自動(dòng)控制系統(tǒng)習(xí)題

自動(dòng)控制系統(tǒng)習(xí)題一、簡述題簡述轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過程。答：轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)有三個(gè)階段，即：強(qiáng)迫建流階段、恒流升速階段、穩(wěn)速階段。強(qiáng)迫建流階段中，電樞電流由零上升到電機(jī)允許的最大電流，速度調(diào)節(jié)器ASR飽和，其輸出限幅，電流環(huán)線性調(diào)節(jié)；恒流升速階段中，電機(jī)在允許的最大電流下，轉(zhuǎn)速由零上升到給定速度，速度開環(huán)控制，電流為恒流系統(tǒng)；穩(wěn)速階段中，系統(tǒng)經(jīng)退飽和超調(diào)后，速度調(diào)節(jié)器線性狀態(tài)，系統(tǒng)為調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電流、速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)。簡述PWM變換器中，泵升電壓是怎樣形成的？如何抑制。答：PWM變換器的直流整流電源由整流二極管構(gòu)成，不能反饋能量，能量只能單向傳遞。當(dāng)主回路的能量反饋時(shí)，該能量儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電容上，使電容上電壓升高，該升高的電壓為泵升電壓。抑制泵升電壓的措施有2：1是提高儲(chǔ)能電容的容量，使上升的電壓得到抑制；2是在主電路的母線上接電流分流器，當(dāng)主電路電壓過高時(shí)，通過分流器將能量釋放，使主電路電壓下降。簡述自然環(huán)流電樞可逆轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的正向制動(dòng)過程分為幾個(gè)階段？各階段的能量傳遞的特點(diǎn)。答：電樞可逆調(diào)速系統(tǒng)制動(dòng)有四個(gè)過程，即本組逆變、反接制動(dòng)（它組建流子階段）、回饋制動(dòng)（它組逆變子階段）、它組逆變減流子階段。本組逆變階段中，主電路中電感電能傳遞給電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)電動(dòng)狀態(tài)；反接制動(dòng)階段中，電網(wǎng)的電能以及電動(dòng)機(jī)機(jī)械能傳遞給主回路的電阻和電感轉(zhuǎn)化為熱能和磁場能量，電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)；回饋制動(dòng)中，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)；它組逆變減流子階段中，主電路中電感電能傳遞給電網(wǎng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的靜特性和開環(huán)機(jī)械特性的主要區(qū)別是什么？什么叫調(diào)速范圍、靜差率？它們之間有什么關(guān)系？怎樣提高調(diào)速范圍？答：調(diào)速范圍：生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。靜差率：系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速之比。調(diào)速范圍與靜差率的關(guān)系為：D_n,““，$ 。從D與S的關(guān)系來看，提高電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速- nomAn（1-s）nom（最高轉(zhuǎn)速｝提高靜差率s，以及降低轉(zhuǎn)速降均可以提高調(diào)速范圍，但是，由于提高D，犧牲靜差率s，以及提高電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（最高轉(zhuǎn)速）受限制，所以一般采用降低系統(tǒng)轉(zhuǎn)速降來提高調(diào)速范圍。具體降低轉(zhuǎn)速降是通過采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制。在轉(zhuǎn)速一電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器，輸出限幅為10V,主電路最大電流整定為100A,當(dāng)負(fù)載電流由30A增大到50A時(shí)，ASR輸出電壓如何變化？簡述隨動(dòng)系統(tǒng)的定義，并比較隨動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的異同點(diǎn)。答：位置隨動(dòng)系統(tǒng)定義：輸出以一定精度復(fù)現(xiàn)輸入的自動(dòng)控制系統(tǒng)。位置隨動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)均是反饋控制系統(tǒng)，即通過對(duì)系統(tǒng)的輸出量和給定量進(jìn)行比較，組成閉環(huán)控制，因此兩者的控制原理是相同的。調(diào)速系統(tǒng)的給定量是恒值，系統(tǒng)的抗擾性能要求高。隨動(dòng)系統(tǒng)的輸入量是變化的，系統(tǒng)要求輸出響應(yīng)快速性、靈活性、準(zhǔn)確性較高，隨動(dòng)性能為主要指標(biāo)。隨動(dòng)系統(tǒng)可以在調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)位置環(huán)位置環(huán)是隨動(dòng)系統(tǒng)的主要特征，在結(jié)構(gòu)上它比調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜一些。簡述隨動(dòng)系統(tǒng)中，為什么常常采用復(fù)合控制？答：隨動(dòng)系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)時(shí)，主要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)以及穩(wěn)態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差。同時(shí)，跟隨性能對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)是很重要的。由于以上性能指標(biāo)常常是相互制約的，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)若兼顧以上諸多方面是很困難的。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，常常首先考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能，設(shè)計(jì)出較為滿意的閉環(huán)系統(tǒng)，然后在閉環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加針對(duì)給定和擾動(dòng)的開環(huán)控制（前饋和順饋），即采用閉環(huán)和開環(huán)的復(fù)合控制。由于采用復(fù)合控制中的開環(huán)控制不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且順饋和前饋可以通過完全不變性和部分不變性提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)控制精度，降低誤差。因此，隨動(dòng)系統(tǒng)常常采用復(fù)合控制。試簡述PWM—M系統(tǒng)的調(diào)速原理。采用哪些措施，可以提高隨動(dòng)系統(tǒng)的快速性？簡述反饋控制系統(tǒng)的反饋控制規(guī)律。答：閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋控制規(guī)律有三個(gè)。一是閉環(huán)控制系統(tǒng)是依靠被調(diào)量偏差的變化實(shí)現(xiàn)反饋控制作用的。系統(tǒng)將被調(diào)量構(gòu)成負(fù)反饋利用其偏差重新控制系統(tǒng)，從而降低輸出的穩(wěn)態(tài)誤差；二是反饋控制系統(tǒng)能夠抵抗擾動(dòng)與服從給定。反饋控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它3對(duì)反饋環(huán)內(nèi)的前向通道的一切擾動(dòng)作用都能有效抑制，因?yàn)樽饔迷谇跋蛲ǖ赖娜魏螖_動(dòng)作用的影響都會(huì)被反映在被調(diào)量上，而被測速發(fā)電機(jī)檢測出來，通過反饋控制，減小它們對(duì)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的影響?？箶_性能是反饋控制系統(tǒng)最突出的特征。給定的變化被調(diào)量會(huì)立即隨之變化，不受反饋控制的抑制。三是系統(tǒng)精度依賴給定和反饋檢測精度。反饋控制系統(tǒng)對(duì)給定電源和被調(diào)量檢測裝置的擾動(dòng)無能為力，因此控制系統(tǒng)的精度依賴給定電源和反饋量檢測元件的精度。在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR和ACR各起什么作用？它們的輸出限幅值如何調(diào)整？答：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的作用：①使轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓Un*變化，穩(wěn)態(tài)無靜差；②對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用；③ASR輸出限幅值決定所允許的最大電流（2分工電流調(diào)節(jié)器ACR的作用：①對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用；②起動(dòng)時(shí)保證獲得允許的最大電流；③在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨給定電壓5*變化；④當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護(hù)作用，如果故障消失，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)正常。ASR的輸出限幅值Uim*=Idm/B，根據(jù)電機(jī)允許的最大電流Idm以及電流反饋系數(shù)口確定Uim*。ACR的輸出限幅值Uctm*大小取決于電動(dòng)機(jī)電樞電壓的限幅值。采用反并聯(lián)線路，a=B工作制配合控制的可逆調(diào)速系統(tǒng)，是否存在環(huán)流，為什么？閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些基本性質(zhì)？它能減少速度降落的實(shí)質(zhì)是什么？