電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng)習(xí)題解答第2-5章

習(xí)題解答（供參考）

2.1試分析有制動電流通路的不可逆PWM變換器進(jìn)行制動時，兩個VT是如

何工作的？

解：減小控制電壓，使為7得正脈沖變窄，負(fù)脈沖變寬，從而使平均電樞電

壓Ud降低，使得QUd，電機流過反向電流，電機進(jìn)入制動狀態(tài)。時，

通過二極管VD1續(xù)流，在垢?1<7?期間32為正，VT2導(dǎo)通，流過反向制動電流。

因此在制動狀態(tài)時，VT2和VD1輪流導(dǎo)通，VT1始終關(guān)斷。

2.2系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000~100r/min,要求靜差率s=2%,那么系統(tǒng)允許

的靜差轉(zhuǎn)速降是多少？

1000x0.02

解:=%rpm=2.04/77/7/

0（1）10x0.98

系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04o

2.3某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為徇max=1500”min,最低

轉(zhuǎn)速特性為=15（k/min,帶額定負(fù)載時的速度降落△%=I5〃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)速范圍吧（均指額定負(fù)載情況下）

"max=〃。2—△即二1500-15=1485p加

?min="omin-=150-15=135rpm

135

2）靜差率s=△〃,"==io%

—150

n°max

2.4直流電動機為a=74kW,U—ZOV,IN=378A,nN=1430r/min,

Ra=0.023Qo相控整流器內(nèi)阻Rrec=0.022Q。采用降壓調(diào)速。當(dāng)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？？

.CUNT'R0220-378X0.023……，

解：G=——=------------------------=0.1478V/rpm

'nN1430

獷378x(0.023+0.022)

==115/pw

"cf-0.1478

當(dāng)s=20%時D=21430x0.2

A/7(l-5)115x(1-0.2)

當(dāng)s二30%時D=2=1430x0.3=5.33

An(l-s)115x(1-0.3)

2.5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

PN=60ZW,UN=220%/N=305A??A,=1000r/min,主電路總電阻R=0.18

C,Ce=0.2V?min/r,求：

(1)當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落加小為多少？

(2)開環(huán)系統(tǒng)機械特件連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率除多少？

(3)若要滿足D=20,sW5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落△，小又為多少?

解：⑴△…竿=等泮=274.5慟

⑵T=而言EL5%

⑶A/z=^=1000x0.05=

D(l-5)20X0.95

第三章

3.1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U：=8.8V、

比列調(diào)節(jié)器放大系數(shù)勺,=2、晶閘管裝置放大系數(shù)Ks=15、反饋系數(shù)丫=0.7。

求：（1）輸出電壓U”；（2）若把反饋線斷開，為為何值？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)減至丫=0.35,當(dāng)保持同樣的輸出電壓時，

給定電壓U：應(yīng)為多少？

KpKU“_2x15x8.8

解：（1）U=---------------------1H

d1+KpK?1+2x15x0.7

（2）若把反饋線斷開，則y=0,U”=K〃K,Uj=8.8x2x15=264匕開環(huán)

輸出電壓是閉環(huán)的22倍

/WUdXQ+KpKj)12x(1+2x15x0.35)

⑶―—?=-----------------=4.6V

2x15

P6

3.2轉(zhuǎn)速閉環(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$45%,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)D=2

一s)

ns_1500x0.05

N=7.977min

￡)(1-5)-0.95x10

△人為閉環(huán)靜態(tài)速降

A/?100

2）/C=^-l=—-1=11.66

7.9

3.3轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時，額定負(fù)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(kuò)大多少倍？

解：=（1+K）=（1+15）x8=128r/min

如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為：

128

\n.,=———=----=4.13r/min

1十K1十30

（3）由以上知

1493

△%1>---1=36.8

3.95

KpK'U：R"二KU；也

因為〃

C,(l+K)C，(l+K)a(l+K)C/l+K)

把已知各項代入上式，得

=>。=0.0097

也可以用粗略算法：

.u；15八…

U?u=an,a=----=-----=0.01

nn15(X)

（4）放大器的放大倍數(shù)

Ka

J

kKC36.8*0.134_.

