運(yùn)動控制系統(tǒng)課后答案

習(xí)題解答（供參考）

習(xí)題二2.2系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000~100min，要求靜差率s=2%，那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是多少？解：…用千An="%（］_s）=1000x0.02/（10x0.98）=2.04留m系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04rpm。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n=1500”mln，最低轉(zhuǎn)速特性為..，°m帶額定負(fù)載時的速度降落n=150rmin；mi\.'.，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變，An=15rmin統(tǒng)允許的靜差率是多少？解：1）調(diào)速范圍D=n（均指額定負(fù)載情,_b、max'mln況下）n=n-An=1500-15=1485max0maxNn=n-An=150-15=135mln0mlnND=n/n=1485'135=11max'mln

2)靜差率s="=15/150=10%———^maKtD=nimiaiK/nimins=AnN/riomin++ritmin-tD=nNs/[AnH(1-s)]nofflin*Id2.4直流電動機(jī)為———^maKtD=nimiaiK/nimins=AnN/riomin++ritmin-tD=nNs/[AnH(1-s)]nofflin*Id當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求s=20%時，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果s=30%時，則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？？解：Ce=(Un-1旻)/nN=(220-378x0.023)/1430=0.1478V/rpmAn=INR/Ce=378x(0.023+0.022),,0.1478=115rpmD=nNSj[An(1-s)]=1430x0.2/[115x(1-0.2)]=3.1D=nNS/[An(1-s)]=1430x0.3/[115x(1-0.3)]=5.332.5某龍門刨床工作臺采用V-M調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動機(jī)，主電路總電阻R=0.18Q,Ce=0.2V?min/r,求：當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落△為多少？開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率S多少？若要滿足D=20,sW5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落&又為多少？N解：(1)I】nxRQ-305x0噸0.2=274.5r/min.''S=Xn=274.5/(1000+274.5)=21.5%"N0An=n/..[D(1-s)]=1000x0.05[20x0.95]=2.63r/min2.6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〃*如、比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K=2、晶閘管裝置放大系數(shù)K=15、反PS饋系數(shù)丫=0.7。求：(1)輸出電壓u；(2)若把反饋線斷開，u為何值？開環(huán)時的輸出電壓是閉環(huán)是的多少倍？(3)若把反饋系數(shù)減至y=0.35，當(dāng)保持同樣的輸出電壓時，給定電壓〃*應(yīng)為多少？解：(1)""U=KKU\.'(1+KKY)=2x15x8.8(1+2x15x0.7)=12V(2)…-，開環(huán)輸出電壓是'JU=8.8x2x15=264V,閉環(huán)的22倍

U*Ud(1KpKs)/KpKs12(12150.35)(215)4.6ns/n1sNN15002%/n98%N15002%/98%103.06r/min2.7某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min~150r/min要求系統(tǒng)的靜差率s5%，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)Dns/n1sNN15002%/n98%N15002%/98%103.06r/minn/n1100/3.06131.7opcl解：n1Kn1158128如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為：nn/1K128/1304.13rpmclop在同樣靜差率要求下，D可以擴(kuò)大偵/…1.937倍2.9"育一v-M調(diào)速系統(tǒng)：電動機(jī)參數(shù)PN=2.2kW,UN=220V,In=12.5A,nN=1500r/min,電樞電阻Ra=1.5Q，電樞回路電抗器電阻RL=0.8Q，整流裝置內(nèi)阻Rrec=1.0Q，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=35。贏系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20，靜差率S<=10%o計算開環(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)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng)Un*=15V時，Id=IN，n=nN，則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)a應(yīng)該是多少？計算放大器所需的放大倍數(shù)。解：(1)n=(U-1xR)/CnC=(220-12.5x1.5)/1500=201.25/1500=0.134Vmin/rn=(U-1xR)/CnAn=InxRf/C=12.5x3.3/0.134=307.836r/minAn=ns/(D(1—s))=1500x10%(20*90%)=8.33r/min所以，A833/?An=8.33r/min”

