河南工業(yè)大學(xué)運(yùn)動(dòng)控制復(fù)習(xí)題

1、1 .直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法可以有調(diào)節(jié)電樞電壓、改變電樞回路電阻和減弱勵(lì)磁磁通等三種方法。2 .異步電動(dòng)機(jī)在基頻以下有恒定子磁通、恒氣隙磁通和恒轉(zhuǎn)子磁通等三種電壓頻率協(xié)調(diào)控制方式。3 .在直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字控制中，采用旋轉(zhuǎn)式光電編碼盤的數(shù)字測(cè)速方法有立法、工法和 M 和法等三種。4 .異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型時(shí)一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。5 .在 V-M 系統(tǒng)中，由于電流波形的脈動(dòng)，可能出現(xiàn)電流的連續(xù)和斷續(xù)，抑制電流脈動(dòng)的措施主要是增加電路相數(shù)或采用多重化技術(shù)和設(shè)置電感量足夠大的平波電抗器。6 .雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程分為電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等三個(gè)階

2、段。7 .從整體結(jié)構(gòu)上看，電力電子變壓變頻器可分為交-交變頻器和交-直-交變頻器兩大類。8 .在直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，外環(huán)是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，內(nèi)環(huán)是電流調(diào)節(jié)器。9 在直流調(diào)速控制系統(tǒng)中，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器分絕對(duì)式和增量式兩種。10 在直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)中，從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來看，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動(dòng)系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）、張力控制系統(tǒng)和多電機(jī)同步控制系統(tǒng)等多種類型，各種系統(tǒng)是通過控制轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的，調(diào)速系統(tǒng)是最基本的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)。11 直流無環(huán)流可逆系統(tǒng)有兩大類：邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)和錯(cuò)位控制無環(huán)流系統(tǒng)12 在正弦波脈寬調(diào)制（SPWM 技術(shù)中，采用數(shù)字控制的算法，SPWMk 成波形軟

3、件方法有自然采樣法、規(guī)則采樣法和指定次數(shù)諧波消除法等三種。13 諧波和無功功率造成電力公害，在這種情況下必須添置無功補(bǔ)償裝置和諧波濾波裝a。14 在坐標(biāo)變換中，不同電動(dòng)機(jī)模型等效的原則是：在不同坐標(biāo)下所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)完全一致15 直流調(diào)速系統(tǒng)的可控直流電源有旋轉(zhuǎn)交流機(jī)組，靜止式可控整流器、直流斬波器與脈寬調(diào)制變換器16 直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)是調(diào)速范圍和靜差率17 在交直交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分為電壓源型和電流源型逆變器18 在間接計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈模型中，由于主要實(shí)測(cè)信號(hào)的不同，又分電壓模型和電流模型，其中前者模型適用于中、高速范圍19 伺服系統(tǒng)由伺服電動(dòng)

4、機(jī)、功率驅(qū)動(dòng)器、控制器和傳感器四大部分組成PS:1 電壓模型更適合中高速，電流模型適合低速2 增量式 PI 算法只需輸出限幅，而位置式同時(shí)設(shè)積分限幅和輸出限幅。3 異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)模型：磁鏈方程，電壓方程，轉(zhuǎn)矩方程，運(yùn)動(dòng)方程4 根據(jù)轉(zhuǎn)差率判斷系統(tǒng)效率高低：消耗性最低，饋送型較高，不變型最高對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)來說，應(yīng)該保證正弦波的是電流穩(wěn)態(tài)時(shí)在繞組中通入三相平衡的正弦電流才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值，不產(chǎn)生脈動(dòng)，最終目的實(shí)在電動(dòng)機(jī)空間產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩1 .微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是離散化和數(shù)字化。V2 .在實(shí)際直流調(diào)速系統(tǒng)中，很少單獨(dú)使用電流正反饋的補(bǔ)償控制，只是在電壓（或

5、轉(zhuǎn)速）負(fù)反饋系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加上電流正反饋補(bǔ)償，作為減小靜差的補(bǔ)充措施。V3 .采用比例積分調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是有靜差調(diào)速系統(tǒng)。x4 .一般來說，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)以抗擾性能為主，而隨動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性指標(biāo)以跟隨性能為主。V5 .諧波和無功功率造成的“電力公害”是晶閘管可控整流裝置的進(jìn)一步普及的障礙；在“電力公害”的情況下，必須設(shè)置無功補(bǔ)償和諧波濾波裝置。V6 在交流調(diào)速中，在基頻以上，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的性質(zhì)，在基頻以下，屬于恒功率調(diào)速x7 交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。V8 .在 SVPW 臟制算法中，不同開關(guān)狀態(tài)的順序必須遵循

