電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)習(xí)題題庫(kù)

1、得分一、 填空題（10分）每小題2分1. V M 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性由連續(xù)段與斷續(xù)斷組成。連續(xù)段的特性比較硬 ,改變控制角a時(shí)是一族平行的直線(xiàn),在斷續(xù)區(qū)的特性呈現(xiàn)顯著非線(xiàn)性，特性軟，理想空載轉(zhuǎn)速高。2. 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器校正環(huán)節(jié)解決了動(dòng)靜特性間的矛盾，而保留電流截止環(huán)節(jié)是為解決啟動(dòng)時(shí)沖擊電流過(guò)大的問(wèn)題，當(dāng)減速或停車(chē)時(shí)，由于可控硅電路的電流不能反向，不能產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，欲要快速制動(dòng)就需增設(shè)能耗制動(dòng)線(xiàn)路。3. 靜差率與機(jī)械特性的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，則穩(wěn)態(tài)精度越高，同樣硬度的特性，理想空載轉(zhuǎn)速越低，靜差率越大，則穩(wěn)速的精度越差。4. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在啟動(dòng)過(guò)程的大部分時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)

2、速調(diào)節(jié)器處于飽和狀態(tài)，此時(shí)它起著飽和非線(xiàn)性控制作用；當(dāng)轉(zhuǎn)速超調(diào)后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退出飽和，它才真正發(fā)揮線(xiàn)性（速度）調(diào)節(jié)作用。5. 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，對(duì)于電網(wǎng)電壓的波動(dòng)電流調(diào)節(jié)器起主要抗擾調(diào)節(jié)作用，對(duì)于負(fù)載的波動(dòng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器起主要的抗擾調(diào)節(jié)作用。6. 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程可分為電流上升階段、恒流加速階段、轉(zhuǎn)速調(diào)整階段、穩(wěn)定運(yùn)行階段。7. 環(huán)流可分為兩大類(lèi)：靜態(tài)環(huán)流和動(dòng)態(tài)環(huán)流。8. 在直流電機(jī)可逆調(diào)速系統(tǒng)中，欲消除環(huán)流可采用兩種控制方法，即邏輯無(wú)環(huán)流和錯(cuò)位無(wú)環(huán)流。9. 可逆調(diào)速系統(tǒng)中可控硅電路逆變的主要用途：在直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)或減速時(shí)，把電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能回饋給交流電源，一組可控硅由整流狀態(tài)轉(zhuǎn)變到逆

3、變狀態(tài)時(shí)，電壓反向，電能由負(fù)載側(cè)傳送到交流電源側(cè)。10. 邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)使邏輯裝置翻轉(zhuǎn)的必要條件是轉(zhuǎn)矩極性發(fā)生改變，充分條件是Id = 0，從發(fā)出邏輯指令到執(zhí)行指令必需經(jīng)過(guò)關(guān)斷等待延時(shí)，這是為了防止Id ¹ 0，產(chǎn)生逆變顛覆；還必需經(jīng)過(guò)觸發(fā)等待延時(shí)，是為了防止SCR不關(guān)斷，造成直流環(huán)流。11. 可逆系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程可分為；本組逆變階段和它組制動(dòng)階段。而后者又可分為：它組建流子階段、它組逆變子階段和反向減流子階段。12. 可逆PWM變換器可分為：雙極式可逆PWM變換器，同一橋臂的上下兩個(gè)GTR同ON或OFF。在0 t ton時(shí)，Ub1= Ub4 =+，Ub2= Ub3 =-，UA

4、B= +Us；在ton t T時(shí)，Ub1= Ub4 =-，Ub2= Ub3 =+，UAB= -Us；單極式可逆PWM變換器，其中Ub1= -Ub2，VT1、VT2交替導(dǎo)通等于調(diào)制周期，Ub3=-，Ub4 =+，電機(jī)正轉(zhuǎn)，Ub3=+，Ub4 =-，電機(jī)反轉(zhuǎn)。13. 雙極式PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)有：電流一定連續(xù)可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)20000以上。 14. 根據(jù)公式，交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方案有變極對(duì)數(shù)調(diào)速、變頻調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。15. 在異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，常采用SPWM變頻裝

5、置，SPWM的采樣控制方式有：自然采樣法、規(guī)則采樣法I、規(guī)則采樣法II。16. 在交直交間接變頻裝置中，根據(jù)中間直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能元件的不同，可分為：電壓源型和電流源型。17. 三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)是：高階、強(qiáng)耦合、非線(xiàn)性、多變量。得分二、 選擇題（10分）1. 在閉環(huán)轉(zhuǎn)速有差系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中，突加負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行，可控硅整流裝置的輸出電壓Ud將：（A）A：增加 B：減少 C：恢復(fù)原值2. 在無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)中，如果突加負(fù)載，到穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速會(huì)恢復(fù)原值，可控硅整流裝置的輸出電壓Ud將：（C） A：恢復(fù)原值 B： 減少 C：增加3. 在無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)對(duì)象里含有積分環(huán)節(jié)，突加給定后PI調(diào)節(jié)

