運動控制復(fù)習(xí)要點及答案.pdf

自動化 10 級運控復(fù)習(xí)（Z10101） 1 第一部分運動控制復(fù)習(xí)要點（IRON） 1、直流調(diào)速系統(tǒng)用的三種可控直流電源和各自的特點。P2 1)旋轉(zhuǎn)變流機組用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調(diào)的直流電壓。 2)靜止式可控整流器用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。 3)直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器用恒定直流電源或不控整流電源供電， 利用電力電子開關(guān) 器件斬波或進行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。 2.電流連續(xù)和斷續(xù)時，V-M 系統(tǒng)機械特性的差別，電流斷續(xù)有何不良影響。P9 1）當電流連續(xù)時，特性還比較硬；斷續(xù)段特性則很軟，而且呈顯著的非線性，理想空載轉(zhuǎn)速 翹得很高。 2）電流斷續(xù)給用平均值計算描述的系統(tǒng)帶來一種非線性因素，也引起機械特性的非線性，影 響系統(tǒng)的運行性能。 3、直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)靜特性和開環(huán)機械特性的聯(lián)系和區(qū)別（畫圖分析） 。P2324 a、 閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)特性可以比開環(huán)系統(tǒng)的機械特性硬很多； b、閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率比開環(huán)系統(tǒng)小得多； c、如果所要求的靜差率一定，則閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào) 速范圍。 d、要取得上述三項優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器。 4、電流截止負反饋及其作用。P28 當電流大到一定程度時才出現(xiàn)的電流負反饋叫做電流截止負反饋，簡稱截流反饋。 作用：限流保護，即解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)啟動和堵轉(zhuǎn)時電流過大的問題。 5、比例調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器、比例積分調(diào)節(jié)器各自的控制規(guī)律和特點。 比例調(diào)節(jié)器：a、Uc=KpUn 輸出信號與偏差信號成比例；有差調(diào)節(jié)。b、能迅速響應(yīng)控制作用。 積分調(diào)節(jié)器：a、輸出信號的速度與偏差信號成正比。b、無靜差調(diào)速。 比例積分調(diào)節(jié)器：a、穩(wěn)態(tài)精度高，動態(tài)響應(yīng)快；b、比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最 終消除穩(wěn)態(tài)偏差。 （控制規(guī)律即公式） 6、無靜差調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系。P43 無靜差調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算很簡單，在理想情況下，穩(wěn)態(tài)時 Un= 0，因而 Un =Un*=*n， n 0O Id Id1 Id3Id2Id4 A B C A D 閉環(huán)靜特性 開環(huán)機械特性 圖1-26 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)機械特性的關(guān)系 Ud4 Ud3 Ud2 Ud1 自動化 10 級運控復(fù)習(xí)（Z10101） 2 即 max * maxn n U =（ 1-66 ） ，為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)（V.min/r） ，Nmax 為電動機調(diào)壓時的最高轉(zhuǎn)速（r/min） ， U*nmax 為相應(yīng)的最高給定電壓（V） 。 圖1-49 無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（Id ，轉(zhuǎn)速上升；當 Eadd +snTIEEs eradd0r1 。使得 add0r2add0r1 EEsEEs+=+ ， 有 21 ss ，轉(zhuǎn)速下降。 2、Er 與 Eadd 反相:同理可知，若減少或串入反相的附加電動勢，則可使電動機的轉(zhuǎn)速降低。 所以，在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子側(cè)引入一個可控的附加電動勢，就可調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。 40、簡化的電氣串級調(diào)速系統(tǒng)基本組成原理圖及其基本原理。P223224 工作原理：1、串級調(diào)速系統(tǒng)能夠靠調(diào)節(jié)逆變角實現(xiàn)平滑無級調(diào)速；2、系統(tǒng)能把異步電動機 的轉(zhuǎn)差功率回饋給交流電網(wǎng)， 從而使扣除裝置損耗后的轉(zhuǎn)差功率得到有效的利用， 大大提高了調(diào)速 系統(tǒng)的效率。 自動化 10 級運控復(fù)習(xí)（Z10101） 11 41、串級調(diào)速系統(tǒng)有哪幾種工作狀態(tài)（定子相序不變時） 。P220221 1、次同步轉(zhuǎn)速電動狀態(tài)； 2、反轉(zhuǎn)倒拉制動狀態(tài)； 3、超同步轉(zhuǎn)速回饋制動狀態(tài)； 4、超同步轉(zhuǎn)速電動狀態(tài)； 5、次同步轉(zhuǎn)速回饋制動狀態(tài)。 42、所有與基本原理密切相關(guān)的圖形要求能畫出原理圖。 第二部分課后作業(yè)題 1.4、某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負載下，最高轉(zhuǎn)速特性為 0max 1500minnr=，最低轉(zhuǎn)速特性為 0min 150minnr=，帶額定負載時的速度降落15min N nr=，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降 不變，試 問系統(tǒng)能夠達到的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)允許的靜差率是多少？ 解：1）調(diào)速范圍 maxmin Dnn=(均指額定負載情況下） max0max 1500 151485 N nnn= min0min 150 15135 N nnn= = maxmin 1485 13511Dnn= 2)靜差率 0 15 15010% N snn= = 1.5、某閉環(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 %2S ，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） ()snsnD NN =1/ 1015002% /98% N n= 15002%/98% 103.06 / min N nr= 2） () 7 . 31106 . 