二、選擇題1、VC—M系統(tǒng)中，當(dāng)其他參數(shù)不變而增大主電路電感L時(shí)，其開環(huán)機(jī)械特性上連續(xù)區(qū)與斷續(xù)區(qū)的分界點(diǎn)將:（ ）A、左移 B、右移 C、不變 D、不確定VC—M系統(tǒng)中，當(dāng)控制角a增加時(shí)，其開環(huán)機(jī)械特性上連續(xù)段將：（）A、向上平移 B、向下平移 C、改變斜率 D、無變化VC—M系統(tǒng)中，對(duì)于同樣的控制電壓Uct和系統(tǒng)參數(shù)，當(dāng)電流Id由連續(xù)變?yōu)閿嗬m(xù)時(shí)，整流輸出電壓Ud0將：A、增大 B、減小 C、不變 D、不確定調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍定義為：（）A、D=n B、D=n.C、D=n D、D=n一TOC\o"1-5"\h\zmax omaxnomax n nmax n5、帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，如其他參數(shù)不變，增大電流取樣電阻Rs,堵轉(zhuǎn)電流Ibl將:（ ）A、增大 B、減小 C、不變 D、不確定有靜差調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不變時(shí)，其靜差率s與轉(zhuǎn)速的n0的關(guān)系是：（）A、no越高，s越小 B、no越低，越小 C、不能確定 D、n。與s無關(guān)帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，采用穩(wěn)壓二極管作為非線性元件，其穩(wěn)壓值應(yīng)等于：（ ）A、給定電壓U* B.BI C.BI D.BI -BIn abl dcr abldcr反饋控制系統(tǒng)又稱為（）A.開環(huán)控制系統(tǒng)B,閉環(huán)控制系統(tǒng)C.擾動(dòng)順饋補(bǔ)償系統(tǒng)D.輸入前饋補(bǔ)償系統(tǒng)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與電壓負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相比較，其缺點(diǎn)是：（）A、對(duì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁無能為力B、Ud的交流分量對(duì)系統(tǒng)有影響C、Ud的高電壓對(duì)系統(tǒng)不安全D、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜采用積分控制規(guī)律的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，如給定電壓Un*不變，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”增大，當(dāng)系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，反饋電壓Un將：（）A、增大 B、減小 C、不變 D、不確定位置隨動(dòng)系統(tǒng)的主反饋環(huán)節(jié)通常是（）A.電壓負(fù)反饋 B.電流負(fù)反饋 C.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋D.位置負(fù)反饋轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的電流調(diào)節(jié)器沒有以下哪種作用（）A、對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)及時(shí)抗擾作用B、啟動(dòng)時(shí)保證獲得允許的最大電流C、使電流跟隨給定電壓Ui* D、對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為了改變轉(zhuǎn)速，可以改變：（）A、放大器放大系數(shù)B、晶閘管控制角C、給定電壓D、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)E、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為了改變堵轉(zhuǎn)電流的大小，可以改變：（）A、放大器放大系數(shù),B、比較電壓Ucom&轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”D、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流、國電流反饋系數(shù)^15、帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，如改變比較電壓U受影響的是：（）A、空載轉(zhuǎn)速B、特性曲線的硬度C、截止電流D、堵轉(zhuǎn)電流E、特性曲線下垂段的陡度轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)加入電流截止負(fù)反饋后，可以：（）A、限制啟動(dòng)電流B、使系統(tǒng)靜特性更硬C、使啟動(dòng)過程更快口、使抗干擾性能更強(qiáng)E、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能不變帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，能改變其靜特性曲線下垂段陡度的參數(shù)是：（）A、給定電壓Un*B、電流反饋系數(shù)8C、放大器放大系數(shù),D、比較電壓UcomE、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”18、采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，如給定電壓U*不變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化，當(dāng)系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，nTOC\o"1-5"\h\z下述各量中發(fā)生變化的是：（ ）人轉(zhuǎn)速反饋電壓UnB、轉(zhuǎn)速nC、調(diào)節(jié)器輸出電壓UctD、整流器輸出電壓Ud0E、調(diào)節(jié)器輸入偏差信號(hào)^口19、采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，平均整流輸出電壓Ud0的大小取決于：（ ）A、給定電壓Un*B、積分時(shí)間常數(shù)口C、負(fù)載電流IdlD、整流裝置放大系數(shù)冷E、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流If20、VC—M系統(tǒng)的開環(huán)靜態(tài)速降決定于：（ ）A、整流器輸出電壓B、主回路總電阻C、主回路總電感D、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流E、負(fù)載電流21、在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，如給定電壓不變，僅改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，下述各量中，將要改變的是：（）A、轉(zhuǎn)速n B、放大器輸出電壓Ut C、整流輸出空載電壓Ud0D、轉(zhuǎn)速反饋電壓U E、調(diào)節(jié)器輸入偏差信號(hào)AUnn22、帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，如其他參數(shù)不變，僅改變電流反饋系數(shù)自受其影響而改變的量是：（ ）A、空載轉(zhuǎn)速n B、閉環(huán)靜態(tài)速降A(chǔ)n C、堵轉(zhuǎn)電流I0 cl ablD、截止電流I， E、靜特性曲線下垂段的陡度dcrTOC\o"1-5"\h\z23、采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，如電網(wǎng)電壓增高，其他參數(shù)不變，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)后，下述各量中保持不變的是：（ ）A、轉(zhuǎn)速nB、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)口C、整流裝置輸出空載電壓Ud0D、調(diào)節(jié)器輸出電壓UtE、調(diào)節(jié)器輸入偏差信號(hào)AU n "n24、采用PI調(diào)節(jié)器的帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)后，下面各等式中成立的是：（ ）A、n=0 B、Ud0=IablR C、Uct=0 D、Id=Iabl E、AUn=Un*25、采用PI調(diào)節(jié)器的電壓負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，如給定電壓不變，而負(fù)載改變，當(dāng)系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，保持不變的量是：（）A、轉(zhuǎn)速B、電壓反饋信號(hào)C、調(diào)節(jié)器輸出電壓口、整流裝置輸出端電壓E、調(diào)節(jié)器輸入偏差信號(hào)26、在下述調(diào)速系統(tǒng)中，能消除負(fù)載變化而產(chǎn)生的靜差的系統(tǒng)是：（ ）A、采用比例一積分調(diào)節(jié)器的帶電流截止負(fù)反饋的電壓負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)；B、采用比例調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)；C、采用積分調(diào)節(jié)器的電壓負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)；D、采用比例一積分調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。三、綜合題1、如圖1所示為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。若給定電壓Un*不變，調(diào)節(jié)電位器Rw2使反饋電壓Un饋電壓Un增加一倍。問:單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Rw1電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n怎樣變化？靜態(tài)轉(zhuǎn)速降如何變化？對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有什么影響？若系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，可調(diào)節(jié)哪些參數(shù)來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性？為什么？設(shè)“=口./n,Ks=Udo/Uct。畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并寫出其靜特性。解：1、調(diào)節(jié)給定電壓Un*及轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。均可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)Rw2實(shí)際是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"KKU* RI KKa/ 一（1分）。根據(jù)n=kL六- F，其中K=psC（1分）。當(dāng)反饋電壓Un增加一\o"CurrentDocument"C（1+K）C（1+K） /Cee e倍，即a增加一倍，轉(zhuǎn)速下降，約為原轉(zhuǎn)速的1/2（1分）。