6、器沒(méi)有飽和，系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)前被調(diào)量會(huì)出現(xiàn)出現(xiàn)超調(diào)嗎？（B） A：不會(huì)超調(diào) B：一定超調(diào) C：可能超調(diào)也可能不超調(diào)4. 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，速度給定Ugn未變，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a增加，系統(tǒng)穩(wěn)定后速度反饋電壓Ufn變化情況是：（C） A：Ufn增加 B：Ufn減少 C：Ufn不變5. 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)之所以能實(shí)現(xiàn)“時(shí)間最優(yōu)控制”的基本思想，其原因是在啟動(dòng)過(guò)程的大部分時(shí)間里兩個(gè)調(diào)節(jié)器基本關(guān)系為：（C） A：ASR和ACR均飽和限幅輸出 B：ASR不飽和，ACR飽和 C：ASR飽和，ACR不飽和6. 某轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性如圖，其轉(zhuǎn)差率和調(diào)速范圍分別為：（B） A：s =

7、4%，D=5 B：s=20%，D= 6 C：s=20%，D=5 D：s=4%，D=630 max30 minn 750150Inom7. 某直流電機(jī)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)在以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，其反饋系數(shù)a突然降為原值的1/2，則（D）A：電機(jī)將以額定轉(zhuǎn)速的2倍運(yùn)行 B：電機(jī)轉(zhuǎn)速降為原值的1/2C：電機(jī)轉(zhuǎn)速不變 D：以上回答都不對(duì)8. 在轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的交-直-交電流源變頻調(diào)速系統(tǒng)中,GFC的作用是( A )A:加快頻率環(huán)節(jié)的變化 B:加快電壓環(huán)節(jié)的變化 C:減慢頻率環(huán)節(jié)的變化D:減慢電壓環(huán)節(jié)的變化9. 在線(xiàn)饒轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子繞組：（B）A：只能向電機(jī)輸入功率 B：既能向電機(jī)輸入功率，又能向電網(wǎng)

8、回饋功率得分C：不能向電網(wǎng)回饋功率 D：以上都不對(duì)10. 交流電動(dòng)機(jī)變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)屬于（A）A：轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng) B：轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)C：轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng) 三、 簡(jiǎn)答題（20分）1. 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器有哪些作用？ 對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用； 啟動(dòng)時(shí)保證獲得允許的最大電流； 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過(guò)程中，使電流跟隨給定電壓UI*變化； 當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起保護(hù)作用；2. 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器有哪些作用？輸出限幅按什么要求整定？答：在啟動(dòng)或突加給定時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器處于飽和限幅狀態(tài)，使系統(tǒng)在最大恒值電流下加速，起限流和

9、最短時(shí)間控制的作用。在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器可以保證系統(tǒng)無(wú)靜差。對(duì)于負(fù)載擾動(dòng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器起主要的抗擾調(diào)節(jié)作用。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出限幅按所限制的最大電流值Idm來(lái)整定，即Ugim=Idm3. 直流電機(jī)可逆調(diào)速系統(tǒng)有幾種方案，其理論依據(jù)是什么？欲使電機(jī)可逆運(yùn)行，其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩必需能夠反向，根據(jù)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程，可逆方案有： 勵(lì)磁反接，即改變的極性 電樞反接，即改變Id的極性4. 在改變f1的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，常用的控制規(guī)律有哪些？在交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為保持為常數(shù)，常采用下列控制方式： U1/f1= constant Eg/f1= constant 5. 在有環(huán)流可逆調(diào)速系

10、統(tǒng)中設(shè)置了環(huán)流電抗器，為什么還要設(shè)置平波電抗器？答：在可逆系統(tǒng)中存在直流環(huán)流和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流，直流環(huán)流可以根據(jù)需要，使系統(tǒng)有環(huán)流或無(wú)環(huán)流，而瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流是無(wú)法消除的，因此必需引入限制瞬時(shí)環(huán)流的裝置，即環(huán)流電抗器，環(huán)流電抗器在工作時(shí)是處于線(xiàn)形狀態(tài)，即不能處于飽和狀態(tài)，因此它不能對(duì)負(fù)載電流起到平波的作用，而對(duì)于負(fù)載的直流保證電流的連續(xù)和平滑只能用平波電抗器來(lái)完成。6. 什么是泵升電壓？有何危害？如何進(jìn)行抑制？答：在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)PWM中的直流斬波器和交流脈寬調(diào)速系統(tǒng)SPWM中的交-直-交逆變器中，因?yàn)榍安康恼鞑糠质侨鄻蚴讲豢煽卣鳂颍瑳Q定了電流的單方向流通，也即決定了不能通過(guò)三相整流橋?qū)崿F(xiàn)能量

11、往電網(wǎng)的回饋。因此當(dāng)負(fù)載的能量需要轉(zhuǎn)移時(shí)，只能將其機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在電容中，這樣就會(huì)使電容上的電壓隨電能的增加而升高，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)為泵升電壓。過(guò)高的泵升電壓會(huì)直接損壞功率器件，因此需要引入泵升電壓抑制器，通過(guò)電壓比較環(huán)節(jié)對(duì)電容進(jìn)行采樣，當(dāng)電容上的電壓高過(guò)允許值時(shí)，通過(guò)強(qiáng)制放電電路對(duì)其進(jìn)行放電，直到低于允許值為止。7. 直流雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程分為那幾個(gè)階段？有那幾個(gè)特點(diǎn)？解：直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程氛圍三個(gè)階段：即第一階段：電流上升階段；第二階段：恒流生速階段；第三階段：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程有三個(gè)特點(diǎn)：1. 飽和非線(xiàn)形控制。2. 準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。3.