6、的原則是：每次切換開關(guān)狀態(tài)時(shí)，只切換一個(gè)功率開關(guān)器件，以滿足最小開關(guān)損耗。V9 .反饋控制系統(tǒng)有有效的抑止一切被反饋環(huán)包圍的通道上的擾動(dòng)作用，但完全服從給定作用。x10 .口=P 的配合控制，可以消除瞬時(shí)脈動(dòng)態(tài)環(huán)流x11 一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在額定轉(zhuǎn)速時(shí)能滿足所需的靜差率的可調(diào)范圍。X12 .Ct=P 的配合控制，可以消除靜態(tài)環(huán)流。X13 恒%）控制通常是對(duì)恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到 6m=恒值，從而改善了低速性能，但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。V14 數(shù)字 PI 調(diào)節(jié)器增量式算法必須同時(shí)設(shè)置積分限幅和輸出限幅，缺一不可。X15 在交流調(diào)速中，

7、在基頻以上，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”的性質(zhì)。X16 異步電動(dòng)機(jī)在兩相以任意轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的dq坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型比 ABC 坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，階次降低了，但其非線性、強(qiáng)耦合、多變量的性質(zhì)并未改變。V17 異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子回路串電阻和變極對(duì)數(shù)調(diào)速都屬于轉(zhuǎn)差功率消耗型的調(diào)速系統(tǒng)X18 數(shù)字 PI 調(diào)節(jié)器有絕對(duì)式和增量式兩種算法x19 對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)實(shí)際需要保證的是正弦交流電壓， 只有在交流電動(dòng)機(jī)繞組中通入三相平衡的正弦電壓才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值，不含脈動(dòng)分量x20 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照從內(nèi)向外設(shè)計(jì)的原則，先設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速換，再設(shè)計(jì)電流環(huán)X21 一般的通用變頻器控制系統(tǒng)

8、是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，采用轉(zhuǎn)速開環(huán)電壓頻率協(xié)調(diào)控制的方案 V22 直接轉(zhuǎn)矩控制選擇定子磁鏈作為被控量，計(jì)算磁鏈的模型可以不受轉(zhuǎn)自參數(shù)變化的影響，提高系統(tǒng)的魯棒性 V23 同步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速的方法有兩種：用獨(dú)立的變壓變頻裝置給同步電機(jī)供電的稱作自控變頻調(diào)速系統(tǒng)；根據(jù)轉(zhuǎn)子位置直接控制變壓變頻裝置的稱作他控變頻系統(tǒng)x1 .簡(jiǎn)述正弦波脈寬調(diào)制（SPWM 的調(diào)制方法。以頻率與期望的輸出電壓波相同的正弦波作為調(diào)制波，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波，當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)，由他們的交點(diǎn)確定確定逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而獲得幅值相等，寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列，這種調(diào)制方法叫做正弦波脈寬

9、調(diào)制（SPWM的調(diào)制。2 試述直流調(diào)速中開環(huán)機(jī)械特性與閉環(huán)靜特性的關(guān)系。a.閉環(huán)系統(tǒng)的特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬的多 b.閉環(huán)系統(tǒng)的的經(jīng)靜差率要比開環(huán)系統(tǒng)小得多 c.如果所要求的靜差率一定，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。3 試說出矢量控制系統(tǒng)的基本思路。通過坐標(biāo)變換，在按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系中，得到等效的直流電動(dòng)機(jī)模型。仿照直流電動(dòng)機(jī)的控制方法控制電磁轉(zhuǎn)矩與磁鏈，然后將轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標(biāo)系中的控制量反變換得到三相坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)量，以實(shí)施控制。4 在交流調(diào)速系統(tǒng)中，試述轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律。（1）在湘 W 因 m 的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩德基本上與儂成正比，條件是氣隙磁通不變.（2） 在不同的定子電流

10、值時(shí)， 按上圖的函數(shù)關(guān)系 U 科二,A） 控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通m 恒定。5 在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器有什么作用。還有電流調(diào)節(jié)器起的作用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器：1.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n 很快的跟隨給定電壓 u的變化穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用 pi 調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差。2.對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。3.其輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器：（1）對(duì)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用（2）起動(dòng)時(shí)保證獲得允許的最大電流（3）在快速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化。（4）當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護(hù)作用6 在橋式可逆直流脈