K=---e-=----------=22.4

"Kg22*0.01

3.5在題3.4的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求堵轉(zhuǎn)電流

ldhl<21N,臨界截止電流應(yīng)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

加電流反饋放大港，試畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)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？

解：（1）Idhi<2IN=25A,Idcr>\.21N=15A

/?-----------------------------/J

Rs

R=-

5。；+〃制15+156

可得叫=1.5。，=156=15x1.5=22.5V

(2)/?v=1.6

R

R、=1.5。>一，

s3

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，

取R,=0.5Q,則U3ft=IdcrxRx=\5x0.5=7.5V

(3)當(dāng)〃>/加時，有

KpK’U；K,KK,（RJ「"

0（1+利C（l+K）

（R+KpKKR）Id

G（l+K）C，（I+K）

當(dāng)n=0時，

_KpK、（U；+KU篇）u：+K[U律

R+K/KRKR

已知項代入1”75*K,=25可得K=3

Ki*0.5

3.6在題3.4的系統(tǒng)中，若開關(guān)頻率為8KHz,主電路電感L=15mH,系統(tǒng)運動部分的飛

輪慣量GD2=0.16Nn｛試判斷按題3.5要求設(shè)計的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行？如要保證

系統(tǒng)穩(wěn)定運行，允許的最大開環(huán)放大系數(shù)K是多少？解：

GD?=0.16MM,Rv=1.6C,Ce=0.134V/rpm

0.015

=0.094s

0.16

T1TGDR0.16x0.16八

T=----=0.000125s=--------=--------------------=0.0363s

8000

375QC”，375X0,134XAX0,134

30

按照式(3-22)的穩(wěn)定條件，應(yīng)有

7]〃(7；+')+.2_o.O363x(0.094+0.000125)+0.0001252

TtTs0.094x0.000125

可見題3.4中要求K>36.8滿足系統(tǒng)穩(wěn)定條件。

3.7有一個PMI變換器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動機：&=2.8kW,UN=220V,

=15.64,〃N=1500r/min,R“=1.5。，整流裝置內(nèi)阻R-=0.2Q,PWM變換器的放大

倍數(shù)K,=31。

(1)系統(tǒng)開環(huán)工作時，試計算調(diào)速范圍。=100時的靜差率s值。

(2)當(dāng)。=100,s=5%時，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。

(3)加組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng),要求Q=100,5=5%,在〃：=1僦時〃=心，

〃=〃”計算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)。和放大器放大系數(shù)K/,。

O

^-/X=220-15.6xl.5=01311Vm.n/r

胖.e飛1500

一、A(凡+RQ/N(1.5+0.2)15.6.

(1)△〃一=----———=--------------=202.3r/min

0.1311

1500[4/.

7)=4max〃、八

----=100，nni.n=1577min

“min"min

靜差率

2023

s4△%M-二93%

2mm〃min+A即15+202.3

1500x0.05

(2)當(dāng)0=100,s=5%時，△廝=2=0.789r/min

D(1-1y)100x(1-0.05)

(3)K—…

a==-^-=0.0067

估算

n1500

父KC255.4*0.1311小

A,=------e-=------------------------=161

Ksa31*0.0067

習(xí)題四

4.1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，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器限幅值為U：=15V,nN=1500r/min,/iV=20A,電流過載倍

數(shù)為2,電樞回路總電阻R=2Q,（=20,C.=0.127V-min/r,求：（1）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)

定運行在U：=5V,5=10A時-，系統(tǒng)的〃、U〃、U；、4和U,各為多少？（2）

當(dāng)電動機負(fù)載過大而堵轉(zhuǎn)時，U：和〃.各為多少？

解:

15V

(1)[=%=-------=0.0IVmin/r

nN1500/7min

u5V

n=—^=---：------=5(X)r/min

a0.0IVmin/r

U*15V

/=*=A2L.=0.375V/A

J40A

(7；=f3ld=0.375x10=3.75V

4="/=0.375x10=3.75V

Cn+IR_0.127x500+10x2_

5ed——^r.1/Dr

K,20

/+/人。.127x0+40x2=.

(2)堵轉(zhuǎn)時，U；="〃”=15V,UC=

(20

4.2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：/\=3.7kW,UN=220V,1N=20A,心=1000r/min,電

樞回路總電阻R=1.5C,設(shè)%,=%=（/.=8V,電樞回路最大電流/而=40A,電力電

子變換器的放大系數(shù)（=40。試求:

（1）電流反饋系數(shù)夕和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。

（2）當(dāng)電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的力0,U；、Ui，U,值。

J/QI/

解:1)^=r^L=—=0.32V/A

f(,.40A

8V

a=%------=0.008Vmin/r

nNlOOOr/min

2)Ud()=E+1dxRf=himx&=40x1.5=60V

這時：U：=8KU“=0,ASR處于飽和，輸出最大電流給定。

U；=8V，G=8匕

Uc=^-=—=1.5V

Ks40

4.3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=8V時，主電路電流達(dá)到最大電流80A。當(dāng)負(fù)載電流由40A

