電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第4版思考題答案精

1、習(xí)題解答 (供參考習(xí)題二2.2 系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 1000100 r , 要求靜差率 2%, 那么系 統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是 多少? 解:1000(100.98 2.04(1 n n s n s ? ?系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為 2.04 。2.3 某一調(diào)速系統(tǒng) ,在額定負(fù)載下 , 最高轉(zhuǎn)速特性為 0 1500 n r =, 最低轉(zhuǎn)速特性為 0 150 n r =, 帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落 15 N n r ?=, 且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降 不變 ,試問系統(tǒng)能夠達(dá)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 D n n =( 均指額定負(fù)載情況下0 1500151485N n n n

2、 ?0 15015135N n n n ?11D n n2 靜差率 010 s n n =?2.4 直流電動(dòng)機(jī)為 P N =74220V, I N =378A, n N =1430,0.023 Q。相控整流 器內(nèi)阻0.022 Q。采用降壓調(diào)速。 當(dāng)生產(chǎn)機(jī) 械要求20%時(shí),求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果 30%時(shí),則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少?解:(2203780.023 0.1478N N a N U I R n V378(0. 023022 0. 1478115N n I C e r p m ? ?(1 14300. 2115(10. 2 3. 1N D n ns =? ?(1 14300. 3115(

3、10. 3 5. 33N D n n s =? ? 2.5某龍門刨床工作臺(tái)采用調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動(dòng)機(jī)60, 220, 305, 1000 N N N N P U V I A n r ,主電路總電阻0.18 Q 0.2V?,:求(1當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落N n ?為多少？(2開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率N S多少?(3若要滿足20 w 5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落 N n ?又 為多少？解：(13050.180.2274.5 N N n I R r ?=? =?=(2 0(1000274.5 21.5 N S n n =? (3 (110000.952.63 N

4、n n S D s r ? ?=2.6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*8.8u U V =、比例調(diào)節(jié)器 放大系數(shù)2P K =、晶閘管裝置放 大系數(shù)15S K =、反饋系數(shù)丫 =0.7。求：(1輸出電壓d U ;(2若把反饋線斷開，d U為何值？開環(huán)時(shí)的輸出電壓是閉環(huán)是 的多少倍？(3若把反饋系數(shù)減至丫 =0.35,當(dāng)保持同樣的輸出電壓 時(shí),給定電壓*u U應(yīng)為多少？解 :(1 *(1 215(12150.7 12d p s u p s U K K U K K V“？+? =(2 8.8215264d U V =? ?=,開環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的 22倍(3 *(1 12(

5、12150.35 15 4.6u d p s p s U U K K K K V"?+? = j 2.7 某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 1500150, 要求系統(tǒng)的靜差 率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 100, 則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大 倍數(shù)應(yīng)有多大 ?解: 1 (s n s n D N N -？=1/101500298 n =？ ？1500298%103.06 N n r ？=2 (7. 31106. 3/1001？ n n K2.8 某閉環(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 8 , 如果將 開環(huán)放大倍數(shù)提高到 30

6、, 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 : (12881511= ？ ？ n K n如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到 30, 則速降為 : ( K n n 13. 4301/1281？=？在同樣靜差率要求下 , D 可以擴(kuò)大 937. 1/21=？ n n倍2.9 有一 調(diào)速系統(tǒng) :電動(dòng)機(jī)參數(shù) P N =2.2, =220V, =12.5A, =1500 ,電樞 電阻R a = 1.5 Q ,電樞回路電抗器電阻0.8 Q ,整流裝 置內(nèi)阻R =1.0 Q ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K s =35。要求系統(tǒng) 滿足調(diào)速范圍 20, 靜差率 S<=10% 。(1計(jì)算

7、開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降 n 和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降 n 。(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 n *=15V 時(shí), I d , , 則轉(zhuǎn)速負(fù)反 饋系數(shù)a應(yīng)該是多少？(4 計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。解:(1N a ee n U I R C C V r？ ？ ？N N eN e n U I R C n I R C r?瓦?=? =?=(/115001020*90%8.33 N N n n s D s r ？ =(所以 , /33. 8r n =?(3 (4 (a ?=(K C R I K K C R I U K K n e

8、d n e d n s p *1/1/1/ (/1307.836/8.33135.955 K n n =?(150035.95515/135.95512.53.3/0.134135.955 ?+?.? +?r V m 0096. 0=? a 可以求得*35.955*0.13414.34*35*0.0096e p s K C K Ka 也可以用粗略算: 法n U U n n a - *, 01. 0150015* U n a e s K K a =? ? =2.10 在題 2.9 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N I I 2 w ,臨界截電流N I I 2. 1> ,