1、靜態(tài)速降A(chǔ)n=Rd ,Rw2使Un增加一倍，即K增大一倍，靜態(tài)速降減小，如果K?1時(shí)，1、C(1+K)

e靜態(tài)速降是調(diào)節(jié)前的1。22、K增大，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性將會(huì)降低。3、4、可以調(diào)節(jié)Rw3,使放大器的放大倍數(shù)減小，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一 KKU*系統(tǒng)靜特性為：n=2、K增大，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性將會(huì)降低。3、4、可以調(diào)節(jié)Rw3,使放大器的放大倍數(shù)減小，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一 KKU*系統(tǒng)靜特性為：n=psnRI——dC(1+K) C(1+K)圖1所示為單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。調(diào)節(jié)器為P調(diào)節(jié)器。2、圖1單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖200圖2系統(tǒng)的靜特性150014501、在圖1圓圈中標(biāo)出相應(yīng)電壓的實(shí)際極性。2、已知系統(tǒng)的靜特性如圖2所示，求系統(tǒng)的靜差率S。3、若要求系統(tǒng)可直接啟動(dòng)，則圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作何變動(dòng)？4、欲使系統(tǒng)的靜特性如圖3所示，則圖1在結(jié)構(gòu)上作何變化。解：入U(xiǎn)n* 、Uct——+、Un—+2、s二三二1500-1450=25%n 2000min3、系統(tǒng)加電流截止負(fù)反饋，或加電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。4、系統(tǒng)的靜特性為水平線，系統(tǒng)為無差系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR采用PI調(diào)節(jié)器。3、某一VC-M調(diào)速系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)為P=2.5kw,U=220V,Inom=15A,n=1500rpm,R=2Q,整流裝置內(nèi)阻R=1Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)為K=30,要求調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍D=20,靜差率s=10左。 s計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的靜態(tài)速降。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（3分）3、調(diào)整該系統(tǒng)，使當(dāng)給定電壓Un*=10V,轉(zhuǎn)速n=1000rpm,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？4、計(jì)算所需的放大器放大倍數(shù)Kp。5、如果改用電壓負(fù)反饋，能否達(dá)到題中所給的調(diào)速要求？若放大器的放大倍數(shù)不變，最大給定電壓為15V,在靜差率s=3。％時(shí)，采用電壓負(fù)反饋?zhàn)疃嗄軌虻玫蕉啻蟮恼{(diào)速范圍？解：1、首先計(jì)算電動(dòng)機(jī)的電磁時(shí)間常數(shù)Cenomnomnomnom「 220—15x2C= 1500=0.127(開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降為：AnopAnopIR-d-CeI(R+R)

d-a sCe15(2+1)0.127 ~354.3(rpmAnAnclAnclx8.33(rpm)調(diào)速要求所允許的靜態(tài)速降為：ns

nomD(1-s)1500x0.120x(1—0.1)圖1轉(zhuǎn)速負(fù)反饋靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖1、2、n1000103、閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)Kp（3分）A2、n1000103、閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)Kp（3分）Anop354.3—1= -1X41.58.33cl=KKa/CpKCeKae41.5x0.127 =17.630x0.01當(dāng)Un*=10V時(shí)，n=1000rpm,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為：4、AnR4、AnRa15x20.127x236(rpm)>8.33rpm改用電壓負(fù)反饋后，由于電動(dòng)機(jī)電樞電阻Ra造成的靜態(tài)速降已經(jīng)是：因此，達(dá)不到題中所給的調(diào)速要求。電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程為：KKU*RIKKU*RIRIn= p一s_r 1二― \ C(1+K)C(1+K)C其中，K=其中，K=KKY，而電壓反饋系數(shù)是u*nUd^5—x0.068220K=17.6x30x0.068X35.9電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)速降是sC(1+K)e+Rar)ICd

eAn=(0.127+x(1+35.9) 0.127)x15X239.4(rpm)1500x1500x0.3X2.7nom=An(1—s) 239.4x(1—0.3)即電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)最多能夠得到的調(diào)速范圍是D=2.74、如圖1所示為自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。調(diào)節(jié)器為P調(diào)節(jié)器。