增加到70A時，試問：（1）U：應(yīng)如何變化？（2）上應(yīng)如何變化？（3）口值

由哪些條件決定？

解:1)/?=^4L=—=().1V/A

fllm80A

U：就是電流的給定，因此當(dāng)電流從40A到70A時，U；應(yīng)從4V

到7V變化。

2)分要有所增加。

3)Uc取決于電機速度和負(fù)載大小。因為U〃o=E+〃&=Cen+/疝層

Uc=^

Ks

4.4在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流過載倍數(shù)為2,電動機拖動恒轉(zhuǎn)

矩負(fù)載在額定工作點正常運行，現(xiàn)因某種原因功率變換器供電電壓上升5%,系

統(tǒng)工作情況將會如何變化？寫出4。，乙及n在系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定后的表

達(dá)式。

解：雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于有電流內(nèi)環(huán)，電壓波動可以通過電流反饋得到比

較及時的調(diào)節(jié)。

重新穩(wěn)定后，

〃;二夕卻不變

Go不變

u=5=減小

cKK

SS

IT丁.

n=—不變

a

卻是負(fù)載電流

〃是電流反饋系數(shù)

。是轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

〃:是給定轉(zhuǎn)速。

4.5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=0.1s,要求階

躍響應(yīng)超調(diào)量oWH)%。

(1)系統(tǒng)的開環(huán)增益。

(2)計算過渡過程時間小和上升時間。；

(3)繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。如果要求上升時間＜0.25s,則K=?,G%

=?

(3)繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。如果要求上升時間f,v0.25s,求K,b.

解：取AT=0.69(=0.6,。％=9.5%

(1)系統(tǒng)開環(huán)增益：K=0.69/T=0.69/0,1=6.9(1/5)

(2)上升時間。=3.3T=O.33S

過度過程時間：

tx—^―=6T=6x0.1=0.6.V

弧

(3)

L

一?0

69

如要求tr<0.25s,則應(yīng)取KT=14=0.5這樣K=\/T=10,超調(diào)量=16.3%。

4.6有一個系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為%/s)=』一=——,

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)。

試對該系統(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)。

K

解：可選擇積分調(diào)節(jié)器，設(shè)其傳遞函數(shù)為：#‘(s)==，則校正成新系統(tǒng)的

S

傳遞函數(shù)為："新(S)=」丫；、，將原系統(tǒng)校正成I型系統(tǒng)K(s)=」

s(O.Ols+1)1s(Ts+1)

以實現(xiàn)無靜差,按。W5%要求查表取:KT=0.5BP：10K/X0.01=0.5,得：以5。

4.7有一個閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為

W：(s)=/、=-—^—要求校正為典型II型系統(tǒng)，在階躍輸入下

0bJs(7s+1)s(0.02s+1)

系統(tǒng)超調(diào)量。％?30%(按線性系統(tǒng)考慮)。試決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)

解：應(yīng)選擇PI調(diào)節(jié)器，/(s)=3/(>+l),校正后系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)

TS

/（rs+1）

（s>^—對照典型I【型系統(tǒng)，K二MK1/工，r="，選h=8,

rss（Ts+1）

查表得：。％=27.2%,滿足設(shè)計要求。r^7=8*0.02=0.1650

K=（h+1）/（2h2T2）=05.78,KP尸KT/K尸2.81°

4.8在一個由PWM變換器供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，PWM變換器的開關(guān)頻率為

8kHz。已知電動機的額定數(shù)據(jù)為：PN=60kW,UN=220V,IN=308A,nN=1000r/min,

電動勢系數(shù)C，=0.19GVuin/r,主回路總電阻A=0.1。：變換器的放大倍數(shù)%=35。電磁時

間常數(shù)刀=（）.01s,機電時間常數(shù)〃=0.12s,電流反饋濾波時間常數(shù)為=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾

波時間常數(shù)幾,二0.015s。額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓（U；）k10V,調(diào)節(jié)器ASR,ACR飽和輸出電壓

Ui.=8V,J=8V。

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/W5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)

速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量W15%。試求：

（1）確定電流反饋系數(shù)2（假設(shè)起動電流限制在1.54以內(nèi)）和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。