12、轉(zhuǎn)速超調(diào)。8. 什么是矢量控制？其實(shí)質(zhì)是什么？答：在多變量異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型中，通過(guò)3s/2s，2s/2s，2s/2r等坐標(biāo)變換，將三相電動(dòng)機(jī)模型等小便畫(huà)等效變換成類(lèi)似于直角坐標(biāo)系下的直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，然后按著直流電機(jī)的控制方式進(jìn)行控制，將這種直流電機(jī)方式下的控制變量再經(jīng)過(guò)坐標(biāo)的逆變換，變換成交流電動(dòng)機(jī)所需的輸入三相變量。 其實(shí)質(zhì)就是利用成熟的直流電機(jī)的控制方式，將交流電機(jī)模型變換成直流電機(jī)摸型進(jìn)行控制的一種交流電機(jī)控制技術(shù)。9. 請(qǐng)畫(huà)出下列系統(tǒng)的啟動(dòng)電流、轉(zhuǎn)速波形圖：IdIdmn*tIdIdmn*t 直流電機(jī)理想啟動(dòng)特性 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)帶有電流截至負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)10. 在SPWM調(diào)

13、速系統(tǒng)中，什么是同步調(diào)制？異步調(diào)制及分?jǐn)嗤秸{(diào)制？答：在SPWM調(diào)速系統(tǒng)中，載波頻率ft與調(diào)制波頻率fr之比為載波比N，根據(jù)N的關(guān)系調(diào)制方式有：1. 同步調(diào)制：在調(diào)制過(guò)程中，保持N= constant，即輸出電壓半波內(nèi)的脈沖數(shù)不變。2. 異步調(diào)制：在調(diào)制過(guò)程中，N不為常數(shù)，而是使載波頻率ft保持不變，從而保證在低頻時(shí)，N較大。3. 分段同步調(diào)制：在調(diào)制過(guò)程中，在一定范圍內(nèi)采用同步調(diào)制，當(dāng)頻率范圍變化較大時(shí)，按異步方式改變N，從而綜合了同步調(diào)制和異步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)。11. 簡(jiǎn)速什么是靜態(tài)環(huán)流？什么是動(dòng)態(tài)環(huán)流？直流平均環(huán)流？什么是瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流？答：當(dāng)可逆線(xiàn)路在一定的控制角下穩(wěn)定工作時(shí)，所出現(xiàn)的環(huán)流叫做

14、靜態(tài)環(huán)流；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)并不存在，只在系統(tǒng)處于過(guò)渡過(guò)程中出現(xiàn)的環(huán)流叫動(dòng)態(tài)環(huán)流；正組晶閘管VF和反組晶閘管VR都處于整流狀態(tài)，正組整流電壓和反組整流電壓正負(fù)相連，將造成電源短路，此短路電流即為直流平均環(huán)流。由于晶閘管裝置輸出的電壓脈動(dòng)性，當(dāng)正組電壓瞬時(shí)值大于逆變電壓瞬時(shí)值時(shí)，便產(chǎn)生正向瞬時(shí)電壓差，從而產(chǎn)生瞬時(shí)環(huán)流。12. 什么是SPWM脈寬調(diào)制根據(jù)采樣定理，沖量相等而形狀不同的窄脈沖，加在慣性環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果相同的的理論，用一系列的寬度按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖序列，當(dāng)正弦波的幅值發(fā)生變化時(shí)，各矩形脈沖的幅值在不變的條件下，其寬度隨之發(fā)生變化這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化并和正弦波等效的矩形脈沖序列叫S

15、PWM波形，采用此方式的控制叫SPWM脈寬調(diào)制。13. 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程曲線(xiàn)（電流、轉(zhuǎn)速），并給出各個(gè)階段的特征量，并在圖中標(biāo)出各階段答：I，n=0,Id= 0 Id= I dm II, I終態(tài)Id Id= I dm，N首次達(dá)n=n* III, II終態(tài) Id= I dl，n=n* IV 穩(wěn)定運(yùn)行與III終態(tài)。14. 請(qǐng)寫(xiě)出三相異步電動(dòng)機(jī)多變量數(shù)學(xué)模型表達(dá)式得分四、 計(jì)算及綜合題（60分）1. 如圖所示速度反饋系統(tǒng)，已知數(shù)據(jù)為：A：電動(dòng)機(jī)D ，Ped = 2.2KW、Ued = 220V、Ied = 12.5A、ned = 1500rpm、Rs = 1B：整流變壓器Y/Y接

16、線(xiàn)，副邊線(xiàn)電壓U2l = 230V、三相橋式可控整流。C：KZ-D系統(tǒng)主回路R= Rn+ Rl+ Rs=2.9。D：測(cè)速發(fā)電機(jī)ZYS-231/110型永磁式，Ped = 0.0231KW、Ued = 110V、Ied = 0.21A ned = 1900rpm。E：反饋回路電阻分壓比為：F：觸發(fā)器-可控硅環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks= 75G：生產(chǎn)機(jī)械要求調(diào)速范圍D =20，靜差率s < 5%H: 調(diào)節(jié)器中的R0 = 40K+15VR4-R0R0R1R3求：1. 畫(huà)出轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 2. 控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的Kp 、R1之值5分解：1：靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示 IdR_ud-ufnugn +