圖1單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1、在圖1上。內(nèi)標(biāo)出電壓極性。2、調(diào)節(jié)哪些量可以改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速？3、^a=Un/n歷Udo/Uct。畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。4、當(dāng)給定電壓不變時(shí)，如果調(diào)整轉(zhuǎn)速反饋電位計(jì)RW2，使分壓減少，試問轉(zhuǎn)速n是升高還是降低？系統(tǒng)靜特性硬度會(huì)不會(huì)改變。5、當(dāng)放大器反饋電阻R1中串入電容后，這時(shí)測速發(fā)電機(jī)非線性會(huì)使轉(zhuǎn)速產(chǎn)生偏差嗎？5、圖1所示為單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。調(diào)節(jié)器為P調(diào)節(jié)器。圖1單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1、在圖1圓圈中標(biāo)出相應(yīng)電壓的實(shí)際極性。（3分）2、已知系統(tǒng)閉環(huán)速降△nl=2rpm,在調(diào)速范圍內(nèi)，最大的理想空載轉(zhuǎn)速n0=1500rpm,最小的理想空載轉(zhuǎn)速n0min=50rpm°c求系統(tǒng)的轉(zhuǎn)差率。mm An3、要求系統(tǒng)可直接啟動(dòng)，則圖1所示的結(jié)構(gòu)作何變動(dòng)？4、欲使系統(tǒng)在電網(wǎng)波動(dòng)下，其擾動(dòng)幾乎不反映到轉(zhuǎn)速上，圖1在結(jié)構(gòu)上又應(yīng)如何變化？（3分）5、欲使系統(tǒng)的靜特性如圖2所示，則圖1在結(jié)構(gòu)上作何變化。解：1、Un* 、Uct +、Un + （3分）；2、s=-=2_=4% （3分）n50

0min3、系統(tǒng)加電流截至負(fù)反饋，或加電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。4、系統(tǒng)加電流負(fù)反饋，構(gòu)成轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。5、系統(tǒng)的靜特性為水平線，系統(tǒng)為無差系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR采用PI調(diào)節(jié)器。6、某一VC-M調(diào)速系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)為P=2.5kw,U=220V,Inom=15A,n=1500rpm,R=2Q,整流裝置內(nèi)阻R=1Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)為K=30,要求調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍D=20,靜差率s=10%。 s計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的靜態(tài)速降。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。3、調(diào)整該系統(tǒng)，使當(dāng)給定電壓U*=10V,轉(zhuǎn)速n=1000rpm,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？4、計(jì)算所需的放大器放大倍數(shù)長；。（4分）解：1、先計(jì)算電動(dòng)機(jī)的CeC=UnomJInomRa=220-15義2=0.127①?min/r)en 1500nom開環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)速降為AIRI(R+R)15X(2+1),An=—d—=noma —= =345.33(r/min)opC C 0.127 ，ee滿足調(diào)速要求所允許的靜態(tài)速降為An=S=1500X0」=8.33(r/min)cl D(1-s) 20X(1-0.1)5、5、6、當(dāng)給定電壓Un*=10V，轉(zhuǎn)速n=1000rpm,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為-0.01(y?min/r)-0.01(y?min/r)a二-n穴一n= n n 10007、閉環(huán)系統(tǒng)的放大倍數(shù)為K-巴-1-衛(wèi)-1-41.54An 8.33cl四、設(shè)計(jì)題1、下圖所示為轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。采用三相全控橋晶閘管裝置供電。其基本數(shù)據(jù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：U=220V,I=15A,n=1500rpm,T=0.185s,Ra=1Q；晶閘管裝置：放大倍數(shù)K=60,內(nèi)阻1=0.50；電動(dòng)機(jī)過載系數(shù)入=1.2；濾波時(shí)間：T=0.002s，T=0.005s；速度調(diào)節(jié)器人5區(qū)輸出電壓的限幅值U=6V，額定轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的給定電壓U=8V,放大器的輸入電阻R°=40KQ。 i n*Un*Un雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1、如電流環(huán)已校正成典型I型系統(tǒng)，其阻尼系數(shù)"0.7。7,要求速度環(huán)校正后的系統(tǒng)靜特性如右圖所示，試問速度環(huán)應(yīng)校正為什么典型系統(tǒng)，速度調(diào)節(jié)器ASR應(yīng)為什么型式，計(jì)算速度環(huán)的參數(shù)。2、若電流環(huán)校正成典I系統(tǒng)，速度環(huán)校正成典口系統(tǒng)，計(jì)算當(dāng)負(fù)載為12A時(shí)，穩(wěn)態(tài)速度為n=1500rpm時(shí)的退飽和超調(diào)。3、ASR、人6口均采用帶限幅輸出的PI調(diào)節(jié)器，在額定負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行，如電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁突然斷開，系統(tǒng)是否重新穩(wěn)定？如穩(wěn)定，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的速度、電流是多少？解：1、依題意電流環(huán)為典I系統(tǒng)，其阻尼系數(shù)1=0.707,電流環(huán)為二階工程最佳參數(shù),亞1=g21》(丁習(xí)S+1),在轉(zhuǎn)速環(huán)中，電流環(huán)等效為一階慣性環(huán)節(jié)，電機(jī)中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，根據(jù)系統(tǒng)的靜特性，速度是有靜差的，因此，速度調(diào)節(jié)器ASR為比例調(diào)節(jié)器，沒有積分調(diào)節(jié)，速度環(huán)校正為典I系統(tǒng)。三相全控橋晶閘管整流電路的失控時(shí)間TS=0.0017s,又Toi=0.002s。R=Ra+Rs=1+0.5=1.5(。)，CeXUnom-LomRa)/nnom=(220-15x1)/1500=0.137(V/rpm)%=TS+Toi=0.0037s,Tn=qn=2Qi+Ton=0.0124s,a=Un/nnom=8/1500=0.0053(V/rpm),p=Uix/入1nom=6/1.2x15=0.333(V/A),KN=Kn?a?R/B?Ce?Tm=1/2Tn所以Kn=B?Ce?Tm/2Tn?a?R=0.333x0.137x0.185/2x0.0124x0.0053x1.5=42.8故Rn=Kn?R0=42.8x40=1712(k。)2、△n=1nomR/Ce=15x1.5/0.137=164.2(rpm)a%=81.2%x2(入-12/15〉Twn?an/(Tm?ns)=0.812x2x(1.2-12/15)x0.0124x164.2/(0.185x1500)=0.0047=0.47%3、電動(dòng)機(jī)突然失磁時(shí)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性，〃UIR、，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有上升的趨勢。但由于電動(dòng)