9、應(yīng)該選用多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻 ?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 ? 解:(1 A I I N d b l 252=w , A I I N152.仁 >s s R U R U I /15? =(Q? ? + 5. 1/1525/*s s s n R R U R U U I ,V U 5. 225. 115=? =(2 (/3 1.01.50.8/31.1,(/3 1.1, s s R R R RXXQ不符合要

10、求，取需加電流反饋放大器由于需要的檢測(cè)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(cè)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，取 1.1s R = Q ,則1.116.5 s U I R V =(3當(dāng)d I I 時(shí),有(K C I R K K K R K C U K U K K K C K C U I R K K K KC U K K n e d s i s p e i n s p e d e d s i s p e n s p 1/1/1/1/1/*當(dāng) 0 時(shí),(* p s n i p s i s n i i s I K K U K U R K K K

11、R U K UK R+(251516.5/1.115/22.513.51.36i i i K K K?2.11 在題 2.9 的系統(tǒng)中 , 若主電路電感 50, 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的 飛輪慣量 22=1.6, 整流裝置采用三相零式電路 , 試判斷按題 2-9 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)是多少?解: L 50=, 226. 1 =, 3.3R刀=Q , 0.134C V =5.28/64.330.0820.00333l m e m s T L R sT R C C s T sEE? ? ? ?(22l m l s s s K T T T T

12、T T?<?可見與前面的 K>35.955 相矛盾 , 故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)能 夠穩(wěn)定運(yùn)行 , K 最大為 30.52 。 2.12 有一個(gè)晶閘 - 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系 統(tǒng), 已知:電動(dòng)機(jī) P N 8. 2=, V U N 220=, A I N 6. 15=, 1500n , a R =1.5 Q ,整流裝置內(nèi)阻=1 Q ,電樞回路電抗器電阻L R =0.8 Q ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) 35 K 。(1 系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí) , 試計(jì)算調(diào)速范圍 30 時(shí)的靜差率 s 值。(2 當(dāng) 30 , %10 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 30 , %10

13、 , 在 V Un 10*=時(shí) N d I I =,N n n =,計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a和放大器放大系數(shù)p K。解:(r V C e 1311. 01500/5. 16. 15220=?(1/392.68/392.685088.7%N e n I R C r n s nn? =?/56. 59. 0/550/1. 0r n n n ?+?=(3(?刀 e s p e d e n s p C K K K K C I R K C U K K n1111廣 a (?刀 5. 52156. 5/48. 2971/1/6. 151/1500* e e n s p n n KK C R K C U K K

14、 2.13 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 1f 0=, 旋轉(zhuǎn)編碼器輸 出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈 沖個(gè)數(shù)均采用 16 位計(jì)數(shù)器 , M 法測(cè)速時(shí)間為 0.01s , 求轉(zhuǎn)速m 1500n = 和 m 150n = 時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大 值。解:(1 M 法 :分辨率 /465. 101. 0410246060r Q c = ? ?最大誤差率:f二60 m /1500r n =時(shí), 10246001. 01= ? ? ?c M m /150r n = 時(shí) , 4. 1026001. 1= ? ? ?c Mm /1500r 時(shí) , %098. 0%10010

15、241%1001%1 = ? =? =M 5 m /150r,時(shí)98. 0%1004. 1021%1001%1 = ? =? =M 5可見M法適合高速。(2 T 法: 分辨率:m /1500r n =時(shí) , /171166202r f Q = ? ? -? ? ? ? m /150r n =時(shí), /55. 1150410241016202r f Q = ? ? -? ? ? ?最大誤差率 :2060 f n =260=, 當(dāng) m /1500r n =時(shí), 77. 96062=? ? ? =M 當(dāng) m /150r n = 時(shí), 7. 9715041024106062=? ? ? =M m /15

16、00r n =時(shí) , %4. 11%100177. 91%10011%2 = ?M 5m /150r n = 時(shí), %1%10017. 971%10011%2 = ?可見 T 法適合低速習(xí)題三3.1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的 和 均為 調(diào)節(jié)器 ,設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓 *U =15V,N n =1500, N I =20A, 電 流 過 載 倍 數(shù) 為 2, 電 樞 回 路 總電阻 R =2 Q , s K =20,e C =0.127V，求 當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在 *n U =5V, I =10A時(shí), 系統(tǒng)的 n 、 n U 、 *i U 、i U 和 c U 各為多少 ?(2 當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大而堵轉(zhuǎn)時(shí) ,