n=匕七氣一哽)CG+K))=^KU-/aG+K^-匕人/匕G+K))]35.955))K=(An/An)—1=307.836/8.33-1=35.955opcl1500=[35.955x15/a(1+35.955)]-[12.5x3.3/(0.134(1+na=0.0096Vmin/r可以求得，KK*35.955))可以求得，KK*C35.955*0.134=14.3435*0.0096U；aUn=anK=U；aUn=anK=KC/Ka15——=0.011500Kp=35.955x0.134/(35x0.01)=13.76I<21=25A，I>1.21=15AdblNdcrNI=U/Rn15=U/RdcrcomI<21=25A，I>1.21=15AdblNdcrNI=U/Rn15=U/RdcrcomscomsL*+Ucom)Rsn25=(15+UQlR,nR,=1.5Q，=15x1.5=22.5V(2)(R/3)=(1.0+1.5+0.8)/3=1.1Q,R>(R/3)不符合要求，取人=1.1Q,需加電流反饋放大器由于需要的檢測電阻值大，說明要求的電流信號值也大。要同時滿足檢測電阻小和電流信號大的要求，則必須采用放大器，對電流信號進(jìn)行放大。為此，R=1.1Q，人’u=IxR=15x1.1=16.5VScomdcrs

當(dāng)“時，有ddcrn=KKU*/CG+KN—KKKI-U)/CG+K)LR//CG+K)]psnePs\sdcomede=KKU*+KU)/(CG+K)Y一煩+KKKR,/(CG+K)N.psnicomeps\sde當(dāng)n=0時，I=KK(U*+KU)/(R+KKKRXU*+KU)/KR

dblpsnicompsisnicomis25=(15+16.5K)/1.1KnK=15/(22.5—13.5)=1.36iii2.11在題2.9的系統(tǒng)中，若主電路電感L=50mH,系統(tǒng)運(yùn)動部分的飛輪慣量，解:C=0.134V/rpmeGD2解:C=0.134V/rpmeL=50mH，GD2=1.6Nm2，R=3.3Q，乙T=L/R=0.05/3.3=0.015sT=GD2R/(375CC)=1.6x3.3/(375x0.134x0.134x30/3.14)=5.28/64.33=0.082T=0.00333ssK<\T(T+T)+T2]/TT=「0.082x(0.015+0.00333)+0.003332]/(0.0151*0.00333)'—mlsls'―-=「0.0015+0.003332]/0.00004983=30.52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有一個晶閘-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動機(jī)：P=2.8kW，U=220V，—156A，"=1500'而^，.廣1.5Q，整流裝置內(nèi)阻R二1Q,電樞回路電抗器電阻二0.8Q，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大R倍數(shù)K35。乙系統(tǒng)開環(huán)工作時，試計算調(diào)速范圍時D=30的靜差率值。s當(dāng)D30，s10%時，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30，E，在…時-I，〃『，計算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù).和放大器放犬系數(shù)：。解：C=(220-15.6X1.5)/1500=0.1311Vmin/re(1)△n=IxR/C=15.6x3.3/0.1311=392.68r/minn°P=1500/30=50mins=△〃/△n=392.68/(392.68+50)=88.7%""n0.1=△n/(△n+50)△n=5/0.9=5.56r/min(3)n=KKU*/CG+K)-RI/CG+K)JpsneZdeK=K捋Ks/Ce'1500=KKU*/CG+K)-(R15.6)/CG+K)<(psn)e/Z\e[K=版〃/△n1=(297.48/5.56)-1=52.52.13旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024，倍頻系數(shù)4,高頻時鐘脈沖頻率f1MHz，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)和高頻時鐘脈沖個數(shù)均采用16位計數(shù)器，M法測速時間為0.01s，求轉(zhuǎn)速n=1500r/min和n=150r/min時的測速分辨率和誤差率最大值。解:(1)M法:分辨率60j?Q===1.465r/minZT1024x4x0.01c60最大誤差率:_60M1=ZTcn=1500r/min時nZT=1500x4x1024x0.01=102460時n=150r/minM1nZT=150x4x1024x0.01=1024