3 /1001/= clop nnK 1.6、某閉環(huán)調(diào)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 8 r/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)速范圍可以擴大多少倍？ 解： ()()12881511=+=+= clop nKn 如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到 30, 則速降為： 自動化 10 級運控復(fù)習(xí)（Z10101） 12 ()()rpmKnn opcl 13 . 4 301/1281/=+=+= 在同樣靜差率要求下，D 可以擴大 937 . 1 / 21 = clcl nn 倍 1.10、有一 V-M調(diào)速系統(tǒng)：電動機參數(shù) PN=2.2kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500 r/min，電樞電阻 Ra=1.5， 電樞回路電抗器電阻 RL=0.8， 整流裝置內(nèi)阻Rrec=1.0,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) Ks=35。 要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍 D=20，靜差率 S=10%。 （1）計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降nop和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降ncl。 （2）采用轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)圖。 （3）調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當 Un*=15V 時，Id=IN，n=nN，則轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)應(yīng)該是多少？ （4）計算放大器所需的放大倍數(shù)。 解： （1） () () / 220 12.5 1.5 /1500201.25/15000.134 min/ NNae e nUIRC CVr = = ()/ /12.5 3.3/ 0.134307.836 / min NNe opNe nUIRC nIRCr = = ()() /11500 10% / 20*90%8.33 / min NN nn sDsr=（） 所以，min/33 . 8 rncl= （2） 自動化 10 級運控復(fù)習(xí)（Z10101） 13 （3、4）()()()()()()KCRIKKUKCRIUKKn ednednsp +=+= 1/1/1/ () /1307.836/8.33 135.955 opcl Knn= = = ()()() 150035.955 15/1 35.95512.5 3.3/ 0.134 1 35.955= + + rVmin/0096 . 0 = 可以求得， *35.955*0.134 14.34 *35*0.0096 e p s KC K K = 也可以用粗略算法： nUU nn = ，01 . 0 1500 15 * = n Un / pes KKCK =，()35.9550.134 / 350.0113.76 p K= 1.14、 有一個晶閘-電動機調(diào)速系統(tǒng)， 已知： 電動機：kWPN8. 2=，VUN220=，AIN6 .15=，1500= N nr/min， a R=1.5，整流裝置內(nèi)阻 rec R=1, 電樞回路電抗器電阻 L R=0.8， 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) 35= s K。 (1)系統(tǒng)開環(huán)工作時，試計算調(diào)速范圍30=D時的靜差率s值。 (2)當30=D，%10=s時，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。 (3)如組成轉(zhuǎn)速負反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求30=D，%10=s，在VUn10 * =時 Nd II=， N nn=，計算 轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)和放大器放大系數(shù) p K。 解： ()rVCemin/1311 . 0 1500/5 . 1 6 . 15220= （1） () min 0min /15.6 3.3/0.1311392.68 /min 1500/3050 /392.68/ 392.685088.7% opNe op nIRCr n snn = = =+= （2） () min/56 . 5 9 . 0/5 50/1 . 0 rn nn = += 自動化 10 級運控復(fù)習(xí)（Z10101） 14 （3） ()() = += esp edensp CKKK KCIRKCUKKn / 1/1/ * ()()() ()() = += 5 . 52156 . 5 /48.2971/ 1/ 6 . 151/1500 * clop eensp nnK KCRKCUKK 27、在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(diào)節(jié)器 ASR，ACR 均采用 PI 調(diào)節(jié)器。已知參數(shù)： 電 動機： N P =3.7kW， N U =220V， N I =20A， N n =1000 r/min ,電樞回路總電阻R=1.5,設(shè) cmimnm UUU= * =8V，電樞回路最大電流 dm I =40A,電力電子變換器的放大系數(shù) s K =40。試求： （1）電流反饋系數(shù) 和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。 （2）當電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的 , 0d U cii UUU, * 值。 解:1） * 88 0.2/0.008/ 401000 imnm dmN UVUV VAVrpm IAnrpm = 2) 0 40*1.560 ddleNdl UEI RC nI RAV =+=+= = 這時： * 8 ,0 nn UV U= ，ASR 處于飽和，輸出最大電流給定值。 * 8 ,8 , ii UV UV= 0 60 401.5 CdS UUKV= 第三部分讀圖分析 1、轉(zhuǎn)差型矢量控制的交直交電壓源變頻調(diào)速系統(tǒng)： p 1 K/P ACRUR CSI M TG + TA + + + + + Ld 3 +s Tr Lm Lm Tr p+1 ASR 矢量控制器 1 *s *s i*s is i*st i*sm *r * 圖6-61 磁鏈開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)原理圖 TG ASR：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；ACR：電流調(diào)節(jié)器；K/P：直角坐標-極坐標變換器；s*：轉(zhuǎn)差頻率給定信號。 自動化 10 級運控復(fù)習(xí)（Z10101） 15 2、轉(zhuǎn)速磁鏈閉環(huán)微機控制電流滯環(huán)型 PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)： VR-12/3 Lr ATRASR AR 電流變 換和磁 鏈觀測 M 3 TA + + + cos sin is npLm is * T*e Te *r r r i*st i*sm