17、*i U 和 c U 各為多少 ?解:(1*0*/15/15000.01/55,5000.01/150.375/400.375*103.750.127*50010*24.17520500, 5, 3.75, N nni d i d e N C s s s n i i c U n V VU VU I V U U E I R C n I R U V K K K n U V U U V U當(dāng) 轉(zhuǎn)速 即4.175v(2 堵轉(zhuǎn)時(shí) , V I U i 15*B,(040*2420e d d c s s s C n I R U I R U VK K K3.2 在轉(zhuǎn)速、 電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中 , 兩個(gè)調(diào)節(jié)器

18、, 均采用 調(diào)節(jié)器。 已知參數(shù) :電動(dòng)機(jī) P =3.7, N U =220V, N I =20A, N n =1000 ,電樞回路總電阻 R =1.5 Q,設(shè) U U U * =8V,電樞回路最大電流 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)(3和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) a。(2 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的 , 0d U c i i U U U , , * 值。解 :1 *880.2/0.008/401000 N U VU V V A V I An3a=2 040*1.560d e N U E I R C n I R A VEl: Q =這時(shí)*8, 0n

19、 n U V U , 處于飽和 ,輸出最大電流給定值。*8, 8, i i U V U V0401.5C d S U U K V3.3 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中 ,調(diào)節(jié)器 , 均采用 調(diào)節(jié) 器。當(dāng) 輸出達(dá)到 *U =8V 時(shí),主電路電流達(dá)到最大電流 80A 。當(dāng)負(fù)載電流由 40A 增加到 70A 時(shí),試問 :(1 *i U應(yīng)如何變化 ?(2 c U 應(yīng)如何變化 ?(3 c U 值由哪些條件決定 ?解 : 1 *80.1/80 U VV A I AB二因此當(dāng)電流從 40A ? 70A 時(shí) , *i U 應(yīng)從 4V ? 7V 變化。 2 C U 要有所增加。3 C U 取決于電機(jī)速度和負(fù)載大小

20、。因?yàn)?0d e N U E I R C n I R EE(0e d d c s sC n I R U U K K= 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) 0.1S,要求階躍響應(yīng)超調(diào)量 (T< 10%。(1 系 統(tǒng)的開環(huán)增益。(2 計(jì) 算過渡過程時(shí)間 s t 和上升時(shí)間 r t ;(3 繪 出開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。如果要求上升時(shí)間 r t <0.25s,上升時(shí)間則?,(T ?:解 0.69, 0.6, %9.5(1 系統(tǒng)開環(huán)增益 :0.69/0.69/0.16.9(1/ K T s (23.30.33r t T S 過度過程時(shí)間 :660.10.6s n t

21、T s?=(3如要求0.25r t s <, 查表3-1則應(yīng)取1,2.42.4*0.10.24r t T s 這時(shí)1/10K T ,超調(diào)量=16.3%3.6有一個(gè)系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為01. 0101 (1s s K s W T ,要求設(shè)計(jì)一個(gè)無靜醫(yī),在階躍輸入下系統(tǒng)超 調(diào)量彷% 5%(按線性系統(tǒng)考慮。試對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) ,并選擇其參數(shù)。解:按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,選 0.5,0.707,3-1%4.3 E 查表,得。選 I調(diào) 節(jié) 器 , 1( , W s sT=校 正 后 系 統(tǒng) 的 開 環(huán) 傳 遞 函 數(shù) 為 110( ,T 0.01(0.011W s s

22、s 這樣，=,10/, 已選=0.5,則 K =0.550, 所 以10/10/500. 2K S T , 積分調(diào)節(jié):器11( 0.2W s s sT。3.7 有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng) ,其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為102. 0(101( (1s s s KsW ,要求校正為 典型H型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng) 超調(diào)量(T %< 30%(按線性系統(tǒng)考慮。試決定調(diào)節(jié)器結(jié) 構(gòu),并選擇 其參數(shù)。解:應(yīng)選擇 調(diào)節(jié)器 , 1(1 (1 ( , ( (1K s K s K W s W s s s sT TTT校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，對(duì)照典型H型系統(tǒng)，1/,h 83-4 K K Ktt薩，查I選,27.2%,滿足設(shè)計(jì)要