n-d0CG+K)e

TOC\o"1-5"\h\z機(jī)有剩磁，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T=C中I突減，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將下降，轉(zhuǎn)速e md偏差增加，速度調(diào)節(jié)器的輸出U*增大，電樞電壓Ud0增大，抑制轉(zhuǎn)速的下降，但是負(fù)載轉(zhuǎn)矩始終大于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速偏差的較長時(shí)間的存在，使ASR限幅，電流也將到達(dá)增大電流Idm,最終轉(zhuǎn)速下降到零，即n=0,且電樞電壓U=IR。 "d0dm2、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)采用三相橋式整流電路。其基本數(shù)據(jù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：P=13kw,U=220V,I=70A,n=1000rpm,電樞內(nèi)阻R=0.22Q,允許過載倍數(shù)入？1.5；主回路：電樞回鬻總電阻R=o0.47Q; a整流裝置：整流裝置放大倍數(shù)K=35,晶閘管滯后時(shí)間Ts=0.0017s；電流濾波時(shí)間T=0.002s,轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Ts=0.01s；電磁時(shí)間常數(shù)T=0.0294s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)To=0.103s；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U*=8V,最大轉(zhuǎn)速給定U*=8V；調(diào)節(jié)器輸入電阻R=40kQ。系統(tǒng)調(diào)速范圍D=10。 'm nm要求系統(tǒng)無靜差，電流超調(diào)量。％W5%；空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的速度超調(diào)。％W10%。試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，畫出其電路圖，并計(jì)算Ri、。參數(shù)。 n設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，并計(jì)算其參數(shù)。計(jì)算空載啟動(dòng)到最低速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。RC解：1、RC取電樞電流的最大值為：1dm二入1dnom=1.5x70=105A。ACR為PI調(diào)節(jié)器，U=§=0.076(VJI105 'Adm將電流環(huán)的小慣性環(huán)節(jié)近似處理為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，使Tzi=Ts+Toi=0.0017+0.002=0.0037(s)電流環(huán)傳遞函數(shù)：Wobj(s)=—a__E^ xRt+1Ts+1)?? l調(diào)節(jié)器ACR的傳遞函數(shù)：

W(W(S)=ACRKGs+1)

i i

Tsi由電流超調(diào)5％45%要求可知，電流環(huán)應(yīng)設(shè)計(jì)成“二階工程最佳參數(shù)"，ai%=4.3%45%此時(shí)，電流環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)=KI/S?(1+TS),其中KI=1/2T,T=%,由于W⑸二WACR(s>Wobj(s)且使Ti=Tl=0.1s(以零點(diǎn)抵消大極點(diǎn))所以KI=pKsKi/TiR=1/2qiKi=TiR/2T^ipKs=TlR/2T^ipKsKi=0.0294x0.47v(2x0.0037x0.076x35)=0.702所以Ri=Ki-R0=0.702x40=28.08(k。)Ci=Ti/Ri=0.0294+(28.08x103)=1.05x10-6=1.05(pF)2、TZn=2T》+T=2x0.0037+0.01=0.0174(s)-0.205(V/rpm)U-1R-0.205(V/rpm)C-nom dnom—a- en 1000nom_U*

a_U*

a- nmnnom81000-0.008(V/rpm)R-R+R-0.22+0.47-0.69(Q)aS轉(zhuǎn)速環(huán)傳遞函數(shù)：W轉(zhuǎn)速環(huán)傳遞函數(shù)：Wobjn(s)aR 1PCTs(T+1)

em En由已知條件可知:速度環(huán)設(shè)計(jì)成典型三階系統(tǒng)。其調(diào)節(jié)器為：WASR(s)轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：Wn轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：Wn(s)=WASR(s>Wobjn(s)=aRK

~~ nPCTTemnTs+1s2T+1)En其中，Tn=hT.K_aRK?？紤]到典型三階系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，抗擾性能決定了系統(tǒng)性能指標(biāo)。nZnk- nNPCTTemnh=5時(shí)系統(tǒng)抗擾性能較好。因此，有Tn=hTZn=5x0.0174=0.087(s),又K-h+1，所以N2h2T2En

(h+1)PCT e-m2ha(h+1)PCT e-m2haRT工n(5+1)義0.076義0.205義0.1032義5義0.008義0.69義0.0174=10.02R=KR=10.02義40=400.4(kQ)nn0T0.087-n-- R40義1030-2.175義10-6(F)〃AC AnO%- max b3、退飽和超調(diào)： Cn*，當(dāng)h=5時(shí)，bAC_812%max—81.2%C

