負(fù)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(jié)構(gòu)圖。(3) 調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)U*=15V時(shí)，I=I,n=n則轉(zhuǎn)

4、速負(fù)反饋系數(shù)a應(yīng)該是多ndNN，少？(4) 計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。U-1R220-12.5X1.5201.251500解：(1)C=n=0.134Vmm/ren15001500NAnop0.134二(Ra+汕二2+煦125二149.3rmineAn=Nns1500x0.05n=3.95r/minD(1-s)20x(1-0.05)所以，An=3.95r/mincl(2)(3)由以上知An1493K二op-1>9-1二36.8An3.95clRIdKKU*RIKU*因?yàn)閚=p_s_nd=nC(1+K)C(1+K)a(1+K)C(1+K)eee把已知各項(xiàng)代入上式，na=0.0097也可以用

5、粗略算法:151500=0.01(4)放大器的放大倍數(shù)K=竺pKas22.4“KC36.8*0.134pKa22*0.01s3.5在題3.4的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流I<21，臨界截止電流I>1.21，應(yīng)該選用多大的比較電壓和電流反饋采dblNdcrN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(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算電流反饋放大系數(shù)。這時(shí)電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少？dbl解：Idbl<2IN=25A，Idcr>=15A=Ueom=15dcrRsG*+uncomR25R=dbl=

6、sU*+U15+15Rncom可得R=1.50，sU二15R=15x1.5二22.5Vcoms(2)R=1.6ZRR=1.50>二,s3取R二0.50，則Uscom二IxR二15x0.5二7.5Vdcrsnoq(3)當(dāng)Id>I時(shí)，有dcrKUU*+KUCG+K)eKKK(RI-Upsis_d_:yca+k)力Q+KKKRpsisdC(1+K)ecomcom)1RIC(1+K)e-由于需要的檢測電阻值大，說明要求的電流信號(hào)值也大。要同時(shí)滿足檢測電阻小和電流信號(hào)大的要求，則必須采用放大器，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大。為此，當(dāng)n=0時(shí)，KKG*+KU)U*+KUI=P_snicomUnicomd

7、biR+KKKRKRpsisis已知項(xiàng)代入i=25可得K=3K*0.5iiGD2=0.16Nm2，3.6在題3.4的系統(tǒng)中，若開關(guān)頻率為8KHz，主電路電感L=15mH，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪慣量GD2=0.16Nm2，試判斷按題3.5要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行？如要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，允許的最大開環(huán)放大系數(shù)K是多少？解：R=1.6q，C=0.134Vrpm工-=0.00012580000.0150.16=0.094s0.16x0.16sT=GD2R=八=0.0363sm375CeCm375X°34X30X01341500e按照式(3-22)的穩(wěn)定條件，應(yīng)有=291K/Tm(T+

8、Ts)+Ts2=0.0363x(0.094+0.000125)+0.0001252TT0.094x0.000125ls可見題3.4中要求K>36.8滿足系統(tǒng)穩(wěn)定條件。3.7有一個(gè)PWM變換器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動(dòng)機(jī)：P=2.8kW，U=220V，NNI=15.6A，n=1500r/min,R=1.5Q，整流裝置內(nèi)阻R=0.20，PWM變換器的放大NNarec倍數(shù)K=31。s(1) 系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍D=100時(shí)的靜差率s值。(2) 當(dāng)D=100，s=5%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。(3) 如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=100，s=5%，在u*=10V時(shí)I=I，ndNn=n，計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a和放大器放大系數(shù)K。Np解：CeeU-1R220-15.6X1.50口訕i/n弘十=0.1311Vmm/rnN(1)An-旦+RoprecC)(1刖201500=100，maxn=15r/minminmin靜差率minAnAn202.3opop0minmin+An(2)當(dāng)D二100,(3)k