23、求。這樣 8*0.020.16 s t,12222181175.78, /175.78*0.16/102.8122*8*0.02h K K K K h T t3.8 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)調(diào)速系統(tǒng)中 ,已知電動(dòng)機(jī)的 額定數(shù)據(jù)為 :60 P , 220 U V , 308 I A , 1000 n , 電動(dòng)勢(shì)系數(shù) e C =0.196V，主回路總電阻R =0.18 Q ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)s K =35 。 電磁時(shí)間常 數(shù) l T =0.012s, 機(jī)電時(shí)間常數(shù) m T =0.12s, 電 流反饋濾波時(shí)間常數(shù) i T 0=0.0025s, 轉(zhuǎn)速反饋濾波 時(shí)間常數(shù)

24、 n T 0=0.015s 。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓 (U n *N =10V, 調(diào)節(jié)器 , 飽和輸出電壓 U *=8 =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 10, 電流超調(diào) 量i5% ,空載起動(dòng)到額定速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n10% <試求 :(1確定電流反饋系數(shù) B (假設(shè)起動(dòng)電流限制在1.1N I以內(nèi)和 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。(2試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器,計(jì)算其參數(shù)R i,、C i 、 C 。畫出其電路圖 , 調(diào)節(jié)器輸入回路電 阻 R 0=40 Q k 。(3 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 , 計(jì)算其參數(shù) R n 、 C n 、 C 。 (R0=40k Q (4計(jì)算電動(dòng)機(jī)帶 40% 額定負(fù)載

25、起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的 轉(zhuǎn)速超調(diào)量(T n。(5 計(jì)算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間。解 :(1 *(1.1* 8/3390.0236 N U I V I V A V AB10/10000.01 ra(2 電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)確定時(shí)間常數(shù) : 0.00333s a T s =0.0025 b T s =0 0.00250.003330.00583i i s c T T T s電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定:因?yàn)?,可按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì),選用 調(diào)節(jié)器,(1(i i i K S W S STT電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:10.012, 0.5, 0.5/85.76i I I i I i T s K T K T s -刀刀選,I i i

26、 s K R K K ? ? t B? o校驗(yàn)等效條件 :185.76 I K s 31111 1101.01330.00333 79.06 115.52Sa T b S c s33 <>忽略反電勢(shì)的影響的近似條件可見滿足近似等效條件 ,電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) :選 040R K =, 則 :00.224408.96i i R K R K K ? =, 取 9K.由此33000/0.012/(910 1.334/40.0025/40100.25i i i i i C R FC T R FTp? a? ?=(3 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù) :a電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1 K :因?yàn)?.51 i

27、 K T 刀二則 1/220. 005830. 01I i K T s ? Eb 0.015 T s =c 1/0.011660.0150.02666n I T K T sE 速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定 :按照無靜差的要求 ,應(yīng)選用 調(diào)節(jié)器 ,(1( n n n K s W s s,速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:,5, 0.1333n n n n h sttEE 取22222166.94N n e m n n h K s h T h C T K h-EE? ?+? =? ? ? ?校驗(yàn)等效條件:11/168.820.133322.5 N N n K K s?w=jta s b s 33 >>可見滿足

28、近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)（空載0%2*( 281.2%1.10.19610000.1211.23%10%n N n b m T C n z C n T(r?i Z ? ? => 轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果表明 , 上述設(shè)計(jì)不符合要求。因此 需重新設(shè)計(jì)。查表,應(yīng)取小一些的 h , 選 3 進(jìn)行設(shè)計(jì)。按3,速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定如下：0.07998n n stZ2222(1 /24/(290.02666 312.656(1/240.02360.1960.12/(230.010.180.02666 7.6N n n e m n K h h T sK h C T h -Z ?=校驗(yàn)等效條件：11/3

29、12.6560.0799825 N N n K K s?w=wt1/21/211/21/211/3(/ 1/3(85.76/0.00583 40.431/3(/1/3(85.76/0.01525.2I i I可見滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn):272.2%1.1(3080.18/0.1961000 (0.02666/0.12 9.97%10”=?=<轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果表明，上述設(shè)計(jì)符合要求。速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn):選040R K =,貝U 07.640304n n R K R K = ?=?=,取 310K。330/0.07998/310100.2584/40.015/40101.5n