11、寬調(diào)速系統(tǒng)中，什么是泵升電壓？并說出該電路中電容 C 的作用。當(dāng)脈寬調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)停車或者減速時(shí)，貯存在電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的動(dòng)能將變成電能，通過 PWM變換器回饋給直流電源，但一般的直流電源由不可控的整流器供電，不可能回饋電能，只好對(duì)濾波電容充電而使電壓升高，稱作泵升電壓。電容：濾波；制動(dòng)時(shí)吸收動(dòng)能。7 在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、電樞電阻和電動(dòng)機(jī)電磁電流等各量發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起轉(zhuǎn)速的變化，問系統(tǒng)對(duì)上述各量有無調(diào)節(jié)能力？為什么？答：對(duì)電網(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流、電樞電阻有調(diào)節(jié)作用，對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁無調(diào)節(jié)作用；因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流、電樞電阻

12、被包含在反饋環(huán)的前向通道上，而測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁沒有被包含在反饋環(huán)的前向通道上。PS:1:異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速的控制特性在基頻以下，由于磁通恒定，允許輸出轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”方式；在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)磁通減小，允許輸出轉(zhuǎn)矩也隨之降低，輸出功率基本不變，屬于“近似的恒功率調(diào)速”方式2 :SVPWMI 點(diǎn)1 .逆變器共有八個(gè)基本輸出矢量，有六個(gè)有效工作矢量和兩個(gè)零矢量，在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，每個(gè)有效工作矢量只作用一次的方式只能生成正六邊形的旋轉(zhuǎn)磁鏈，諧波分量大，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)2 .用相鄰的兩個(gè)有效工作矢量，可合成任意的期望輸出電壓矢量，使磁鏈軌跡接近于圓。開關(guān)周期 T0 越小，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)越接近

13、于圓，但功率器件的開關(guān)頻率越高3 .利用電壓空間矢量直接生成三相 PW 眼，計(jì)算方便4 .與一般的 SPWM 目比較，SPWMI 制方式的輸出電壓最多可提高 15%14、簡(jiǎn)述 SVPW 腋術(shù)。SVPWM 勺主要思想是以三相對(duì)稱正弦波電壓供電時(shí)三相對(duì)稱電動(dòng)機(jī)定子理想磁鏈圓為參考標(biāo)準(zhǔn)，以三相逆變器不同開關(guān)模式作適當(dāng)?shù)那袚Q，從而形成 PW 眼，以所形成的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫰錅?zhǔn)確磁鏈圓。傳統(tǒng)的 SPWIW 法從電源的角度出發(fā)，以生成一個(gè)可調(diào)頻調(diào)壓的正弦波電源，而 SVPWM法將逆變系統(tǒng)和異步電機(jī)看作一個(gè)整體來考慮，模型比較簡(jiǎn)單，也便于微處理器的實(shí)時(shí)控制8試寫出二靜止坐標(biāo)aP和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq之間的變

14、換矩陣。靜止到旋轉(zhuǎn)cossinC2s/2rii-sincos旋轉(zhuǎn)到靜止cossinC2r/2ssincos9 試推導(dǎo)出三相靜止坐標(biāo)A、C 和兩相靜止坐標(biāo)解：圖中給出了三相定子繞組AB、C和兩相定子繞組3之間的變換矩陣。a、3兩個(gè)坐標(biāo)系，其中取A軸和a 軸重合。設(shè)三相繞組每相有效匝數(shù)為N3,兩相繞組每相有效匝數(shù)為助，設(shè)磁動(dòng)勢(shì)波形是正弦分布的，當(dāng)三相總磁動(dòng)勢(shì)與二相總磁動(dòng)勢(shì)相等時(shí),投影都應(yīng)相等，因此兩套繞組瞬時(shí)磁動(dòng)勢(shì)在 a、3 軸上的N2ia=N3iAN3iBcos600-N3iCcos60*=N3(iA1；2B2-N2is=N3iBsin60N3iCsin602P3B3C.3N3(iB-C)得“N