6^.601500r/min時5max%=—x100%=M11——x100%=0.098%1024150r/min時,1——x100%M1可見M法適合高速。5max%1x100%=0.98%102.4(2)T法:分辨率:n=1500r/min時,Q=Zn21024x4x15002=171r/min60f0-Zn60x1x106-1025x4x1500n=150r/min時，Q=60f°-ZnZn21024x4x1502=1.55,/min60x1x106-1024x4x150最大誤差率:n=6fZM2m=604，2Zn當(dāng)n=1500r/min時,60x106=9.771024x4x1500當(dāng)n=150r/min時，60x106=9771024x4x150.n=1500,/min，8%=―1—x100%=―1—x100%=11.4%maxM2-19.77-1n=150r/min"，8%=—1—x100%=—1—x100%=1%maxM2-197.7-1可見T法適合低速習(xí)題二3.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的ASR和ACR均為PI調(diào)節(jié)器，設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓〃*=15V，n=1500r/min，;=20A，電流過載倍數(shù)為2,電樞回路總"電阻r=2Q，k=20，c=0.127V-min/r，求：（1）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在在U*=5V，,二10A時，系統(tǒng)的n、u、U*、U和u各為多少？（2）當(dāng)電動機(jī)負(fù)載過大而堵轉(zhuǎn)時，.*和u各為多少？解：（1）'a=U*/n=15V/1500rpm=0.01V/rpm當(dāng)U*=5V,轉(zhuǎn)速n=U=——竺——=500rpmna0.01V/rpmP=Uim=性=0.375V/A、40AU*=PI=0.375*10=3.75V=UTT1UE+1RCn+1R0.127*500+10*2U—d0—dL—eNdL——4.175Vsss即n—500rpm,U=5V,U*=U=3.75V,U=4.175vniic（2）堵轉(zhuǎn)時，U*—pI=15V，idmU=匕=H旦=必=竺=4VcKKK203.2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(jī)：廣3.7kW，u=220V，，=20A,n=1000r/min:電樞回路總電阻j.5Q,設(shè)——u=8V，電樞回路最大電流，=40A,電力電:子變換器的放大系數(shù)=40。試求：K電流反饋系數(shù)p和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)口。當(dāng)電動機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的U0，U；時值。舟牛'I)0=虬二里二0.2V/Aa=U^m=8V—=0.008V/rpm40An1000rpm2)加“7U=E+1R=Cn+1R=40A*1.5Q=60Vd0dlzeNdl^這時：，ASR處于飽和，輸出最大電流給U*=8V,U=0定值。nU*=8V,U=8V,iiUC=Ud0KS=6°；4°=1.5V3.3在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器ASR,ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)ASR輸出達(dá)到u*=8V時，主電路電流達(dá)到最大電流80A。?。回?fù)載電流由40A增加到70A時，

試問：(1)應(yīng)如何變化？(2)應(yīng)如何變化？(3)「值由哪些條件決定？"。c解：1)八虬=墮=0.W/A應(yīng)從U*i、80A因此當(dāng)電流從40An70A時，4V應(yīng)從U*i°要有所增加?！蝗Q于電機(jī)速度和負(fù)載大小。因為cU=E+1R=Cn+1Rd0dlzeNdlzTOC\o"1-5"\h\zU_匕_(Cn+1R)c_K0_K3.5某反饋控制系統(tǒng)己校正成典型I型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)T=0.1s,要求階躍響應(yīng)超調(diào)量W10%。系統(tǒng)的開環(huán)增益。計算過渡過程時間，和S)(2)繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特上升時間；t'性。如果要求上升時間，＜0.25s,則K=?,。％r=?系統(tǒng)的開環(huán)增益。計算過渡過程時間，和S繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特解：取KT_0.69,&_0.6q%_9.5%系統(tǒng)開環(huán)增益：K_0.69/T_0.69/0.1_6.9(1/s)上升時間t_3.3T_0.335r

