2023年電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(一)期末試卷A卷答案

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)—運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(一)期末試卷A卷答案

二．分析及問(wèn)答（51%）

1．（共11分）橋式可逆PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具有電流簡(jiǎn)單延續(xù)、諧波少

等優(yōu)點(diǎn)。

（1）在如圖坐標(biāo)系中畫(huà)出橋式可逆PWM變換器供電的開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

工作在普通電動(dòng)狀態(tài)下的瞬時(shí)電壓、平均電壓、瞬態(tài)電流、反電動(dòng)勢(shì)波形，其中變換器采納雙極式控制，占空比ρ=0.7；（6分）（2）導(dǎo)出電機(jī)電樞電壓平均值Ud與Us之間的關(guān)系，如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反

轉(zhuǎn)？說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；（2分）

（3）寫(xiě)出直流橋式可逆PWM變換器的近似傳遞函數(shù)，說(shuō)明它與相控整流

器數(shù)學(xué)模型的本質(zhì)區(qū)分。（3分）

2．（共15分）在V-M開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)和

轉(zhuǎn)速單閉環(huán)無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，三種系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、電樞電流、整流裝置輸出的電壓將如何變化，并容易說(shuō)明緣由。

答：在V-M開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，電樞電流降低，

整流裝置輸出電壓不變（3分）。由于是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，整流裝置輸出電壓受控制電壓打算，控制電壓不變，輸出電壓也不變，但減載后轉(zhuǎn)速升高，電樞電流減小，以便與負(fù)載平衡。（2分）

電機(jī)電樞電壓平均值Ud=（2ρ-1）US（1

分）

當(dāng)ρ大于1/2時(shí)，Ud〉0，電機(jī)兩端平均

電壓為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)ρ小于1/2時(shí)，Ud〈0，電機(jī)兩端平均電壓為負(fù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。（1分）

()1

sssKWsTs≈

+（2分），與相控整流器的本質(zhì)區(qū)分是時(shí)光常數(shù)更小。（1分）

（3分）

Ⅱ

Ⅲ

n

t

Id

IdL0

IV

0t3

t2

t1t4

tt

4．（共10分）轉(zhuǎn)速反饋采納增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，已知其每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)Z＝1024，采樣周期TC=0.005秒，計(jì)算機(jī)高頻時(shí)鐘脈沖頻率f0=1[MHz]，轉(zhuǎn)速單位采納[轉(zhuǎn)/分]，如采納M/T法測(cè)速：

1.請(qǐng)畫(huà)出M/T法測(cè)速原理暗示圖(應(yīng)包含編碼器輸出脈沖、時(shí)鐘脈沖與采樣脈沖波形關(guān)系)，并說(shuō)明其測(cè)速原理。（6分）

2.按照上述參數(shù)寫(xiě)出M/T法轉(zhuǎn)速計(jì)算式，說(shuō)明適用轉(zhuǎn)速范圍。（4分）

答：（1）.M/T法測(cè)速既檢測(cè)編碼器輸出脈沖個(gè)數(shù)1M，也檢測(cè)高頻時(shí)鐘脈沖2M，兩

個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉計(jì)數(shù)。（2分）

原理暗示圖

（4分）

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（2分）

（2）()/(220550.5)/15000.128/eNNaNCUIRnvrpm=-=-?=（1分）

/55(0.50.1)/0.128257.8125/min?==?+=opdenIRCr（1分）

15000.1

6.667/min(1)25(10.1)

NClnsnrsD??===--（1分）

257.8125

1137.676.667

?=-=-=?op

clnkn（1分）

（3）**80.005/1500

n

nN

NUUnvrpmnαα=?===（1分）37.670.1288.96107.60.005

α?===?epsKCkk（1分）

∴調(diào)整器系統(tǒng)開(kāi)環(huán)放大系數(shù)大于或等8.96

（4）系統(tǒng)啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)會(huì)過(guò)流（1分）。因此時(shí)轉(zhuǎn)速為0，轉(zhuǎn)速偏差很大，比例調(diào)整器

調(diào)整器輸出控制電壓很大，電源輸出很大的電壓加在系統(tǒng)回路電阻上，該電阻普通很小，從而導(dǎo)致啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)過(guò)流。（2）

Kp

Ks

α

1

Ce

n

E

IdR

Ud0

Uc

ΔUn

Un*

Un

2．（共15分）有一PWM變換器供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：PN=5.5kw，UN=220V，IN=28A，nN=1490r/min，電樞回路電阻R=0.6Ω,允

許電流過(guò)載倍數(shù)λ=2，電磁時(shí)光常數(shù)Tl=0.01s，機(jī)電時(shí)光常數(shù)Tm=0.185s，變換器

開(kāi)關(guān)頻率8KHz，的放大倍數(shù)Ks=67，整流電裝置內(nèi)阻Rres=0.1Ω，額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓Un*為10V，ASR和ACR均采納PI調(diào)整器，飽和輸出電壓均為8V，電流反饋濾波時(shí)光常數(shù)Toi=0.0001s，轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)光常數(shù)Ton=0.0015s。電流調(diào)整

器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)好，其中KT=0.25。設(shè)計(jì)要求：靜態(tài)指標(biāo)：轉(zhuǎn)速無(wú)靜差

動(dòng)態(tài)指標(biāo)：帶額定負(fù)載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量低于3%。（1）計(jì)算電流反饋系數(shù)β，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。（2）求電流環(huán)等效傳遞函數(shù)。

（3）設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)整器（不校驗(yàn)近似條件）。（4）校核超調(diào)量。

(計(jì)算時(shí)小數(shù)點(diǎn)后保留3位，若數(shù)值較小時(shí)，應(yīng)保留3位有效位)

典型Ⅱ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系

h

345678910bCC/max?72.2%

77.5%81.2%84.0%86.3%88.1%89.6%90.8%Ttm/2.45

2.702.85

3.003.153.253.303.40Ttv/

13.60

10.45

8.80

12.95