電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)第版習題答案

電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)第版習題答案習題解答(供參考)n=150rmin，帶額定負載時的速度降落n=15rmin，且在不同轉速下額定速降0minN解：1)調(diào)速范圍D=nN0NNNRrec=Ω。采用降壓調(diào)速。當生產(chǎn)機械要求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NNaNP=60kW,U=220V,I=305A,n=1000rmin，主電路總電阻R=Ω,Ce=min/r,求：NNNN(1)當電流連續(xù)時，在額定負載下的轉速降落n為多少N(2)開環(huán)系統(tǒng)機械特性連續(xù)段在額定轉速時的靜差率SN多少(3)若要滿足D=20,s≤5%的要求，額定負載下的轉速降落n又為多少NNNNN0N有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結構圖如圖所示，已知給定電壓U*=8.8V、比例調(diào)節(jié)器u放大系數(shù)K=2、晶閘管裝置放大系數(shù)K=15、反饋系數(shù)γ=。求：(1)輸出電壓PSU；(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dd反饋系數(shù)減至γ=，當保持同樣的輸出電壓時，給定電壓U*應為多少udpsupsdudpspsNNopcl某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時，額定負載下電動機的速降為8r/min，如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30，它的速降為多少在同樣靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴大多opcl如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為：cl1cl2NNNNR=Ω，電樞回路電抗器電阻RL=Ω，整流裝置內(nèi)阻R=Ω,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)arecK=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20，靜差率S<=10%。s (1)計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降Δn和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降Δn。opcl (2)采用轉速負反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結構圖。 (3)調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當U*=15V時，I=I，n=n，則轉速負反饋系數(shù)α應該是多ndNN少 (4)計算放大器所需的放大倍數(shù)。解：(1)cl (2) psndendepK*a35*0.0096s也可以用粗略算法：U*15UUanan=0.01nnn1500pesp在題的轉速負反饋系統(tǒng)中增設電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉電流I共2I，臨界截止電流dblNI之1.2I，應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dcrN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)結構圖，并計算電流反饋放大系數(shù)。這時電流反饋采樣電阻和比較電壓各為多少IIAI1.2I=15Adblncomscomssdblncomscomss (2)xsx不符合要求，取R=1.1業(yè),需加電流反饋放大器sscomdcrs (3)當I>I時，有psnicomepsisdeLmHGD1.6Nm2，整流裝xe有一個晶閘-電動機調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動機：P=2.8kW，U=220V，I=15.6A，NNNn=1500r/min，R=Ω，整流裝置內(nèi)阻R=1Ω,電樞回路電抗器電阻R=Ω，觸發(fā)整NarecL流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K=35。s(3)如組成轉速負反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30，s=10%，在U*=10V時I=I，ndNn=n，計算轉速負反饋系數(shù)a和放大器放大系數(shù)K。Np(1)(2)(3)光柵數(shù)1024，倍頻系數(shù)4，高頻時鐘脈沖頻率f=1MHz，旋轉編碼器0c11(2)T法：n=1500r/min時，Q=Zn2n=150r/min時，Q=Zn20nfM60f0，ZM2Zn2n=1500r/min時，6%=1100%=1100%=11.4%maxM19.7712n=150r/min時，6%=1100%=1100%=1%maxM197.712n=1500r/min，I=20A，電流過載倍數(shù)為2，電樞回路總電阻R=2Ω，K=20，NNsC=·min/r，求：(1)當系統(tǒng)穩(wěn)定運行在U*=5V，I=10A時，系統(tǒng)的n、U、U*、endLniU和U各為多少(2)當電動機負載過大而堵轉時，U*和U各為多少icic (2)堵轉時，U*=I=15V，idmNNNNNNNNnmimcmdms(1)電流反饋系數(shù)和轉速反饋系數(shù)a。速發(fā)生堵轉時的Ud0,U,Ui,Uc值。解:1)=im==0.2V/Aa=nm==0.008I40An1000rpmdmNU=E+IR=Cn+IR=40A*1.5=60Vd0dleNdlI80AnniiCd0S(1)U*應如何變化(2)U應如何變化(3)U值由哪些條件決定icc)Vi2)U要有所增加。C3)U取決于電機速度和負載大小。因為U=E+IR=Cn+IRxxCd0dlexxU(Cn+IR)U=d0=edcKKss某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)T=,要求階躍響應超調(diào)(1)系統(tǒng)的開環(huán)增益。(2)計算過渡過程時間t和上升時間t；sr(3)繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。如果要求上升時間t<,則K=，裝％=rr(3)rr有一個系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為W(s)=K1=10，要求設計一個無靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量％≤5％(按線性系統(tǒng)考慮)。