15、LiPJN2、32.3A!、N3iB120N2iDdN3iAAAN2iQ2.某直流電機(jī)的額定電樞電流IN=136A,允許的過流倍數(shù)入=1.5,額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,計(jì)算機(jī)內(nèi)部定點(diǎn)數(shù)占一個(gè)字的位置（16 位），試確定電樞電流和轉(zhuǎn)速的存儲(chǔ)系數(shù)。（電流、轉(zhuǎn)速需保留 0.3 的余量）解：定點(diǎn)數(shù)長(zhǎng)度為 1 個(gè)字（16 位），但最高位須用作符號(hào)位，只有 15 位可表示量值，故最大存儲(chǔ)彳tDmJX=2151。（1 分）電樞電流最大允許值為 1.5IN,考慮到調(diào)節(jié)過程中瞬時(shí)值可能超過此值，故取Imax=1.8IN。215-132768因此，電樞電流存儲(chǔ)系數(shù)為KR=3=133.86A（2分）1.81

16、N1.8136A額定轉(zhuǎn)速回=1460r/min,取nmax=1.3nN,則轉(zhuǎn)速存儲(chǔ)系數(shù)為1.215-132768K=17.264min/r（2 分）1.3nN1.31460r/min對(duì)上述結(jié)果取整得Kp=133,Ka=17（1 分）201 .有一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為Wobj（s）=20,（0.005s1）（0.5s1）要求用調(diào)節(jié)器分別將其校正為典型I型系統(tǒng)，超調(diào)量仃E5%,求調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。（6分）K解：典型I型系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為W（s）=K，由控制對(duì)象的傳遞函數(shù)可以看出s（Ts1）Ti=0.005s,T2=0.5s,得到T2TI,由控制對(duì)象的傳遞函數(shù)的傳遞函數(shù)和典型I型系統(tǒng)的

17、傳遞函數(shù)比較，調(diào)節(jié)器應(yīng)該包含一個(gè)積分環(huán)節(jié)，并含有一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)對(duì)消掉大慣性環(huán)1KDi（s1）節(jié)，（1 分）所以選用 PI 調(diào)節(jié)器，PI 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為WDi（s）=（10.5s1s分），則 T=T2=0.5,T=0.005,K=20Kpi八（2分）；由超調(diào)量仃5%,查表得出KT=0.5,K10005、即得三相/二兩變換矩陣C3/2111-2-20v3322則K=100,3=0.5=2.5（2分）p2020調(diào)節(jié)器分別將其校正成典型 I 型和 n 系統(tǒng)，超調(diào)量仃w5%,求調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。(1)校正成典型 I 型系統(tǒng)：選擇調(diào)節(jié)器為 PI 調(diào)節(jié)器，Wpi(s)=Kpi(s+1)/Ts;令。=

18、0.25,則校正之后的新系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 W(s)=18Kpi/Ts(0.005s+1);WI(s)=K/s(Ts+1),令 KT=0.5,則，18Kpi/TX0.005=0.5，代入=0.25,得：Kpi=1.4。(2)校正成典型 II 型系統(tǒng)：傳遞函數(shù)近似處理：Wobj(s)=18/(0.25s+1)(0.005s+1)=18/0.25s(0.005s+1);選擇調(diào)節(jié)器為 PI 調(diào)節(jié)器，Wpi(s)=Kpi(rs+1)/。s;校正之后的新系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 Ws)=18Kpi(rs+1)/0.25Ts2(0.005s+1);Wn(s)=K(s+1)/s2(Ts+1),令 h=5,h=T/T=

19、T/0.005=5,貝 UT=0.025;K=(h+1)/2h2T2=18Kpi/0.25T,代入T,T,h,得：Kpi=1.67。1 .用線性集成電路運(yùn)算放大器作為電壓放大器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)，主電路是由晶閘管可控整流器供電的 V-M 系統(tǒng)，已知數(shù)據(jù)如下：電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：10KVV220V,55A,1000r/min,電樞電阻 R=0.5;轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為 a=0.01158Vmin/r,晶閘管整流裝置的電壓放大系數(shù)Ks=44,V-M 系統(tǒng)電樞回路總電阻R=1.0;直流穩(wěn)壓電源15V。如生產(chǎn)機(jī)械要求轉(zhuǎn)速范圍 D=10,靜差率 s5%試求出：(1)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)有靜差直流

20、調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(2)額定負(fù)載穩(wěn)態(tài)速降色nclClCe=220-55*0.5/1000=0.19252)ncl=nNS=5.3D(1-S)2.有一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為Wobj(s)=18(0.005s-1)(0.25s1)要求用1)npIdnRCe55*10.1925=285.7(3)求出閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)(4)試求計(jì)算運(yùn)算放大器的放大系數(shù)0op3）K藝-1=534）kp=20.4ks二5）有一 V-M 調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為Pnom=2.5KW,Unom=220V,I=15A,%om=1500r/min,Ra=2Q,整流裝置內(nèi)阻Rrec=1C,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ks