b此時(shí)，o%-ACmaxCb?26-z)△"max?-^Enn* TmAIR70義0.69-235An ——dnom-235maxC0.205AlC)2350.0174o%=81.2%x2xU.5—0)x x=0.0967x9.7%10000.1033、如下所示為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電流環(huán)方框圖。ACR為電流調(diào)節(jié)器。已知電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.1s,晶閘管滯后時(shí)間Ts=0.0017s電流濾波時(shí)間Toi=0.001s，整流裝置放大倍數(shù)Ks=60,電樞回路總電阻R=0.5Q,電流反饋系數(shù)0=0.064。試求，圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電流環(huán)方框圖1、將電流環(huán)校正為典I系統(tǒng)時(shí)，確定ACR的型式并寫出其傳遞函數(shù)。如電流超調(diào)。i%05%,計(jì)算ACR的參數(shù)Ri,Ci（其中R0=20kQ）。4、一個(gè)由三相零式晶閘管裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。其基本數(shù)據(jù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：P=60kw,U=220V,I=305A,n=1000rpm,C=0.2V/rpm。主回路電阻:“=0.18。/。系統(tǒng)調(diào)速范圍D=100nom e晶閘管整流裝置放大倍數(shù)：K=30o電磁時(shí)間常數(shù)：T=0.012s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)：T=0.12s。電流環(huán)濾波時(shí)間：lT=0.0025s,轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時(shí)間常數(shù)：T=0.0141so額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓U*=15V,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U*=12V。1、確定電流反饋系數(shù)目和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”，假定起動(dòng)電流限制在300A以內(nèi)； im2、系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：無靜差；電流超調(diào)量。i%05%；起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的速度超調(diào)。n%W1。％。試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，畫出其電路圖并計(jì)算Ri、。參數(shù)；調(diào)節(jié)器輸入回路電阻R0=40kQ。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，并計(jì)算其參數(shù)；計(jì)算最低速起動(dòng)時(shí)的超調(diào)量；計(jì)算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間。解：1、 由于ASR的飽和輸出電壓為12V,即電流環(huán)最大給定電壓Uim*=12V,又限制了起動(dòng)電流

在300A內(nèi)，所以電流反饋系數(shù)為：P-幺P imIdmU*imIdm呆=0.04nmnmaxU*15nmnnom1000=0.015因?yàn)轭~定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓（Un*）U*imIdm呆=0.04nmnmaxU*15nmnnom1000=0.0152、為了保證電流超調(diào)量。i%45%,穩(wěn)態(tài)無靜差，且電流環(huán)的對(duì)象為雙慣性型，應(yīng)將電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)，因此，電流調(diào)節(jié)器ACR采用PI調(diào)節(jié)器，其電路圖如圖2所示。siK(TssiK(Ts+1)—i-Tsi其傳遞函數(shù)為：卬(s)=ACR根據(jù)將電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)，且超調(diào)量。1%45%的要求，應(yīng)選電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)為：V=Tl=0.012s其中，q二T其中，q二Ts,TRi2TEi＋ToiTs觸發(fā)整流裝置的滯后時(shí)間，對(duì)于三相零式電路，^=0.0033sq=Ts+Toi=0.0033+0.0025=0.0058(s)TR

~—i

TR

~—i

2PKT0.012x0.182x0.04x30x0.0058x0.155所以 Ri=K所以 Ri=Ki-Ro=0.155x40=6.2(kQ)取6.2KQ0.012=-i-= iR6.2x103取2"C0ii4TC0ii4Tr0i04x0.002540x103=0.25(RF)取0.25"3、為保證系統(tǒng)無靜差，速度調(diào)節(jié)器ASR也應(yīng)采用如圖2所示的PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：K(Ts+1)W(s)=-n n ASR Tsn

這樣選擇調(diào)節(jié)器后，速度環(huán)中有2個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此，將速度環(huán)校正成典型口型系統(tǒng)，且取中頻寬h二5，于是速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)為:Tn=hTTn=hTIn其中,TIn=20+T=2X0.0058+0.0141=0.0257(s)Tn=5x0.0257=0.1285s轉(zhuǎn)速環(huán)傳遞函數(shù)：Wobjn(s)二pCTsT+1)

em轉(zhuǎn)速環(huán)傳遞函數(shù)：Wobjn(s)二pCTsT+1)

emEn轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：Wn(s)=WASR(s>Wobjn(s)=aRKs2T+1)emnaRKh+1npCTTemn(h+1)pCT2h2T2En2haRT2haRTEn(5+1)x0.04x0.2x0.12n2x5x0.015x0.18x0.0257X8.3=KR=8.3x40=332(kQ) 取330K。n00.1285=-n-=R=KR=8.3x40=332(kQ) 取330K。n00.1285=-n-=R 330x103=0.4義10-6(F)=0.4nF取0.4時(shí)n4T0nR04x0.014140x103=1.41(RF)取3x0.47"4、轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào):?Ano%=max

n n*，當(dāng)h=5時(shí)，些max=81.2%IRTo%=81.2%?2—dm—?-n￡rr

Cn*TemIRTx2xdmm—?—EnTm-dm Cn*e因此，起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的速度超調(diào)量為:300x0.180.02570.2x1000 0.12o%=81.2%x2x x =0.2x1000 0.12滿足所提性能指標(biāo)的要求。最低速起動(dòng)時(shí)速度超調(diào)量為：o%=81.2%o%=81.2%x2xn300x0.18 x0.2x1000.02570.12=94%x0.44(sx0.44(s)CTn_0.2x0.12x1000t—emnom—qRI 0.18x300dm

5、如下圖所示為一個(gè)由三相全控橋晶閘管裝置供電的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。直流電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)為：Unom=220V,1nom=40A,n=3000rpm。整流裝置放大倍數(shù)K=50,電流允許過載倍數(shù)入=2,電樞回路總電阻R=0.76；電樞回路電感為L=0.007H,電流環(huán)濾波時(shí)間T=0.0023s,若速度的最大給定電壓、速度調(diào)節(jié)器輸出限幅值均為10丫。放大器的輸入電阻Fo=20KQ。試回答：0調(diào)節(jié)哪些量可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？電流反饋系數(shù)8和速度反饋系數(shù)”為多少？若電動(dòng)機(jī)在高速下堵轉(zhuǎn)（n=。），試計(jì)算主回路整流電壓UdO,速度調(diào)節(jié)器ASR輸出Ui*,電流調(diào)節(jié)器ACR輸出Uct以及反饋電壓Un、Ui的值。畫出電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，為了使電流超調(diào)。i%=4.3%,電流調(diào)節(jié)器應(yīng)采用什么形式，電流環(huán)的剪切頻率是多少？若調(diào)節(jié)器本身放大倍數(shù)提高，。i%變化趨勢如何？系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),勵(lì)磁突然失去勵(lì)磁,系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。此時(shí),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是否變化？解：1、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定電壓Un*，或轉(zhuǎn)速的反饋系數(shù)。均可改變轉(zhuǎn)速。2、U*a二一n-2、U*a二一n-nnom10L=0.00333000(V/rpm);U* i-IdmU* i X?Inom102x40=0.125(V/A)3、U=Cn+IR=IR=2x40x0.7=56Vd03、U*=U*=10ViimU=Ud0=—=1.12VcK50sUn=an=0Ui=Ui*=10V4、電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖為：雙閉環(huán)電流環(huán)簡化的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖

雙閉環(huán)電流環(huán)簡化的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器。（2分）oi%=4.3%時(shí)，3/KI二，。' 2TEiT=T+T=0.0023+0.0017=0.004s?！? =—1 =1251）（1分）2*0.0043.=12TEi提高電流調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)，將使。i%增大。5、電動(dòng)機(jī)突然失磁時(shí)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性， u—/火，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有上升的趨勢。但由于電n= d0~C（1+K）e動(dòng)機(jī)有剩磁，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T=C①I突減，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將下降，轉(zhuǎn)速emd偏差增加，速度調(diào)節(jié)器的輸出Ui*增大，電樞電壓Ud0增大，抑制轉(zhuǎn)速的下降速度，但是負(fù)載轉(zhuǎn)矩始終大于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速偏差的較長時(shí)間的存在，使ASR限幅，電流也將到達(dá)增大電流Idm，最終轉(zhuǎn)速下降到零，即門=0，且電樞電壓U=IR。d0dm6、（本大題共5小題，共25分）在一個(gè)由三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系中，已知直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：PN=60kw,UN=220V,IN=308A,n=1000r/min,電動(dòng)勢系數(shù)C=0.196V?min/r,主回路總電阻r'=0.18Q,，整流裝置放大倍數(shù)K=35,電磁時(shí)間常數(shù)T=0.012s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)T=0.1a2s,電流反饋濾波時(shí)間T=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)T=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓（U*）N=10V：調(diào)節(jié)器ASR、ACR飽和輸出電壓U*=8V,U=6.5V。系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：穩(wěn)態(tài)無靜差，調(diào)速范圍D=10。電流超調(diào)量。/^5%空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的速度超調(diào)量o%W10%。試求：1、確n定電流反饋系數(shù)8（設(shè)啟動(dòng)電流限制在1.5IN以內(nèi)）和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”。（3分）2、設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器ACR，計(jì)算其參數(shù)Ri、Ci、C：。畫出其電路圖，調(diào)節(jié)器輸入電阻R0=40kQ。（8分）3、設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR,并計(jì)算其參數(shù)口、C、C。（R0=40kQ）（6分）4、計(jì)算電動(dòng)機(jī)帶40%額定負(fù)載啟動(dòng)到最低速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。。（5分）5、計(jì)算空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)時(shí)間ts。（3分） n解：1、取電樞電流的最大值為：1dm=Mdnom=1.5x308=462AU*iU*im=Idm8462=0.017? （U*） 10a= n-N= =0.01（V/rpm）n 1000N3、3、4、考慮到電流穩(wěn)態(tài)無靜差，且電流環(huán)跟隨性好，ACR應(yīng)設(shè)計(jì)為PI調(diào)節(jié)器。觸發(fā)整流電路采用三相零式電路，因此，Ts=0.0033s將電流環(huán)的小慣性環(huán)節(jié)近似處理為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，使q=Ts+Toi=0.0033+0.0025=0.0058(s)電流環(huán)對(duì)象傳遞函數(shù)：Wobj(s)PKWobj(s)R(T+1)sTs+1)

￡i l調(diào)節(jié)器ACR的傳遞函數(shù):WACR(s)=KGs+1)ACR iiTsi由電流超調(diào)5％45%要求可知，電流環(huán)應(yīng)設(shè)計(jì)成“二階工程最佳參數(shù)"，ai%=4.3%<5%此時(shí)，電流環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)=KI/S?(1+TS),其中KI=1/2T,T=qi,由于W⑸二WACR(s>Wobj(s)且使Ti=Tl=0.015s(以零點(diǎn)抵消大極點(diǎn))所以K=PKski=上TOC\o"1-5"\h\ziTR 2T\o"CurrentDocument"i ￡iKi=TiR/2T^ipKs=TlR/2T^ipKsTR TRk= i- - 1--i 2TPK 2TPK￡i s ￡i sk_tRk k_tRk i——i2TPK

￡is0.012x0.182x0.0058x0.017x35-0.31所以Ri=Ki-R0=0.31x40=12.4(k。)Ci=Ti/R0=0.012v(40x103)=0.3x10-6=0.3(")3、T、n=2TJT0n=2*0.0058+0.015=0.0208(s)轉(zhuǎn)速環(huán)傳遞函數(shù)：Wobjn(s)二PCTs(T+1)

em En由已知條件可知:速度環(huán)設(shè)計(jì)成典型三階系統(tǒng)。其調(diào)節(jié)器為：WASR(s)二K(Ts+1)

nnTs

n轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：Wn(s)=WASR(s>W。(s)=aRKn__ts+1PCTts2(T+1)emn En其中，Tn二h%，KNaRK"。考慮到典型三階系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，抗擾性能決定了系統(tǒng)性能指標(biāo)。而~nPCTtemnh=5時(shí)系統(tǒng)抗擾性能較好。因此，有xn=hTZn=5x0.0208=0.104(s),，所以2h2T2En(h+1)PCT(5+1)x0.017x0.196x0.12em2haRTEn2x5x0.01x0.18x0.0208=6.4=KR=6.4x40=256(kQ)TC=