17、Kp Ks 1/Ce an 2：為滿(mǎn)足工藝要求，額定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)靜態(tài)速降為：2分 2分 根據(jù)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)K求調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)，得2分 2分最高轉(zhuǎn)速時(shí)的反饋電壓為ufn=1500*0.0072=10.8V，穩(wěn)壓電源15V，可以滿(mǎn)足最大給定電壓10.8V的要求。2分 選R1= 680K。2. 某調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降為10r/min，試求轉(zhuǎn)速在1000 r/min、100 r/min、10 r/min所占的百分比，并說(shuō)明電機(jī)的工作狀態(tài)。解： 只占1% 高速轉(zhuǎn)動(dòng) 只占10% 中速運(yùn)轉(zhuǎn) 占100% 電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)3. 某調(diào)速系統(tǒng)額定轉(zhuǎn)速ned=1430r/min，額定速降為Dned=115r/min。當(dāng)要求靜差率

18、s£30%、s£20%時(shí)，試求允許的調(diào)速范圍。解：若要求s30%，則調(diào)速范圍 若要求s20%，則調(diào)速范圍4. 某龍門(mén)刨床工作臺(tái)拖動(dòng)采用直流電動(dòng)機(jī)：Ped=60KW，Ued=220V，Ied=305A，ned=1000 r/min，要求D=20，s£5%。采用晶閘管電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，已知主回路總電阻R=0.18W，電動(dòng)機(jī)Ce=0.2V.min/r。試問(wèn)： 當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降為多少？ 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率為多少？ 如果滿(mǎn)足D=20，s£5%的要求，額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率應(yīng)該時(shí)多少？解： ，說(shuō)明大大超過(guò)了5%的要求。 系統(tǒng)要求的5.

19、 已知條件如上題，再增加兩個(gè)條件：晶閘管整流裝置的放大系數(shù)Ks=30，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a=0.015V.min/r。試求滿(mǎn)足閉環(huán)系統(tǒng)指標(biāo)D=20，s£5%，Dncl£2.63r/min所要求的放大倍數(shù)K。解：因?yàn)?，所以 ，放大器的放大系數(shù)要大于等于466. 已知單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)，R=1.0W，Ks=44，Ce=0.1925V.min/r，根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)D=10，s£5%計(jì)算，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)K53.3。試分析系統(tǒng)能否穩(wěn)定。解：已知系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪力矩，按保證電流時(shí)電流連續(xù)的條件計(jì)算電樞回路電感量，由于，則，取。計(jì)算系統(tǒng)各時(shí)間常數(shù)：， （三相橋式） 為保證系

20、統(tǒng)穩(wěn)定，開(kāi)環(huán)放大系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足 不穩(wěn)定7. 有一晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為Ped=2.5KW，Ued=220V，Ied=15A，ned=1500 r/min，Ra=2W，整流裝置內(nèi)阻Rs=1W，放大系數(shù)Ks=30，要求D=20，s£10%。試求 計(jì)算開(kāi)環(huán)系統(tǒng)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫(huà)出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 調(diào)整該系統(tǒng)，使U*n=20V時(shí)轉(zhuǎn)速n=1000 r/min。-此時(shí)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)應(yīng)該為多少？ 計(jì)算所須的放大器放大系數(shù)。解： 先計(jì)算電動(dòng)機(jī)的，然后在計(jì)算穩(wěn)態(tài)速降。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為 滿(mǎn)足調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降為 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的穩(wěn)態(tài)結(jié)

21、構(gòu)圖如圖所示 當(dāng)Ugn=20V時(shí)，n=1000r/min，則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為 閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)為，則所需放大器的放大系數(shù)為3. 有一可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)，已知：Ped = 2.8KW，Ued = 220V，Ied = 15.6A，ned = 1500rpm，Rs = 1.5，Ra=1，Ks = 37，給定電源為0 24V求： 1. 計(jì)算系統(tǒng)開(kāi)環(huán)工作時(shí)在D = 30時(shí)，S= ？ 2. 計(jì)算D = 30、S = 0.1時(shí)允許的靜態(tài)速降 3.設(shè)用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)2.的調(diào)速指標(biāo)，計(jì)算出當(dāng)Ugd = 24V時(shí)調(diào)整電機(jī)在額定點(diǎn)工作所需的放大器放大倍數(shù)Kp與反饋系數(shù)a。解：1. 2. 由上式公式可得：3

22、. 12.544. 某雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電流環(huán)ACR已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，試選h = 5，按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)ASR。Id_U*nU*n +ASR0.0055- ILn _nU*n/0.005ASR解:結(jié)構(gòu)圖可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化，如下所示： 典型型系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： 為PI調(diào)節(jié)器 且,kp=3。按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的PI調(diào)節(jié)器ASR的傳遞函數(shù)為：5. 有一V-M調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)為：Ped = 2.5KW，Ued = 220V，Ied = 15A，ned = 1500rpm，Rs = 2，整流裝置內(nèi)阻Rn=1，Ks = 30，要求系統(tǒng)調(diào)速范圍D = 20，靜差率s=10%。求：1.

