運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)思考題和課后習(xí)題答案

答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速答：直流PWM變換器基本結(jié)構(gòu)如圖，包括IGBT和續(xù)流二極管。三相交流電控制脈沖占空比，來調(diào)節(jié)直流PWM變換器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流），的脈波數(shù)，通常也不會(huì)超過20，故直流PWM變換器時(shí)間常數(shù)2-6直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會(huì)產(chǎn)生答：為電動(dòng)機(jī)提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會(huì)使電動(dòng)機(jī)在電樞電壓瞬時(shí)值為子開關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電壓2-9在晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低？如果測(cè)速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無克服這種？（變給定電壓能改變轉(zhuǎn)速。因?yàn)楦淖冝D(zhuǎn)速反饋系數(shù)則改變實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋電壓，而積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓△U=0時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出電壓答：因?yàn)榉e分調(diào)節(jié)器能在電壓偏差為零時(shí)仍有穩(wěn)定的控制電壓了比例調(diào)節(jié)器必須要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一應(yīng)為一個(gè)恒定的積分終值。它取決于輸入偏差量在積分時(shí)間因此若給點(diǎn)電源發(fā)生偏移，或者測(cè)速發(fā)電機(jī)精度受到影響而使反電網(wǎng)電壓Ud。（3）電樞電阻Ra。作用，只有等到下一個(gè)自然換向點(diǎn)t3時(shí)刻到來時(shí)，控制電壓才正電壓的另一對(duì)晶閘管在觸發(fā)延遲角α2后導(dǎo)通。t3-t2即為失管對(duì)過電壓過電流的敏感性導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行不可靠性。整對(duì)其門極的移相觸發(fā)控制的可控性導(dǎo)致的低功率因數(shù)性。作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流通路。17-182-7調(diào)速時(shí)一般以電動(dòng)機(jī)的（額定轉(zhuǎn)在新的機(jī)械特性下工作。因此閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)上就是無數(shù)開環(huán)機(jī)械特性）；2-18為什么積分需限幅？答：若沒有積分限幅，積分項(xiàng)可能很大，將產(chǎn)生較n0`=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(1+K))。2.V-M調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性方程：n=(Ud0-6.閉環(huán)靜特性與開環(huán)靜特性：ncl=(Ud0cl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K))nop=(Ud0op-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce7.調(diào)速范圍，靜差率和額定速降之間的關(guān)系式（開環(huán)和閉環(huán)）：D_=(n_)(s/(1-s))(△ncl=△nop/(1+K)）8.轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的K定速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：5.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.有變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)各工作狀態(tài)下的電壓和電是一個(gè)線性漸增的斜坡擾動(dòng)量，而電流閉環(huán)采用的PI答：電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓ASR迅速達(dá)到飽和，又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由于轉(zhuǎn)軸堵死無法提升，故ACR無法3-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增加轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)α,系轉(zhuǎn)速n減?。晦D(zhuǎn)速n減小，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，遇到下列3-7轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)3-9從下述五個(gè)方面來比較轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)）（速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，此時(shí)轉(zhuǎn)速起主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到Idm時(shí)，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為飽和輸出4-1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí)控制方式雖然改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的，量U、電流相量I等，用于分析三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工義的空間矢量us、is與相量有何區(qū)別？在必須使Ud/ω1為常數(shù)，這意味著在變頻的同時(shí)必須調(diào)節(jié)直流電壓U）（6-5為什么說異步電動(dòng)機(jī)的三相原始數(shù)學(xué)模型不是物理對(duì)象最：（6-7三相繞組可以用（互相獨(dú)立的兩相正交對(duì)稱繞組）等效代替，6-9異步電動(dòng)機(jī)通過坐標(biāo)變換簡(jiǎn)化其數(shù)學(xué)模型時(shí)，），），D=mx/nmin=1485/135=112)靜差率s=nw/0=15/150=10%w=60kw,uw=220v,lw=305A.ny=1000r/min，主電路總電阻R=0.18N(2)Sw=w/0=274.5/1000+274.5)=21.5%比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù)kp=2、晶閘管裝置放大系數(shù)、反饋系數(shù)γ=0.7。