30、n n C RF C T R FTp? a? ?=4 40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí):%272.2%(1.10.4 (3080.18/0.196100 (0.02666/0.1263.5 岸? -? ? ? ?=5空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間是:(書上無此公式僅考慮起動(dòng)過程的第二階段222( ( ,( 375375375m e L e mem eC I I R I I R T T I I RC T C C C 所以:*0.196*0.12*10000.385( (1.1*3080 *0.18e m C T n t s I I R3.10 有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) , 主電路采用三相橋式 整流電

31、路。已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為 N =500, U N =750V, I N =760A, n N =375 ,電動(dòng)勢(shì)系數(shù) C e =1.82V,電樞回路總電阻0.14 Q ,允許電流過載倍數(shù)入=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K s =75,電磁 時(shí)間常數(shù) l T =0.031s, 機(jī)電時(shí)間常數(shù) m T =0.112s, 電流反饋濾 波時(shí)間常數(shù) i T 0=0.002s, 轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) n T 0=0.02s 。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓 U * *= U =10V, 調(diào)節(jié)器輸入電阻 R 0=40k Q。 設(shè)計(jì)指標(biāo) :穩(wěn)態(tài)無 靜差,電流超調(diào)量i5%,空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n (r< 1

32、0%。電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì),并取參數(shù)0.5 。 (1 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) , 并計(jì)算其參數(shù)。(2計(jì)算電流環(huán)的截止頻率3和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率3 ,并考慮它們是否合理 ?解:(1*100.00877/1.5*760100.0267375N U V AI U V r n Ba電流調(diào)節(jié)器已按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下 : 確定時(shí)間常數(shù) : 0.00176 0.002 0.00367S i a T sb T sc T s電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定:因?yàn)獒? 5%,可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 選用調(diào)節(jié)器，W ( ( t i 1/ t i s , T l刀i=0.031/0.00367=8.25<10電流調(diào)

33、節(jié)器參數(shù)確定:t i =0.031s, K I T刀i = 0.5, K I =0.5 刀 i =136.24 1B? ? ?=校驗(yàn)等效條件:宀=136.24 111/21/211/21/211/31/30.00167199.6(1/3(1/0.1120.031 50.91/3(1/ 1/3(1/0.001670.002 182.39sm lsa T s b T T s c T" "T s? =>=o?3=v= ?=>可見滿足近似等效條件。電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) : 選 R 0=40K, 則00.8994035.96i i R K R =? =? = 取 36K330

34、00/0.031/36100.864/40.002/40100.2i i i i i C T R FC T R f!? =速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù) :a電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1 :因?yàn)镵I T 刀i = 0.51 =2T刀i=2*0.00367=0.00734s b =0.02s速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確:定c 刀 n =1 =0.00734+0.02=0.02734s按照無靜差的要求，應(yīng)選用 調(diào)節(jié)器,W ( ( t n 1/ t n s 速度調(diào)節(jié) 器參數(shù)確定 :t n 刀 n , 5>U t n X n =0.1367s,K N =(1/(2h 2T 2 X n =6/2*25*0.027342

35、=160.54 2K n =(1 B C e T m /(2h a X n =6*0.00877*1.82*0.112/2*5*0.0267*0.14*0.02734=10.5校驗(yàn)等效條件:3 / 3 1 t n =160.54*0.1367 =21.946 2a 1/3( X i 1/2=1/3(136.24/0.003671/2=64.221>3 b1/3( 1/2=1/3(136.24/0.021/2=27.511>3 可見滿足近似等效條件。速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) :選 R 0=40K, 則 R n*R0=10.5*40=420K由此 C n = t n =0.1367/420*1

36、03=0.325CF33取 F C0n =4T0n 0=4*0.02/40*103=2卩F 2 電流環(huán)的截止頻率是:3=136.24 1速度環(huán)的截止頻率是 :3 =21.946 2從電流環(huán)和速度環(huán)的截止頻率可以看出 , 電流環(huán)比速度環(huán)要快 , 在保證每個(gè)環(huán)都穩(wěn)定的情況下 ,再求系統(tǒng)的快速性 ,充分體現(xiàn)了多環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。3.11在一個(gè)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器,電流調(diào)節(jié)器均采用調(diào)節(jié)器。(1在此系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)最大值 U *=15V 時(shí)=1500 ;電流給定信號(hào)最大值 U *=10V時(shí)，允許最大電流I =30A,電樞回路總電阻2 Q ,晶閘 管裝置的放大倍數(shù) K s =30