23、 計(jì)算開(kāi)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。2. 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫(huà)出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。3. 調(diào)整該系統(tǒng)，使當(dāng)Ugd = 20V時(shí)，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)。 解：1. 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降為： 調(diào)速系統(tǒng)所允許的靜態(tài)速降為： 2. 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：IdR_ud-ufnugn + Kp Ks 1/Ce an 3. 當(dāng)Ued = 20V，n = 1000rpm，則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)為： 4. 閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為： ， 所需放大器放大倍數(shù)為：5某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，用串聯(lián)校正使之成為典型型系統(tǒng)，試確定調(diào)

24、節(jié)器及其參數(shù)并化除幅頻特性，要求校正后c = 10.5。解：對(duì)高頻小慣性環(huán)節(jié)做合并處理，原系統(tǒng)變?yōu)椋寒?dāng)采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為，則校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：，當(dāng)要求c = 10.5 即c = 10.5 =12KP，KP =10.5/12 = 0.875。因此所選用的調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：6. 某可控硅雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)為：電動(dòng)機(jī)D ：Ped = 550KW、Ued = 750V、Ied = 780A、ned = 375rpm、Ce= 1.92V/rpm、=1.5電樞回路總電阻：R = 0.1、Ks= 75、控制對(duì)象時(shí)間常數(shù)：Tl = 0.03

25、s，Tm= 0.084s、反饋濾波時(shí)間常數(shù)：Toi = 0.002s，Ton = 0.02s，最大給定電壓和調(diào)節(jié)器輸出限幅電壓均取12V，調(diào)節(jié)器輸入電阻R0 = 40K。系統(tǒng)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流超調(diào)量sI% 5%，空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量sn% 10%，電流調(diào)節(jié)器按典型型系統(tǒng)，KT = 0.5，試設(shè)計(jì)計(jì)算：1. 電流反饋系數(shù)b和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a；2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)并說(shuō)明理由；設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的R、C參數(shù)。3. 計(jì)算電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率wci和wcn，檢驗(yàn)是否合理。解：首先畫(huà)出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：IfzUgnSTLT-UfnUfiEn1. 電流環(huán)按典型型系統(tǒng)，KT = 0.5 設(shè)

26、計(jì)，電流環(huán)等效傳遞函數(shù) ，其中，為保證系統(tǒng)無(wú)靜差，則ST系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器，這樣由于ST的積分作用，可使轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。因此轉(zhuǎn)速閉環(huán)是二型系統(tǒng)，按典型二型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，取h = 5，則：，此時(shí)超調(diào)量為：，因此選h = 5是合適的。此時(shí)PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)為：UgnConR0/2ConCinRinR0/2R0/2R0/2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖所示：Ufn2. 電流環(huán)截止頻率轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率，外環(huán)截止頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)環(huán)截止頻率，設(shè)計(jì)是合理的。7. 如圖所示直流調(diào)速系統(tǒng)方框圖，ACR為電流調(diào)節(jié)器。已知電樞電路時(shí)間常數(shù)無(wú)靜差，電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中，使電流無(wú)超調(diào)。試求：1. 選擇ACR調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)。 2.求調(diào)節(jié)器參數(shù)。3.求

27、開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)。3. 若將調(diào)節(jié)器本身的放大倍數(shù)提高一倍，其超調(diào)量為多大？Idb ACR Ugi +解：1. 要穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器；要使啟動(dòng)無(wú)超調(diào)，應(yīng)按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并取=1.0，KT = 0.25，由以上理由，選LT為： 2. 調(diào)節(jié)器系數(shù)：，滿(mǎn)足近似條件。3. KI = 53.24.若將調(diào)節(jié)器本身的放大倍數(shù)提高一倍，則KI TI = 0.5，超調(diào)量為4.3%。8. 一個(gè)由三相零式可控硅裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，基本數(shù)據(jù)如下：直流電機(jī)：Ped = 60KW、Ued = 220V、Ied = 305A、ned = 1000rpm、Ce= 0.2V/rpm、=1.5電樞回路總電阻

28、：R = 0.18、Ks= 30、控制對(duì)象時(shí)間常數(shù)：Tl = 0.012s，Tm= 0.12s、反饋濾波時(shí)間常數(shù)：Toi = 0.0025s，Ton = 0.0141s，額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓：（Ugn）ed = 15V，調(diào)節(jié)器飽和輸出電壓：12V，調(diào)速范圍：D = 10。A：確定電流反饋系數(shù)a和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)b，設(shè)最大啟動(dòng)電流Idm=300AB：系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：無(wú)靜差；電流超調(diào)量sI% 5%，空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量sn% 10%，試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，畫(huà)出電路圖并計(jì)算R、C參數(shù)；調(diào)節(jié)器輸入電阻R0 = 40K。C：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器并計(jì)算參數(shù)；D：在額定負(fù)載下，啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的超調(diào)量解

29、：A：由于調(diào)節(jié)器的飽和輸出電壓為12V，即電流環(huán)最大給定電壓Ugim=12V，又最大啟動(dòng)電流為300A，所以電流反饋系數(shù)為：，額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓（Ugn）ed = 15V，所以轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) B：為保證電流超調(diào)量sI% 5%，應(yīng)將電流環(huán)效正成典型I型系統(tǒng)，因此電流調(diào)節(jié)器應(yīng)采用PI調(diào)節(jié)器，其電路如圖所示： 其傳遞函數(shù)為：根據(jù)要求將電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)且超調(diào)量sI% 5%，調(diào)節(jié)器的參數(shù)為：，對(duì)于三相零式，Ts=0.0033C：為保證系統(tǒng)無(wú)靜差，速度調(diào)節(jié)器也選PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，其傳遞函數(shù)為 ，因此速度環(huán)中有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，速度環(huán)校正成典型II型系統(tǒng)，且取h = 5，速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)為：D：在額定負(fù)載