過度過程時間:t牝^—=6T=6x0.1=0.6sS&3nnK

——1TS+10.01s+1ioK

——1TS+10.01s+1io,要求設(shè)計一個無靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量％W5%(按線性系統(tǒng)考慮)。試對系統(tǒng)進(jìn)行動態(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，選KT=0.5,&=0.707,查表3-1，得b%=4.3%。選I調(diào)節(jié)器，w(s)=1,校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞TS函數(shù)為110，已選KT=0?5,W(s)=T~(001+]),這樣，T=0.01，K=10/T

積分調(diào)節(jié)則K=0.5/T=50,所以，t=10/K=10/50=0.2S器：W(s)=』=上。積分調(diào)節(jié)ts0.2sK10，要求校正為典型II型系3.7有一個閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為W(s)=4=10'如s(Ts+1)s(0.02s+1)統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量％W30K10，要求校正為典型II型系解：應(yīng)選擇PI調(diào)W(s)=A(ts+D,校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)=A(Ts+DK1W(s)=A(ts+D,校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)=A(Ts+DK1—PITsTss(Ts+1)型系統(tǒng)，對照典型IK=KK/t,t=hT,選h=8,查表3-4,設(shè)計要求。這樣t=hT=8*0.02=0.16s，，滿足b%=27.2%2h2T22*82*0.022pi13.8在一個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，已知電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：p=60kW,°=220V,；=308A,1000r/min,電動勢系數(shù)。=0：196V-inin/r,至回路總電阻廣0.18Q,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)k=35。電磁時間常數(shù)t=0.012s，機(jī)電時間常數(shù)r=0.12s,電流反饋濾波時間常數(shù)t=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)T=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓(U*)n=10V,調(diào)節(jié)器ASR，ACR飽和輸出電壓Ui*=8V,U=6.5V。系統(tǒng)的靜、動態(tài)指標(biāo)為:穩(wěn)態(tài)無靜差,調(diào)速范圍D=10,電流超調(diào)量。＜5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。＜10%。試求：確定電流反饋系數(shù)^(假設(shè)起動電流限制在頃以內(nèi))和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。試設(shè)計電流調(diào)節(jié)器ACR,計算其參數(shù)%、q、coi。畫出其電路圖，調(diào)節(jié)器輸入回路電阻R0=40。設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)2節(jié)器ASR，計算其參數(shù)Rn、Cn、ho(R0=4°kQ)計算電動機(jī)帶40%額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。n。計算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間。解：(1)P=U*/1=8V/(1.1*I)=8V/339A=0.0236V/AimdmNa=10/1000=0.01Vmin/r解：(2)電流調(diào)節(jié)器設(shè)計確定時間常數(shù)：a)T=0.00333ssb)T=0.0025soi

c)q=T+T=0.0025+0.00333=0.00583s電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因為點(diǎn)5%，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，選用PIi調(diào)節(jié)器，W（S）二幺W，ACRTS電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：t.t.=氣=0.012s,選kt=0.5,%=0.5/T#=85.76s-1s校驗等效條件:w=K=85.76s-iciI1a)電力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件:——=1=101.01>①3T3x0.00333cs校驗等效條件:w=K=85.76s-iciI1a)電力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件:——=1=101.01>①3T3x0.00333cM311A）忽略反電勢的影響的近似條件:=79.06S-1〈①0.12x0.012ci1c）電流環(huán)小時間常數(shù)的近似條件:33115.52s-1>wTT°3V0.00333x0.0025c35x0.0173現(xiàn)：選R=40K，則:0可見滿足近似等效條件，電流調(diào)節(jié)器的實?取9K.現(xiàn)：選R=40K，則:0R=KR=0.224x40K=8.96K,ii0由此C=t./R=0.012/(9x103)=1.33^FC=4T/R=4x0.0025/40x103=0.25旦F速度調(diào)節(jié)器設(shè)計確定時間常數(shù):a）電流環(huán)等效時間常數(shù)1K：因為KT=05IISi