試對系統(tǒng)進行動態(tài)校W(s)=110,這樣，T＝0.01，K=10/，已選KT＝,則K＝T=50,所以s(0.01s+1)有一個閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為W(s)=K1=10，要求校正為典objs(Ts+1)s(0.02s+1)型Ⅱ型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量％≤30％(按線性系統(tǒng)考慮)。試決定調(diào)節(jié)器解：應選擇PI調(diào)節(jié)器，W(s)=,校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)=KPI(s+1)K1，對照PIsss(Ts+1)PI1額定數(shù)據(jù)為：P=60kW,U=220V,I=308A,n=1000r/min,電動勢系數(shù)C=NNNNeV·min/r,主回路總電阻R=Ω,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=,機sl電時間常數(shù)T=,電流反饋濾波時間常數(shù)T=,轉速反饋濾波時間常數(shù)T=。額定轉速時的m0i0n給定電壓(U*)=10V,調(diào)節(jié)器ASR，ACR飽和輸出電壓U*=8V,U=。nNimcm系統(tǒng)的靜、動態(tài)指標為: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i定轉速時的轉速超調(diào)量≤10%。試求：nN (2)試設計電流調(diào)節(jié)器ACR,計算其參數(shù)R、C、C。畫出其電路圖,調(diào)節(jié)器輸入回路i,iOi(3)設計轉速調(diào)節(jié)器ASR,計算其參數(shù)R、C、C。(R=40kΩ)nnOn0(4)計算電動機帶40%額定負載起動到最低轉速時的轉速超調(diào)量σ。n(5)計算空載起動到額定轉速的時間。imdmN(2)電流調(diào)節(jié)器設計s因為5%，可按典型I型系統(tǒng)設計，選用PI調(diào)節(jié)器，W(S)K(S1)ii,iACRSiilIiIisciI0ii0C/R0.012/(9103)1.33F由此iiiC4T/R40.0025/401030.25F0i0i0(3)速度調(diào)節(jié)器設計a)電流環(huán)等效時間常數(shù)1/K:因為KT0.5IIiIiW(s)K(s1)nn,速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：ASRsnKh168.82s2n校驗等效條件：n校驗等效條件：Kem6.94n2hRT250.010.180.02666nKK168.820.133322.5s1cnN1Nn nnNn校驗sNn校驗nemncnN1Nn0nn0到最低轉速時:Cem所以：375dteLdtGD2GD2Cem所以：375e375CCmetem0.385s(II)R(1.1*3080)*0.18NNNNe阻R=Ω,允許電流過載倍數(shù)λ=,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K=75,電磁時間常數(shù)T=,機電slm0i0nnmimnm0inin(1)選擇轉速調(diào)節(jié)器結構,并計算其參數(shù)。cicn(2)計算電流環(huán)的截止頻率和轉速環(huán)的截止頻率cicnimim0.00877V/AI1.5*760nm0.0267Vmin/rNSiiACRiiil∑i電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：τ=T=，KT=，K=T=s-1ilI∑iI∑i校驗等效條件：ω=K=s-1ciI可見滿足近似等效條件。0ii0II∑iI∑ic)c)T=1/K+T=+=∑nIonASRnnn速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：n∑nn∑nK=(h+1)/(2h2T2)=6/2*25*=s-2N∑nK=(h+1)βCT/(2hαRT)=6***2*5***=nem∑n校驗等效條件：ω=K/ω=Kτ=*=s-2cnN1Nna)1/3(K/T)1/2=1/31/2=>ωI∑icnb)1/3(K/T)1/2=1/31/2=>ωIoncn可見滿足近似等效條件。0nn0nnn0n0n02)電流環(huán)的截止頻率是：ω=K=s-1ciI速度環(huán)的截止頻率是：ω=s-2cn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)的設計特點。(1)在此系統(tǒng)中,當轉速給定信號最大值U*=15V時,n=n=1500r/min;電流給定信號最nmNimdmsNendlc(2)當系統(tǒng)在上述情況下運行時,電動機突然失磁(=0),系統(tǒng)將會發(fā)生什么現(xiàn)象試niidc(3)該系統(tǒng)轉速環(huán)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設計,且按M準則選擇參數(shù),取中頻寬h=5,已知轉速環(huán)小時間常數(shù)T=,求轉速環(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(4)該系統(tǒng)由空載(I=0)突加額定負載時,電流I和轉速n的動態(tài)過程波形是怎dLd樣的已知機電時間常數(shù)T=,計算其最大動態(tài)速降n和恢復時間t。mmaxv1)α=U*/n=15/1500=Vmin/rnmNβ=U*/I=10/30=V/AimdmU*=5V，n=U*/α=5/=500r/minnnU=U/K=(E+IR)/K=(Cn+IR)/Ks=*500+20*2)/30=Vcd0sd∑sedLl∑2)在上述穩(wěn)定運行情況下，電動機突然失磁(0)則電動機無電動轉矩，轉速迅速下降到零，轉速調(diào)節(jié)器很快達到飽和，要求整流裝置輸出最大電流I。因此，系統(tǒng)穩(wěn)dmnU*=U*=10，U=U*=10iimiiI=I=30AddmU=U/K=(E+IR)/K=(0+30*2)/30=2Vcd0sd∑s3)在跟隨給定作用下，轉速環(huán)處于線性狀態(tài)，此時系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是：n∑nT=TK=(h+1)/2h2T2=6/2*25*=48s-2N4)空載突加額定負載時，轉速有動態(tài)降落。p(93,94)Δn=2(λ-z)ΔnT/T=2*(1-0)*20*2/*=625r/minbN∑nm[C=2FKT=2IRT/CT=2*20*2**=625r/min]b2dN∑nem最大動態(tài)速降：Δn=(ΔC/C)*Δn=%*625=r/minmaxmaxbb恢復時間：t==*=(p81表)v兩電平PWM逆變器主回路，采用雙極性調(diào)制時，用”表示上橋臂開通，“0”表示上橋臂關斷，共有幾種開關