30、下啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的超調(diào)量為：9. 請(qǐng)推導(dǎo)三相異步電動(dòng)機(jī)多變量數(shù)學(xué)模型中的三相靜止/兩相靜止坐標(biāo)變換矩陣。解：設(shè)三相靜止坐標(biāo)系為A、B、C，每相繞組的有效匝數(shù)為N3，兩相靜止坐標(biāo)系為a、b，每相繞組的有效匝數(shù)N2，并取A軸和a軸重合，如圖所示，根據(jù)變換前后磁動(dòng)勢(shì)應(yīng)相等的原則，有：BbAa即：C ，根據(jù)變換前后功率不變及對(duì)應(yīng)的變換為正交變換，因此有C-13S/2S = CT3S/2S = C2S/3S，所以10. 試推導(dǎo)在M-T坐標(biāo)系下矢量控制的控制數(shù)學(xué)模型，即、及的表達(dá)式。給出的前提公式模型：已知M-T坐標(biāo)系下有：，即有：，已知轉(zhuǎn)矩表達(dá)式：，電壓方程：磁鏈方程：證明：1. 轉(zhuǎn)矩表達(dá)式： 2.

31、轉(zhuǎn)子磁鏈表達(dá)式：由電壓方程有：由磁鏈方程有：由電壓方程有：11. 試推導(dǎo)三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子磁鏈觀(guān)測(cè)數(shù)學(xué)模型及畫(huà)出觀(guān)測(cè)模型的方框圖，給出前提公式電壓矩陣：證明：在兩相靜止坐標(biāo)系上，轉(zhuǎn)子的磁鏈方程為：其中Ya2、Yb2是轉(zhuǎn)子磁鏈在a、b上的分量。根據(jù)電壓方程及轉(zhuǎn)子電壓為0，于是有：即：yb1 Lm T2 Lmia1wib1ya2同理可以得到12. 異步電動(dòng)機(jī)在恒壓恒頻時(shí)的機(jī)械特性曲線(xiàn)及其表達(dá)式為：試推導(dǎo)異步電動(dòng)機(jī)在如下電壓頻率協(xié)調(diào)控制下的表達(dá)式及機(jī)械特性曲線(xiàn)。（1） 恒壓頻比控制U1/1=恒值（2） 恒Eg/1控制（3） 恒Er/1控制解：（1） 恒壓頻比控制U1/1=恒值

32、 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式可知， A：當(dāng)s>>0時(shí)， B：當(dāng)s>>1時(shí)，（2） 恒Eg/1控制 此時(shí) 當(dāng)s較小時(shí)，可以認(rèn)為：當(dāng)s接近于1時(shí)將對(duì)s求導(dǎo)，求出最大轉(zhuǎn)矩。n sc令，可得abTe（3）恒Er/1控制a=(1),b=(2),c=(3)13試推導(dǎo)兩相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下（C=2s/2r）的坐標(biāo)變換矩陣，已知坐標(biāo)系如圖所示。證明：根據(jù)題意，和圖，有如下關(guān)系：3分 3分寫(xiě)成矩陣式：3分式中：， 這是兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)到兩相靜止坐標(biāo)系的變換陣而兩相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換陣為前面所求變換陣的逆，即：3分 3分 所以：14 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)采用晶閘管三相橋式全控整流電路供電，基本數(shù)據(jù)如

33、下：直流電機(jī)：220V，136A，1460r/min，電樞電阻，過(guò)載系數(shù)；晶閘管裝置：放大系數(shù)；電樞回路總電阻：；電樞回路總電感：；電動(dòng)機(jī)總飛輪力矩：；電流反饋系數(shù)：；轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；濾波時(shí)間常數(shù)：；設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：轉(zhuǎn)速無(wú)靜差；動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量；空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。設(shè)計(jì)： 電流環(huán)的設(shè)計(jì)：確定時(shí)間常熟： 整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) ; 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)：； 電磁時(shí)間常數(shù)：；確定電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)： 結(jié)構(gòu)選擇根據(jù)性能指標(biāo)要求：，而且：因此電流環(huán)按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電流調(diào)節(jié)器選PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 參數(shù)計(jì)算 為了將電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)，電流調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間常數(shù)應(yīng)對(duì)消控制對(duì)象中的

34、大慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，即取； ；為了滿(mǎn)足要求，應(yīng)取，因此，于是可以求得ACR的比例放大系數(shù)為：校驗(yàn)近似條件： 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)近似條件： ，所以滿(mǎn)足近似條件。 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)的近似條件：，滿(mǎn)足近似條件。 忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響的條件，而由于：。所以，因此：，滿(mǎn)足近似條件。設(shè)計(jì)后電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)指標(biāo)為 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù)： 電流環(huán)等校等效時(shí)間常數(shù)：因?yàn)殡娏鳝h(huán)是按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且參數(shù)選擇為，因此電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為： 。 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)已知轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)為，因此轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)為：確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)： 結(jié)構(gòu)選擇 由于設(shè)計(jì)要求無(wú)靜差，因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器