d？（解1）ua=K,K,U/1+K,K,)=2×15×8./1+2×I5×0.7)=12V(3)U=ua1+KPK,)/KPK,=I2×(1+2×I5X035)/(2×I5)=4.6V10=1500×2%/nw×98%nw=1500×2%/98%×10=3.06r/minr/min，電樞電阻Ra=1.5Ω,電樞回路電抗器電阻RL=0.8Ω,整流裝置內(nèi)阻y="w/(D(1-s))=1500×10%/(20*90%)=8.33r/min1500=[35.955×15/α(1+35.955)]-[12.5×33/(0.134(1+35955))],臨界截止電流，應(yīng)該選用多大的比較電壓和電流反饋采解1）IN≤2IW=25A，IW≥l.2IW=15A,um=15×1.5=22.5VC.=0.134V/rpmIW=156A，r/min，=1.5Ω,整流裝置內(nèi)阻=1Ω,電樞回路電抗ce=(220-15.6×1.5)/1500=0.131vmin/r2.13旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024，倍頻系數(shù)4，高頻時(shí)鐘脈沖頻率，旋轉(zhuǎn)編碼器輸和時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大值。n=1500r/min時(shí)，Iic,電樞回路總電阻=1.5Ω,設(shè)U=U=U=8V，電樞回路最大電流=40A,電力電子變換器的放大系數(shù)=40。試求：（1）電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)C。（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的值。2)um=E+IaR2=CW+IaR=40A*I.5Ω=60V增加到70A時(shí)，試問1）ui應(yīng)如何變化2）應(yīng)如何變化3）U值c2)要有所增加。3)U取決于電機(jī)速度和負(fù)載大小。因?yàn)镃3.5某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。已知時(shí)間常數(shù)T=0.1s,要求階躍響應(yīng)超調(diào)量r(2)上升時(shí)間t,=3.3T=0.33S如要求，查表3-1則應(yīng)取,t,=2.4T=2.4*0.1=0.24s個(gè)無靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量σ%≤5按線性系統(tǒng)考慮）。試對(duì)。求校正為典型Ⅱ型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量σ%≤30％（按線性系統(tǒng)考,對(duì)照典型Ⅱ型系統(tǒng)，t=hT=8*0.02=0.16s，倍數(shù)K=35。電磁時(shí)間常數(shù)=0.012s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)=0.12s,電流反饋濾波時(shí)s間常數(shù)=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓解1）β=um/Im=8V/(1.1*IW)=8V/339A=0.0236V/Aα=101000=0.01wminrc),=Ti+T,=0.0025+0.00333=0.00583s,電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:=T=0.012s,選KTU=0.5,k/=0.5/u=85.76s1,R=KR=0.224×40K=8.96K,取9K.則1/K1=21,=2×0.00583=0.01166b)Tm=0.015s=2×72.2%×1.1×(308×0.18/0.196×1000)×(0.02666/0.12)=9.97%<10%0%=2×72.2%×.1-0.4)×(308×0.18/0.196×100)×(0.02666/0.12)=63.5%環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K=75,電磁時(shí)間常數(shù)T=0.031s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)T=0.112s,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)T=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)T=0.02s。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入in（2）計(jì)算電流環(huán)的截止頻率和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率，并考慮它們是否合理?電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：K,=K/TR/K,=136.24×0.031×0.14/75×0.00877=0.899I-1cc（4）該系統(tǒng)由空載(=0)突加額定負(fù)載時(shí),電流Id和轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)過程波形是怎樣的?已知機(jī)電時(shí)間常數(shù)T=0.05s,計(jì)算其最大動(dòng)態(tài)速降和恢復(fù)時(shí)間。m2)在上述穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)突然失磁(Φ=0）則電動(dòng)機(jī)無電動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速迅速下降到零，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快達(dá)到飽和，要U*i=U*im=10，Ui=U*i=10“0”表示上橋臂關(guān)斷，共有幾種開關(guān)狀態(tài)，寫出其開關(guān)函數(shù)。根據(jù)開關(guān)狀態(tài)寫Ud2ABCCUd2采用雙極性調(diào)制時(shí)，忽略死區(qū)時(shí)間影響，用“1”表示上橋臂開通，,0SCucSR0SCucUUUdd0dd2U U 2U 2U 2 2U U 2U 2Ud2U 2 2U 2U U 2 2U 2U U 2UU 2U 2U1ddd11ddd2u2321A(A(ej0)B(B(ejy)usuuuu,u負(fù)uΨ負(fù)uΨs2Ψs2Ψ負(fù)1ΨuΨΨus4s4s4uuus4s2s4uuus3s3s3,零矢量作用時(shí)間增加，所以插入零矢量可以協(xié)調(diào)輸出電t T0u2usπ2θ23t 0u1,,……,求變換后兩相靜止坐標(biāo)系中的電流和，分析兩相電兩相電流與三相電流的的頻率相同，兩相電流的幅值是三相電流的的倍，兩將上題中的兩相靜止坐標(biāo)系中的電流i和i變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流流矢量幅值與三相電流幅值的關(guān)系，其中解：兩相靜止坐標(biāo)