nR0n00.10440x103=2.6x10-6(F)“ACAn

o%=——max b4、退飽和超調(diào)： Cb n*當(dāng)h=5時(shí)AC……

max=81.2%Cb?ACo%=—-max此時(shí)， CbmaxT~^EnTm入=1.5Anmax,z=40%=0.4,

IR308x0.18dno>mCe0.196=283(rpm)n^=nN/D=1000/10=100(rpm)o%%=81.2%x2x((1.5-0.4)x型3x”迎.=0.876=87.6%100 0.125、啟動(dòng)時(shí)間主要由恒流升速時(shí)間t5、啟動(dòng)時(shí)間主要由恒流升速時(shí)間t和退飽和的過渡過程時(shí)間（恢復(fù)時(shí)間t）組成。-0.01qdn=(I—I)—=(九I—0)—=nN-dtdmdlCTNCTtem emqcCTn0.196義0.12x1000t=。mN= =0.283（d）qR九I 0.18x1.5x308Nh=5時(shí)，tv=8.8Tzn因此，從空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間ts=tq+tv=tq+8.8%ts=0.283+8.8X0.0208=0.466（s） " ”7、在一個(gè)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR、電流調(diào)節(jié)器ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。（本大題有4小題，共25分）1、在此系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)最大值Unm*=15V時(shí)，n=nN=1500rpm,電流給定信號(hào)最大值Uim*=10V,允許最大電流1dm=30A,電樞回路總電阻R=2Q,晶閘管整流裝置放大倍數(shù)：Ks=30,電動(dòng)機(jī)額定電流IN=20A,電動(dòng)勢系數(shù)4:0.128V?min/r,現(xiàn)系統(tǒng)在Un*=5V,IdL=20A時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行，求此時(shí)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n=?ACR的輸出電壓Ut=? n2、當(dāng)系統(tǒng)在上述情況下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)突然失磁（中=0）,系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？試分析并說明之。若系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來，則穩(wěn)定后n=?U=?U*=?U=?Id=?Ut=?3、該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型□型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且按乂迪準(zhǔn)則選擇參數(shù)，取中頻寬h=5,已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)下2=0.05s,求轉(zhuǎn)速環(huán)在跟隨給定作用下的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計(jì)算放大系數(shù)及各時(shí)間常數(shù)。（8分）2n4、該系統(tǒng)由空載（IdL=0）突加額定負(fù)載時(shí)，電流Id和轉(zhuǎn)速n的動(dòng)態(tài)波形是怎樣的？已知機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.05s,計(jì)算其最大動(dòng)態(tài)速降^nmax和恢復(fù)時(shí)間tv。解：1、因?yàn)轭~定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓Unm*=15V,所以轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為：U U* 15a=nm-=nm-- n n 1500NNU*=5V時(shí)，n=U/an=5/0.01=500rpm,「_Cn+IRTOC\o"1-5"\h\zU—e dLct KsU—0.128x500+20x2-3.47(V)ct 302、電動(dòng)機(jī)突然失磁（中=0）,由于電動(dòng)機(jī)一般有剩磁，系統(tǒng)轉(zhuǎn)速將上升，有飛車趨勢。轉(zhuǎn)速偏差出現(xiàn)負(fù)值且數(shù)值大，ASR反向限幅，即電流給定最大，電流將現(xiàn)制動(dòng)電流，依據(jù)轉(zhuǎn)矩方程，首先抑制轉(zhuǎn)速的上升,在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)速將下降,并最終至0值。此時(shí)，轉(zhuǎn)速為零，ASR飽和，ASR輸出限幅，即，Ui*=10V，電樞電流Id=1dm=30A。電樞電壓口:1小=30*2=60（V） 1 mn=0Un=0Ui*=10VU=U*=-10VId=Idm=30AUt=Ud/Ks°'=(0+30X2)/30=2(V)3、3、轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：K、Vs+1)W(S)=—Nn VnS2T+1)工n4、系統(tǒng)由空載到額定負(fù)載時(shí)，理想的n、i(1分)波形如右圖所示，N為電流i,C為轉(zhuǎn)速n的波形此過程為加載抗擾動(dòng)過程，與系統(tǒng)采用帶限幅Pi調(diào)節(jié)器啟動(dòng)時(shí)，穩(wěn)速階段的退飽和過程類似，一個(gè)是加載，一個(gè)是卸載。當(dāng)h=5時(shí)，旺叱=81.2% ,t=8.8T=8.8TC v ￡nb此時(shí)，C=2NKT,AC =Anb 2 max maxR2N=I—I=I(I=0)=20A,K=-^-= 2 =312.5，NdLNdL 2cT0.128x0.05emT=T=0.05s￡n所以，An=81.2%C=81.2%x2x20x312.5x0.05=507.5(r/min)max bt=8.8x0.05=0.44(s)v3-10(p95)解、1、電流反饋系數(shù)：P=Um==0.0088V/；)I1.5x760 ，AdmU* 10轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：a=—=—=0.027V/rPm)n375N電流環(huán)時(shí)間常數(shù)：T=T+T=0.002+0.0017=0.0037(s)￡i ois電流環(huán)傳遞函數(shù)：1W7S)=i2Ts(Ts+1)￡i￡iln=2T^i+T12x0.0037+0.02=0.0274(s)轉(zhuǎn)速環(huán)傳遞函數(shù)：W(s)=aR 1objn PCTs(T+1)em ￡naRKts+1PCTTs2(T+1)

emn En轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：卬⑸二卬⑸卬(s)=N ASR obj其中，T=hT,aRKts+1PCTTs2(T+1)

emn En轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：卬⑸二卬⑸卬(s)=N ASR obj其中，T=hT,Kn Zn NaRKn~nPCTTemn考慮到典型三階系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，抗擾性能決定了系統(tǒng)性能指標(biāo)。而h=5時(shí)系統(tǒng)抗擾性能較好。因此，有Tn=hTzn=5X0.0274=0.137(s),又K=h+1，所以N 2h2T2En叱(h+1)PCT(5+1)x0.0088x1.82x0,112…K- em- -10.4n 2haRT 2x5x0.027x0.14x0.0274EnR-KR-10.4x40-416(kQ)nn0TC-—n--

nR0.13740x103-3.425x10-6(F)“AC Ano%---max b-退飽和超調(diào)： Cn*，當(dāng)h=5時(shí)，ACmax=81.2%Cbo%此時(shí)，AC /. )AnT max?21人一Z/ max?—EnC n*Tbm入=1.5,z=0AnmaxIRT—C760x0.14182-