35、必須含有積分環(huán)節(jié)，有考慮到動(dòng)態(tài)要求，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)采用PI調(diào)節(jié)器，按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： 參數(shù)計(jì)算考慮到動(dòng)態(tài)抗擾性能和啟動(dòng)動(dòng)態(tài)性能，取中頻寬度較好，則有：，轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)放大系數(shù)：，則ASR的比例放大系數(shù)：校驗(yàn)近似條件和性能指標(biāo)： 電流環(huán)傳遞函數(shù)等效條件：可知；而，可知滿(mǎn)足等效條件。 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：，滿(mǎn)足近似條件。 轉(zhuǎn)速超調(diào)量所以：15 某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)速環(huán)按典型II型系統(tǒng)確定參數(shù)關(guān)系。一直系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)，電機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)速降，轉(zhuǎn)速環(huán)的小時(shí)間常數(shù)，電動(dòng)機(jī)允許的過(guò)載系數(shù)，直流電機(jī)：220V，136A，1460r/min，。求1電動(dòng)機(jī)在理想空

36、載下起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的超調(diào)量；2 電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的超調(diào)量 解：如果按準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系，并取中頻寬度。查表可知：所以：1 2 2.1%16 有一V-M調(diào)速系統(tǒng)，如圖所示，已知數(shù)據(jù)如下： 直流電動(dòng)機(jī)： 整流裝置：觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)，整流裝置的內(nèi)阻 生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)為：。求： 計(jì)算開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速指標(biāo)所允許的穩(wěn)態(tài)速降； 畫(huà)出該系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖； 若當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓，計(jì)算此時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)； 計(jì)算滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)要求所需放大器的放大系數(shù)；解： 先計(jì)算電動(dòng)機(jī)得電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速比 因?yàn)椋?所以：開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為：閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為： 該系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖

37、如下圖所示：若當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓，計(jì)算此時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為： 閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)還放大倍數(shù)為：則所需的放大器放大系數(shù)為：，若放大器的，所以：，取規(guī)范值17 如圖所示，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，已知數(shù)據(jù)為：電動(dòng)機(jī)：晶閘管裝置：采用三相橋式全控整流電路，電樞回路總電阻，總電感；額定轉(zhuǎn)速時(shí)；要求的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：。問(wèn)： 該系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行？為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的臨界開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為多大？ 當(dāng)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)要求的數(shù)值時(shí)，若系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，是系統(tǒng)的相角裕量。18. 在轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器，已知電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)為，功率放大器放大系數(shù)和

38、內(nèi)阻，電動(dòng)機(jī)的允許過(guò)載倍數(shù)為。（1） 若ASR, ACR的限幅輸出分別為和，如何確定轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)和電流反饋系數(shù)；（2） 設(shè)系統(tǒng)在額定情況下正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋線(xiàn)突然斷線(xiàn)，系統(tǒng)的運(yùn)行情況如何？寫(xiě)出此時(shí)系統(tǒng)中，和的表達(dá)式；（3） 設(shè)系統(tǒng)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定情況下正常運(yùn)行，若因?yàn)槟撤N原因勵(lì)磁電流減小使磁通下降一半，系統(tǒng)工作情況如何變化？寫(xiě)出，及在穩(wěn)定后的表達(dá)式；系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下帶額定負(fù)載正常運(yùn)行，電流反饋線(xiàn)突然斷線(xiàn)，系統(tǒng)的運(yùn)行情況如何變化？若系統(tǒng)最終仍趨于穩(wěn)定，則穩(wěn)定后系統(tǒng)的，及比原來(lái)有何變化？解： （1）按最大給定電壓對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速來(lái)確定轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，因ASR采用PI調(diào)節(jié)器，穩(wěn)態(tài)時(shí)，因此有，所

39、以。按電動(dòng)機(jī)最大允許過(guò)載電流對(duì)應(yīng)于ASR輸出限幅值來(lái)確定電流反饋系數(shù)，而ACR又采用PI調(diào)節(jié)器，則有，所以有。（2）若系統(tǒng)在額定情況下正常運(yùn)行，則有，且極性均相反。若轉(zhuǎn)速反饋線(xiàn)斷線(xiàn)，則，ASR只有輸入而使其很快進(jìn)入飽和，輸出為限幅值；由于尚未變化使ACR輸出上升而達(dá)到限幅值，功率放大器輸出電壓達(dá)到最大值，上升，使電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)加速，上升，電動(dòng)勢(shì)上升。最后當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)后，（負(fù)載電流），。（3）系統(tǒng)在額定情況下正常運(yùn)行，。若磁通下降一半，則下降，和將隨之增加，但因未變，在電流環(huán)調(diào)節(jié)作用下使，下降以維持暫時(shí)不變，從而使 下降為原來(lái)的一半。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，不變；所以，電動(dòng)機(jī)

40、減速，下降，隨之下降，因未變，而使ASR飽和，輸出為，在電流環(huán)調(diào)節(jié)作用下，電流上升達(dá)到并維持不變，因電流變大而回升，但也只能為原來(lái)轉(zhuǎn)矩的，仍然小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將繼續(xù)下降，直至。這時(shí)，。（4） 若電流反饋斷線(xiàn)，則因，未變而使ACR飽和，上升，上升，上升，上升。但未變，因而使下降。由于速度環(huán)的自動(dòng)調(diào)整作用，在系統(tǒng)最后穩(wěn)定下來(lái)后，不變，不變，因而，都不會(huì)變，只有下降為零，即。19. 設(shè)控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為，式中，。要求階躍輸入時(shí)系統(tǒng)的超調(diào)量。1. 分別用P, I, PI和PID調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)校正成典型I型系統(tǒng)，設(shè)計(jì)各調(diào)節(jié)器參數(shù)并計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間。2. 能否用上述調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)校正成典型II型系統(tǒng)？解