37、,電動(dòng)機(jī)額定電流I N =20A ,電動(dòng)勢(shì) 系數(shù)C e =0.128V?，F(xiàn)系統(tǒng)在U n *=5V =20A 時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行。求此時(shí)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 ？的輸出電壓Uc =?(2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(=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？ =? *=? =? =? =?(3該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型H型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且按M 準(zhǔn)則選擇參數(shù)，取中頻寬5,已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)T刀n =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)算出放大系數(shù) 與各時(shí) 間常數(shù)。(4 該系統(tǒng)由空載 ( I =0 突加額定負(fù)載時(shí) , 電流 d I 和轉(zhuǎn)速 n 的動(dòng)態(tài)

38、過程波形是怎樣的 ? 已知 機(jī)電時(shí)間常數(shù) m T =0.05s, 計(jì)算 其最大動(dòng)態(tài)速降 m n ? 和恢復(fù)時(shí)間 v t 。1 a = U* =15/1500=0.01B = U* = 10/30=0.33U*n =5 V, *n / a =5/0.01=500U c 0 =( R 刀 =(R 刀(0.128*500+20*2/30=3.467 V2在上述穩(wěn)定運(yùn)行情況下,電動(dòng)機(jī)突然失磁(貝=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 ,要求整流裝 置輸出最大電流 I 。因此 , 系統(tǒng)穩(wěn)定后 , 0, U n =0U*i * =10, U i *i =10 I d =30AU

39、c 0 =( R 刀 =(0+30*2/30=2 V3 在跟隨給定作用下 ,轉(zhuǎn)速環(huán)處于線性狀態(tài) ,此時(shí)系統(tǒng)的開環(huán)傳 遞函數(shù)是 :(112刀 s T s s K s W n n N nt空載突加額定負(fù)載K N =(1/2h2T 2=6/2*25*0.052=482 4時(shí),轉(zhuǎn)速有動(dòng)態(tài)降落。（p93,94 n b =2( 入 n N T 刀 *0=20*2/0.128*(0.05/0.05=最恢復(fù)時(shí)間625 =222刀 n T m =2*20*2*0.05/0.128*0.05=625 大動(dòng)態(tài)速降: n =( C * n b =81.2%*625 =507.5 v=8.88.8*0.05=0.44s

40、(p81習(xí)題五5.8兩電平 逆變器主回路，采用雙極性調(diào)制時(shí)，用“ 1 ”表示上 橋臂開通，“0 ”表示橋臂關(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)寫出其電壓空間矢量表達(dá)式，畫出空間電壓矢量圖。解:兩電平 逆變器主回路: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，“0 ”表示下橋臂開通逆變器輸出端電壓:120x x d x U S u U S ?=?=?(21 2d以直流電源中點(diǎn)O為參考點(diǎn)2i 22I 2石丄匚J*申4«r叭ft>00001'D0丄2叫11(1a*叫0I01V匕9da-比加1煎，j1>2111122701 h空間電

41、壓矢量圖:u5.9 當(dāng)三相電壓分別為u 、u 、u , 如何定義三相定子電壓空間矢量u 、u 、u 和合成矢量su , 寫出他們的表達(dá)式。解 為定子三相繞組的軸線 , 定義三相電壓空間矢量2 j j u u e u eyyYY S U U U U合成矢量:(02j j u u e u e0!1：j e A5.10忽略定子電阻的影響，討論定子電壓空間矢量SU與定子磁鏈S書的關(guān)系,當(dāng)三相電壓U 、u 為正弦對(duì)稱時(shí) , 寫出電壓空間矢量su 與定子磁鏈s書的表達(dá)式，畫出各自的運(yùn)動(dòng)軌跡。解:用合成空間矢量表示的定子電壓方程式d R ss s s 書 i u += 忽略定子電阻的影響 ,d ss 書u 當(dāng)三相電壓為正?s s 書u ,即電壓空間矢量的積分為定子磁鏈的增量。弦對(duì)稱時(shí) , 定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量(1? 3書 j s e s 書電壓空間矢量 :1(1j t s en(?書 s u5.11米用電壓空間矢量 調(diào)制方法,若直流電壓du恒定,如何協(xié)調(diào)輸出電壓與輸出頻率的關(guān)系。解:直流電壓恒定則六個(gè)基本電壓空間矢量的幅值一定2000000, 3, , , , j s s d d T w t t t t t t u U U e T T T T T T nn?J ? JJJ ?開關(guān)周期輸出頻率u u u1212, , t t T t t,零矢量作用時(shí)間以插入零矢量可以協(xié)調(diào)輸出電壓與輸出頻率的