21、=30,要求調(diào)速范圍D=20,靜差率s10%,a=0.02Vmin/r。（12 分）試：1）計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和閉環(huán)調(diào)速所要求的穩(wěn)態(tài)速降。2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)試畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。3）計(jì)算所需的放大器放大系數(shù)。4）如果改用電壓負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，能否達(dá)到所提出的調(diào)速要求？若系統(tǒng)開環(huán)的放大系數(shù)K不變，i求在 D=30 時(shí)的靜差率。U-I.R220-152解：1）Ce=Ud1d0=220152Vmin/r=0.127Vmin/r（1 分）nN1500開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降n0o=IdR=15*（2+1）r/min=354.33r/min（1分）opCe0.127閉環(huán)調(diào)速所要求的穩(wěn)態(tài)速

22、降:ncl=SnN=0.11500r/min=8.33r/minD（1-s）20（1-0.1）（1 分）3）-1354.338.33-1=41.54（1 分）3=KCe/Ks：41.540.127300.02=8.79（1 分）2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。（3 分）-T.R4）如果改用電壓負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng),在 D=30 時(shí)，D=qnN得出:5(1-S)s=nND.：n150030238.981.某晶閘管供電的雙閉環(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)如下：直流電動(dòng)機(jī)：220V、136A、1460r/min,Ce=0.132Vmin/r,允許過載倍數(shù)入=1.5。

23、晶閘管裝置放大系數(shù)：Ks=40;電樞回路的總電阻：R=0.5Q;時(shí)間常數(shù)：Tl=0.03S,Tm=0.18s；三相橋式電路平均失控時(shí)間Ts=0.0017S；電流濾波時(shí)間常數(shù)T0i=0.002s,轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)丁?？?0.01s；電流反饋系數(shù)3=0.05V/A,轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a=0.07Vmin/r。設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：無靜差；動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量ai5%,空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量仃n10%(1)試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，并計(jì)算其參數(shù)。(2)計(jì)算出電流環(huán)的截止頻率。3=0.05V/A,a=0.07Vmin/rTs=0.0017s,T0i=0.002s,TTs+Toi=0.0037S電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)

24、確定：因?yàn)?6%5%可按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用 PI 調(diào)節(jié)器，WCF(S)=Ki(Tis+1)/Tis,Tl/T=0.03/0.0037=8.110電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：Ti=Tl=0.03s,KIT 容=0.5,KI=0.5/T 容=135.14s-1ki=KITIR/KSB-135.14*0.0037*0.5/40*0.05-1.25校驗(yàn)等效條件：coci=K=135.14s-11/3TS=196.08wciSci1(1/TmTl)2=13.6:二we11/3(1/TsT.i)3=180.8Wci可見滿足近似等效條件。電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選 R=50K,則Ri-KiR0=1.25*40=5

25、0KIdRrecIdRaLn二二Ce(1K)Ce1510.127(141.54)0.127152=238.98r/min8.33r/min可見不可能達(dá)到題中提出的調(diào)速要求。(2 分)D：n30238.98=82.698%(2分)G=T/R=0.031/36M103=0.86NFC0i=4n/已=40.002/40103=0.2fG=Ti/R=0.03/50000=0.6C3=4%/%=電流環(huán)的截止頻率是：coci=K=135.14s-12.某晶閘管供電的雙閉環(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)如下：直流電動(dòng)機(jī)：220V、I36A、1460r/min,G=0.132Vmin/r,允

26、許過載倍數(shù)入=1.5。電樞回路的總電阻 R=0.5Q;晶閘管裝置放大系數(shù)Ks=40;三相橋式電路平均失控時(shí)間Ts=0.0017s；時(shí)間常數(shù)：TI=0.03s,Tm=0.18s；轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Ton=0.01S;轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)”0.007Vmin/A,電流環(huán)的等效時(shí)間常數(shù)1K=2又=0.0074s設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：無靜差；動(dòng)態(tài)指標(biāo)：空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量anCCcn，滿足近似條件。312T“T0n3.20.00370.01（4）轉(zhuǎn)速超調(diào)量是否滿足要求，并說明原因。（2 分）h=5 時(shí)，查表的轉(zhuǎn)速超調(diào)量仃=37.6%,不能滿足要求。原因是表中的超調(diào)量是按照線性計(jì)算的，而雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中