1/K=2T=2x0.00583=0.011661/K=2T=2x0.00583=0.01166sI￡i/T=0.015sonc)7T=1/K+T=0.01166+0.015=0.02666s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PI調(diào)節(jié)器，w(s)=Kn(Tn+1),速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:t=hT￡,取h=5,t=hT=0.1333s￡n=168.82s-2KN2速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:t=hT￡,取h=5,t=hT=0.1333s￡n=168.82s-2KN2h2T22x52x0.026662v(h+1)PCT6x0.0236x0.196x0.12K校驗等效條件:n2haRT2x5x0.01x0.18x0.02666￡n=6.94①=Kn/氣=Kt=168.82x0.1333=22.5s-1。）電流環(huán)近似條件：：|=k：I”：=40.43s-1>①3\：T￡3*0.00583c。）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似：1：土=1「箜6=25.2s-1>w3\T3Y0.015cn可見滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗（空載Z=0）b%=2*(ACmCax)(人—Z)AnT―Nn*=2x81.2%x1.1x308x0.18x0.196x10000.026660.12=11.23%>10%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗結(jié)果表明，上述設(shè)計不符合要求。因此需重新設(shè)計。查表，應(yīng)取小一些的h，選h=3進(jìn)行設(shè)計。按h=3，速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定如下:T=hT=0.07998sn￡nK=(h+1)/2h2T2K=(h+1)/2h2T2=4/(2x9x0.026662)=312.656s-2NEnK=(h+1)PCT/2haRT=4x0.0236x0.196x0.12/(2x3x0.01x0.18x0.02666)=7.6校驗等效條祥：①=Kn/氣=Kt=312.656x0.07998=25s-11/3(K/T)1/2=1/3(85.76/0.00583)1/2=40.43s-1>01/3(K/T)1/2=1/3(85.76/0.015)1/2=25.2s-1>0可見滿足近似等效條件。*轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗:Q=2x72.2%x1.1x(308x0.18/0.196x1000)x(0.02666/0.12)=9.97%<10%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗結(jié)果表明，要求。速度調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：，取310K。=KxR=7.6x40=304Kn02/R=0.07998/310x103=0.258^F=4T/R0=4x0.015/40x103=1.5—F上述設(shè)計符合選R0=4°k，則RnCnC4j40%額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時:Q%=2x72.2%x(1.1-0.4)x(308x0.18/0.196x100)x(0.02666/0.12)=63.5%5)空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間是：(書上無此公式)“h4久僅考慮起動過程的第二階段。GD2dndnC(I-1)R(I-1),,T、RmdmGD2■375根據(jù)電機(jī)運(yùn)動方程:—=T—T,=—m_dmdL=dmdL=(I—I)375dteLdtGD2GD2R加dLmdmGD2■375e375CC所以：t=C"=g.Ug。=0.38*(七-七)R(1.1*308-。)*。.183.10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路。已知電動機(jī)參數(shù)為：PN=500kW,Un=750V,In=760A,n「375r/min:電動勢系數(shù)^=1.82V?min/r,"電樞回路總電阻R=0.14Q：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=75,電磁s時間常數(shù)t=0.031s,機(jī)電時間常數(shù)t=0.112s,電流反饋濾波時間常數(shù)t=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)t=0.02s°°設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓可：頭，。"Unm=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻R=40kQmo"0設(shè)計指標(biāo):穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量<5%,b空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量<b10%。電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計'，并取參數(shù)KT=0.5o選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并計算其參數(shù)。計算電流環(huán)的截止頻率。和轉(zhuǎn)速環(huán)的截ci