41、： 1. 校正成典型I型系統(tǒng)時(shí)調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算：（1）控制對(duì)象為0型系統(tǒng)，用P調(diào)節(jié)器校正時(shí)，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為，需作近似處理后才能校正成典型I型系統(tǒng)。令則校正后系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為式中，。為使，可取，因此，調(diào)節(jié)時(shí)間下面需校驗(yàn)近似條件。？因，而，滿(mǎn)足近似條件。？滿(mǎn)足近似條件。（2）用I調(diào)節(jié)器校正時(shí)，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為校正后系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為式中，取，則調(diào)節(jié)時(shí)間。因，而，滿(mǎn)足近似條件。（3）用PI調(diào)節(jié)器校正時(shí)，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為，取，且令，校正后系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為同樣，取，則調(diào)節(jié)時(shí)間。（5） 用PID調(diào)節(jié)器校正時(shí)，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為取，令，則校正后系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，仍取，則調(diào)整時(shí)間。校驗(yàn)近似條件：，而，滿(mǎn)足

42、近似條件。比較采用不同調(diào)節(jié)器時(shí)的，可知采用PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)時(shí)間最短，效果最好；采用I調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)時(shí)間最長(zhǎng)，效果最差；采用P調(diào)節(jié)器和PI調(diào)節(jié)器雖然有相同的，但采用P調(diào)節(jié)器時(shí)系統(tǒng)是有差的，因此兩者的穩(wěn)態(tài)性能截然不同。2. 校正成典型II型系統(tǒng)時(shí)調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算：（1）由于控制對(duì)象傳遞函數(shù)中不含領(lǐng)先環(huán)節(jié)，P和I兩種調(diào)節(jié)器也不含領(lǐng)先環(huán)節(jié)，因此采用P調(diào)節(jié)器和I調(diào)節(jié)器無(wú)法將控制對(duì)象校正成典型II型系統(tǒng)，采用PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器才有可能將控制對(duì)象校正成典型II型系統(tǒng)。又由于控制對(duì)象傳遞函數(shù)中不含積分環(huán)節(jié)，需作近似處理后才能采用PI或PID調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)校正成典型II型系統(tǒng)。令將慣性環(huán)節(jié)近似為積分環(huán)節(jié)，近似條件

43、為（2）采用PI調(diào)節(jié)器校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為式中，。如按準(zhǔn)則確定系數(shù)，此時(shí)，則,當(dāng)時(shí)，；又因8.58>6.98，8.58<15.2，滿(mǎn)足近似條件，說(shuō)明用PI調(diào)節(jié)器可以將系統(tǒng)校正成典型II型系統(tǒng)。（3）采用PID調(diào)節(jié)器時(shí)，可取，并令，則校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為式中，。此時(shí)，則當(dāng)時(shí)，按準(zhǔn)則，有，而可見(jiàn)，滿(mǎn)足近似條件，采用PID調(diào)節(jié)器也可以將系統(tǒng)校正成典型II型系統(tǒng)。20. 某轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的已知參數(shù)為：電動(dòng)機(jī)參數(shù)，；功率放大器：放大倍數(shù)，；電樞回路總電感，最大允許電流，ASR和ACR的輸出限幅值均為，最大轉(zhuǎn)速給定電壓，電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)為，轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)為。設(shè)

44、計(jì)指標(biāo)為：電流超調(diào)量，轉(zhuǎn)速無(wú)靜查，空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。分別用準(zhǔn)則和準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)，決定ACR和ASR的結(jié)構(gòu)并選擇參數(shù)。解： 1. 電流環(huán)設(shè)計(jì)（1） 電流環(huán)被控對(duì)象的參數(shù)如下電樞回路總電阻：；電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)：；電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)：；電流反饋系數(shù)：。（2） 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)根據(jù)性能指標(biāo)要求，應(yīng)將電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)，ACR需選用PI調(diào)節(jié)器，即并取，為滿(mǎn)足的要求，取電流環(huán)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為則ACR的比例放大系數(shù)為（3） 校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率。忽略電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)影響的近似條件為，現(xiàn)該近似條件滿(mǎn)足。2 轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)（1） 轉(zhuǎn)速環(huán)的對(duì)象參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)： (2)確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及參數(shù)。由于要求轉(zhuǎn)速無(wú)靜查，因此ASR應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器，即轉(zhuǎn)速環(huán)按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并取，則按準(zhǔn)則選擇ASR參數(shù)。則按準(zhǔn)則選擇ASR參數(shù)則（2） 校驗(yàn)近似條件當(dāng)按準(zhǔn)則設(shè)計(jì)ASR時(shí)，轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為當(dāng)按準(zhǔn)則設(shè)計(jì)ASR時(shí)，轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為由于，故滿(mǎn)足電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件；又由于，故滿(mǎn)足小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件。3 驗(yàn)算系統(tǒng)的性能指標(biāo)電流環(huán)按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且取，此時(shí)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)指標(biāo)為；轉(zhuǎn)速環(huán)ASR取PI調(diào)節(jié)器，可以滿(mǎn)足轉(zhuǎn)速無(wú)靜查，動(dòng)態(tài)指標(biāo)應(yīng)按退飽和超調(diào)考慮，此時(shí)有當(dāng)按準(zhǔn)則設(shè)計(jì)時(shí)，若取，查表2.9有因此當(dāng)按準(zhǔn)則設(shè)計(jì)時(shí)，由表2.8知，當(dāng)時(shí)有其中，為恒流升速時(shí)間