《電力拖動自動控制系統(tǒng)——運動控制系統(tǒng)(第5版)》阮毅第10章習題解答

1、10-1伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示,計算第10章習題解答500s(0.1s1)種輸入下的系統(tǒng)給定誤差：（1）1(2)*tm一1(t)；(3)212(1t2t)1(t)。解：系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)500W(s)s(0.1s1)系統(tǒng)給定誤差(1)系統(tǒng)給定誤差(2)系統(tǒng)給定誤差(3)*m(1系統(tǒng)給定誤差esr(1(t)esr(1(t)esr(esr(1t2ti”1sm0sEsrsm0lim-s01*m(s)lsm0*sm(s)500s(0.1s1)lsm*.sm(s)1W(s),(s)(0.1s1)0s(0.1s1)50012s2s2m(s)(0.1s1)s(0.1s1)500lims(0.1s1)s02s(

2、0.1s1)500*1m(s)22slsm02)2s2m(s)(0.1s1)s(0.1s1)500lim0.1s102s(0.1s1)500110001(t)*.、m(s)12s)lims02sm(s)(0.1s1)s(0.1s1)50010-2直流伺服系統(tǒng)控制對象如圖10-8所示,2ss13s1-(0.1s1)limss0s(0.1s1)500機械傳動機構(gòu)的傳動比j10,驅(qū)動裝置的放大系數(shù)Ks40及滯后時間常數(shù)Ts0.001s,直流伺服電機等效參數(shù)Tm0.086s,Tl 0.012s, Ce0.204,位置調(diào)節(jié)器APR選用PD調(diào)節(jié)器，構(gòu)成單環(huán)位置伺服系統(tǒng)，求出調(diào)節(jié)器參數(shù)的穩(wěn)定范圍。解：驅(qū)動裝

3、置傳遞函數(shù)W1(s)KsTsS1400.001s1直流伺服電機傳遞函數(shù)W2(s)1/CeTmTlS2TmS14.90.001s20.086s14.9(0.0139s1)(0.0721s1)機械傳動機構(gòu)傳遞函數(shù)W3( s)110.1js 10s s*直流伺服系統(tǒng)控制對象傳遞函數(shù)為Wobj(s)Ks/(jCe)S(TsS1)(TmTls2Tms1)19.6s(0.001s1)(0.0139s1)(0.0721s1)PD調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)Wapr(S)Wpd(S)Kp(1dS),d0.0721伺服系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)Wop(s)K ( dS 1)，-,、一一2,、s(TsS 1)(TmTs TmS 1)19

4、.6Kpps(0.001s 1)(0.0139s 1)為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，須使Kp0.001 0.013919.6 0.001 0.013954.7。10-3對題10-2中的直流永磁伺服電機采用電流閉環(huán)控制，電流閉環(huán)等效傳遞函數(shù)112,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量J0.011kgm,設(shè)計位置調(diào)節(jié)器，要求系統(tǒng)對負載Ts10.07s1擾動無靜差，求出調(diào)節(jié)器參數(shù)的穩(wěn)定范圍。解：帶有電流閉環(huán)控制的對象結(jié)構(gòu)圖忽略負載轉(zhuǎn)矩Tl時，帶有電流閉環(huán)控制對象的傳遞函數(shù)為CT/(jJ)9.550.2040.117.71Wobj(s)-22-2js2(Tis1)0.011s2(0.07s1)s2(0.07s1)選用PID調(diào)節(jié)器，其傳遞

5、函數(shù)為WAPR(s)WPID(s)Kp(is1)(ds1)is17.71Kp( is 1) ds 1)is3(0.07s 1)伺服系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Wop(s)Kp(is1)(ds1)Ct/(jJ)iss2(Tis1)設(shè)d,由Routh穩(wěn)定判據(jù)求得系統(tǒng)穩(wěn)定的條件d2Ti1T_2_22(i2Ti)令id2.210.154,則Kp12 i( i 2TJ117.71 0.88Ti20.0640.07213.09510-4對題10-3中的帶有電流閉環(huán)控制的對象設(shè)計轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速閉環(huán)等效傳遞函數(shù) Wnd(s) T nsKn( ns 1)21s2Kn ns Kn其中，h 5, T n 0.015

6、s n hT n 0.75s ,Kn 1300 ,2h2T n設(shè)計位置調(diào)節(jié)器，當輸入* . .m為階躍信號時，伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無靜差,求出調(diào)節(jié)器參數(shù)的穩(wěn)定范圍。求出調(diào)節(jié)器參數(shù)的穩(wěn)定范圍。解：控制對象的傳遞函數(shù)Wobj(s) 0Kn( nS 1)/j30(0.1s 1)s2 Kn ns Kn) s(0.02s3 s2 30s 300)當輸入m為階躍信號時,APR選用P調(diào)節(jié)器就可實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差，則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Wop(s)KpKN( nS 1)/j30Kp(0.1s 1)s(T ns3s2Kn ns Kn)s(0.02s3 s2 30s 300)用Routh穩(wěn)定判據(jù)，可求得系統(tǒng)的穩(wěn)定條件,h2T3nKK h212h3T3n2 h2 3h 2 - K2h(h 1)2(h 1)4 34h T nKp0.9480.076K2 p24Kp-17.06=0.076(Kp+0.709)(Kp-316.5