27、，AS 硒節(jié)器在啟動(dòng)過程中由不飽和狀態(tài)到飽和狀態(tài)，再退飽和到不飽和狀態(tài)，這是一個(gè)非線性過程，轉(zhuǎn)速超調(diào)量應(yīng)按照退飽和計(jì)算求得。（2 分）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r0max=1500r/min,最低轉(zhuǎn)速特性為n0min=150r/min,帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落AnN=15r/min,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=nmax/nmin（均指額定負(fù)載情況下）nmax=nmax-nN=1500-15=1485nmin=nmin-nN=150-15=135D=nmax.nmin=1485135=112）靜差

28、率s=AnN/n0=15/150=10%PN=60kW,UN=220V,IN=305A,nN=1000r/min,主電路總電阻電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件:滿足簡(jiǎn)化條件。小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件:11ocn,現(xiàn)在=5Tqi5Ti50.0037上54.1*,（1 分）cnJ_1_一3；2TyTon（1 分）已知直流電動(dòng)機(jī)R=0.18Q,Ce=0.2V?min/r,求：(1)當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落 AnN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 SN多少？(3)若要滿足 D=20,sw5%勺要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落AnN又為多少?解：nN=INRCe=3050.180.2=

29、274.5r/min(2)SN=nN.n0=274.5(1000274.5)=21.5%(3)n=nNS,D(1-s)=10000.05200.95=2.63r/min2.9 有一 V-M 調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù) PN=2.2kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500r/min,電樞電阻 R=1.5Q,電樞回路電抗器電阻 RL=0.8Q,整流裝置內(nèi)阻 R“=1.0Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大彳音數(shù) Ks=35o 要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍 D=20,靜差率 S=10%(1)計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降A(chǔ)nop和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降A(chǔ)ncl。(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

30、靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。(3)調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng) Un*=15V 時(shí)，Id=IN,n=nN,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：(1)n=UNR 心Ce=j：22012.51.5/1500=201.25/1500=0.134Vmin/rn=UNINR 三/Ce=：n0P=INR/Ce=12.53.3/0.134=307.836r/min&N=nNs/(D(1s)=1500M10%/(20*90%)=8.33r/min所以，.：ncl=8.33r/min(2)(4)n=(KpKsU；IdRy(Ce(1+K)=kun/a(1十K)一lidR/(Ce(1+KWK=50P/

31、ncl-1=307.836/8.33-1=35.9551500=35.95515/：135.955)=12.53.3/0.134135.955二二-0.0096Vmin/r也可以用粗略算法:Kp=KCe/Ksa,Kp=35.955M0.134/(35M0.01)=13.762.12 有一個(gè)晶閘-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)， 已知： 電動(dòng)機(jī)：PN=2.8kW,UN=220V,IN=15.6A,nN=1500r/min,Ra=1.5，整流裝置內(nèi)阻Rec=1a,電樞回路電抗器電阻RL=0.8Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=35。(1)系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍 D=30 時(shí)的靜差率s值。(2)當(dāng) D=30,

32、s=10%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差倜速系統(tǒng)，要求 D=30,s=10%,在 Un=10V 時(shí)Id=IN,n=nN,計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a和放大器放大系數(shù)Kp。p解：Ce-1220-15.61.5/1500-0.1311Vmin/r(1)n0P=INR、/Ce=15.63.3/0.1311=392.68r/minnmin=1500/30=50s=.：nop/:rbmin=392.68/392.6850)；=88.7%可以求得,KpK*Ce35.955*0.134Ks*：35*0.0096=14.34*Un151500=0.01（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的Ud0,U

33、i*,Ui,Uc值。0.1=n/：n50LA=5/0.9=5.56r/min(3)*.n=KpKsUn/Ce(1+K)-RZId/Ce(1+K)K=KpKs/CeJ*.1500=KpKsUn/Ce(1+K)-(Rz15.6yCe(1+K)K=(Anp/Anci)-1=(297.48/5.56)1=52.5J3.1雙閉環(huán)倜速系統(tǒng)的 ASR 和 ACR 均為 PI 倜節(jié)器，設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓Unm=15V,nN=1500r/min,IN=20A,電流過載倍數(shù)為 2,電樞回路總電阻R=2Q,Ks=20,*Ce=0.127Vmin/r,求：(1)當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在Un=5V,|dL=10A 時(shí)，系統(tǒng)的n、Un、5、一 4、”一,*一 4Ui和Uc各為多少？（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大而堵轉(zhuǎn)時(shí)，Ui和Uc各為多少?cc解：一*二=Unm/nN=15V/1500rp