止頻率，并考慮它們是否合理?,Ocn解：(1)U止頻率，并考慮它們是否合理?,Ocn解：(1)U*_10廠—1.5*760=0.00877V/AU*10CX—nm—n375=0.0267Vmin/r電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計如下:確定時間常數(shù)：^)Ts=°.00176sT=0.002soiT=0.00367ssi電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：因為o%<5%，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，選用PI調(diào)節(jié)器，WACR(s)=Ki(Tis+1)/TisT/T=0.031/0.00367=8.25<10電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：￡=[=0.031、，KIT^i0.5，K[=0.5/T=136.24s-1K—KTR/Kp=136.24x0.031x0.14/75x0.00877—0.899iIIs校驗等效條件：％=K[=136.24s-11/3T=1/3x0.00167—199.6s-1>?(1/TT)1/2=3(1/0.112x0.03D/2—50.9s一1〈①1/3(l/TT)1/2—1/3(1/0.00167x0.002)1/2—182.39s-1>w可見滿足近似等效條件。^電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選R0=40K，則―取36KR=KxR=0.899x40—35.96ii0C=T/R=0.031/36x103—0.86旦FC=4T/R=4x0.002/40x103—0.2旦f速度調(diào)節(jié)器設(shè)計確定時間常數(shù)：電流環(huán)等效時間常數(shù)1/虬：因為KjTZi=0.5貝U1/KI=2TZi=2*0.00367=0.00734sb)Ton=0?02sc)TZn=1/KI+Ton=0.00734+0.02=0.02734s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PI調(diào)節(jié)器，WASR(S)=Kn(TnS+1)/TnS速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：in=hTZn，選h=5，則in=hTZn=0.1367s,KN=(h+1)/("2h2T2En)=6/2*25*0.027342=160.54s-2Kn=(h+1)pCeTm/(2haRTZn)=6*0.00877*1.82*0.112/2*5*0.0267*0.14*0.02734=10.5校驗等效條件：ocn=KN/o1=KNTn=160.54*0.1367=21.946s-2a)1/3(KI/TZi)1/2=1/3(136.24/0.00367)1/2=64.22s-1>°cnb)1/3(KI/Ton)1/2=1/3(136.24/0.02)1/2=27.51s-1>叫n可見滿足近似等效條件。速度調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選RO=40K,則Rn=Kn*Ro=l°.5*4°=42°K由此Cn=Tn/Rn=0.1367/420*103=0.325pF取0.33pFC0n=4T0n/R0=4*0.02/40*103=2^F2）電流環(huán)的截止頻率是：%=咯=136.24s-1速度環(huán)的截止頻率是：?cn=21.946s-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)計特點(diǎn)。3.11在一個轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)V-M系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，電流調(diào)節(jié)器ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。在此系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號最大值Unm*=15V時,n=nN=1500r/min;電流給定信號最大值U*=10V時，允許最大電流Id=30A,電樞回路總電阻R=2Q，晶閘管裝置的放大倍數(shù)％=30,電動機(jī)額定電流In=20A,電動勢系數(shù)C=0.128V?min/r?，F(xiàn)系統(tǒng)在U*=5V,iedi=20A時穩(wěn)定運(yùn)行。求此時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n=?ACR的輸出電壓U廣？當(dāng)系統(tǒng)在上述情況下運(yùn)行時，電動機(jī)突然失磁(=0),系統(tǒng)將會發(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n=?U=?U*=?U=?I=?U=?該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型11型系統(tǒng)設(shè)計，且按Mrmin準(zhǔn)則選擇參數(shù)，取中頻寬h=5,已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)T&=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)，并計算出放大系數(shù)及各時間常數(shù)。該系統(tǒng)由空載(=0)突加額定負(fù)載時,電流,和轉(zhuǎn)速n的動態(tài)過程波形是怎樣的？已知機(jī)電時間常數(shù)廣0.05s,計算其最大動態(tài)速降商和恢復(fù)時間：。maxv1)aU*nm/nN=15/1500=0.01Vmin/r片U*im/Idm=10/30=0.33V/AU*n=5V,n=U*n/a=5/0.01=500r/minU=U^/K=(E+LRQ/K=(Cn+L"RQ/Ks=(0.1cd0s'd如s'edLl如'28*500+20*2)/30=3.467V2)在上述穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電動機(jī)突然失磁(0=0)則電動機(jī)無電動轉(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Idm。因此，系統(tǒng)穩(wěn)定后，n=0，Un=0U*i=U*im=10，Ui=U*i=10dmId=Idm=30AUc=Ud0/Ks=(E+IdRz)/Ks=(0+30*2)/30=2V3)在跟隨給定作用下，轉(zhuǎn)速環(huán)處于線性狀態(tài)，此時系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是：dmw(s)=%Gns+日ns2號+°in=hT^n=5*0.05=0.25sTZn=0.05sKN=(h+1)/2h2T2=6/2*25*0.052=48s-24)空載突加額定負(fù)載時，轉(zhuǎn)速有動態(tài)降落。(p93,94)Anb=2(X-z)AnNTZn/Tm=2*(1-0)*20*2/0.128*(0.05/0.05)=625r/min[Cb=2FK2T=2IdNRTZn/CeTm=2*20*2*0.05/0.128*0.05=625r/min]最大動態(tài)速降：Anmax=(ACmax/Cb)*Anb=81.2%*625=507.5r/min恢復(fù)時間：tv=8?8T=8?8*0?05=0?44s(p81表)習(xí)題五5.8兩電平PWM逆變器主回路，采用雙極性調(diào)制時，用“1”表示上橋臂開通，“0”表示上橋臂關(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PWM逆變器主回路：八A丞cU丞A丞rU采用雙極性調(diào)制時，忽略死區(qū)時間影響，用八A丞cU丞A丞rUU~2~u=〈xU_d〔2京2"，以直流電源中點(diǎn)。'為參考點(diǎn)u=(u+uen+uej2y)

u3010U&2U&2U&2J-Uej3\3du4011U&2U&2Ud2禹A—UemV3du5001U—&2U—&2U2J-Uej3\3du6101Ud2U——&2Ud2^ej3u7111Ud2Ud2Ud20空間電J壓矢量圖：u56u15.9當(dāng)三相電壓分別為u、u、u，如何定AOBOCO義三相定子電壓空間矢量u、u、u和合成AOBOCO矢量u，寫出他們的表達(dá)式。u56u1s解：A,B,C為定子三相繞組的軸線，定義三相電壓空間矢量：UAO=UAOu=ueju=uej2y合成矢量：=u+uej+uej2yA(ejo)5.10忽略定子電阻的影響，討論定子電壓空間矢量u與定子磁鏈w的關(guān)系，當(dāng)三相電壓u、A(ejo)AOBOCO量七與定子磁鏈ws的表達(dá)式，畫出各自的運(yùn)動軌跡。解：用合成空間矢量表示的定子電壓方程式：dwu=Ri+ds忽略定子電阻的影響，dwuR-^網(wǎng)rjudt，即電壓空間矢量的積分為定子磁鏈的增量。當(dāng)三相電壓為正弦對稱時，定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量W=wej(性+中)電壓空間矢量：〃qsWej呼+5+中）5.11采用電壓空間矢量PWM調(diào)制方法，若直流電壓ud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基本電壓空間矢量的幅值一定，開關(guān)周期T=-^仁o3Nw1uJ,、u=車u+；u=車U+二Ue3,車I,二ITiT2TdTdTT.?.tj,ty-tf，°零矢量作用時間增加，所以插212入零矢量可以協(xié)調(diào)輸出電壓與輸出頻率的關(guān)系。5.12兩電平PWM逆變器主回路的輸出電壓矢量是有限的，若期望輸出電壓矢量M的幅s值小于直流電壓〃，空間角度。任意，如何用d有限的PWM逆變器輸出電壓矢量來逼近期望的輸出電壓矢量。解：兩電平PWM逆變器有六個基本空間電壓矢量，這六個基本空間電壓矢量將電壓空間矢量分成六個扇區(qū)，根據(jù)空間角度e確定所在的扇區(qū)，然后用扇區(qū)所在的兩個基本空間電壓矢量分別作用一段時間等效合成期望的輸出電壓矢量。習(xí)題六6.1按磁動勢等效、功率相等的原則，三相坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣為二11_2—2°3/2=V302后0T一?，F(xiàn)有三相正弦對稱電流.2K,TOC\o"1-5"\h\zI=1cos(cot)I—I