（2）試設(shè)計電流調(diào)節(jié)器ACR,計算其參數(shù)Ri,、G、G）i,畫出其電路圖，調(diào)節(jié)器輸入回路電

阻Ro=4O9。

（3）設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR,計算其參數(shù)Rn、Cn、Cano（R（>=40kQ）

（4）計算電動機帶40%額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。

（5）計算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間。

JJ*QQ

解：(1)p=-^=---=---=0.0173V/A

Idm1.5xZv1.5x308

a=%=_叱_=o.OIVmin/r

nNlOOOr/min

(2)電流調(diào)節(jié)器設(shè)計

確定時間常數(shù)：(a)(二—^=0.000125s

$8000

(b)J1、1，因此取7>0.0006o

幾一510)"

（c）TXi=Ts+7；產(chǎn)0.000725s<>

電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：

因為545%,可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，選用PI調(diào)節(jié)器，叼cM）;配平，

電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：r；=3=0.Oiso

電流環(huán)開環(huán)增益：要求巧工5%時，按表4-1,應(yīng)取K/7^=0.5,因此

0.50.5

=689.655s-

0.000725

于是，ACR的比例系數(shù)為

K,TR689.655x0.01x0.1

K,=----t-=----------------=1.1Jovo

'Kfi35x0.0173

校驗等效條件：

電流環(huán)截止頻率：c%=K,=689.655

（1）校驗整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件

—=-----!-----=2666.6「>嗎滿足近似條件

37；3x0.000125"

（2）校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件

I

=86.6025門<①a滿足近似條件

0.12x0.01

（3）校驗電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件

1

=1217.165-1*><y.滿足近似條件

0.000125x0.(X)6Cf

可見滿足近似等效條件，電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選q=40K,則:

《=(.4=0.2243x40=8.97(取9K.

_^_=0：012^=1

，此9x103尸

A=4x0.0025=

R040xl05

（3）電流環(huán)等效時間常數(shù)｝

K,n.=0.5則27s：=2x0.(X)0725=0.00145

7；”=0.015s

7；,,=—+Ton=0.00145+0.015=0.01645

KI

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，

%（s）=K“（/s+i）ys

速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：%勺=5x0.01645=0.08225

轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益

力+16

=443.454

~2h2T.；-2X52X0.016452

ASR的比例系數(shù)

K=（〃+1）。。工”二6x0.0173x0.196x0.12

""2haRT^~2x5x0.007x0.1x0.01645—’

校驗等效條件：

轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率

3,〃="=KNxn=443.454x0.08225=36.474

1區(qū)JI689.655

3^7^-3V0.000725=325.1〉”,滿足簡化條件

11689.655...

3"^訪二"滿足簡化條件

轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗（空載Z=0）

308x0.1

J96

Q?=2x81.2%xl.5x-Q-x0-01154=0.793%<

“10000.18

cr=2x81.2%xLlx（308x0.18/0.196xl000）x（0.02666/0.12）=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.

4.9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

動機參數(shù)為：PN=500kW,UN=750V,IN=760A,nN=375r/min,電動勢系數(shù)Ce

=1.82Vmin/G電樞回路總電阻R=0.14Q,允許電流過載倍數(shù)入=1.5,變換器的放大

倍數(shù)（=75,電磁時間常數(shù)7}=0.031s,機電時間常數(shù)〃=0.112s,電流反饋濾波時間常

數(shù)7。產(chǎn)0.0006s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)7on=O.O2s。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓

Unm"=U"=Unm=10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻R0=40kQo

設(shè)計指標(biāo):穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量丐W5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速

超調(diào)量%《10%。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

（1）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并計算其參數(shù)。

（2）計算電流環(huán)的截止頻率叫?和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率，并考慮它們是否

合理？

解：（1）B=^-=1（）V=0.00877V/A

心L5X/N

a=A=———=0.0267Vmin/r

nN375r/min

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)：

確定時間常數(shù)：（a）（二—^=0.000125s

,8000

（b）1,11.1，因此取7；“=0.0006。

（c）*=T+刀“=0.000725s。

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，也a（S）=USr）,?=42.76?？箶_性能滿足要求。

瑞5

電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：1工=0.03k，K,T^=0.5&=等=136.24「

K^fR_136.24x0.031x0.14

=0.899

Ksp-75x0.0()877

校驗等效條件：4=K[=136.245

Q)---=----------=199.65>coci

37；3x0.00167

c)Q=k、二二^=182.

3、T禽3N0.00167x0.002

可見滿足近似等效條件。

電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)：選Ro=4OK,則

Ri=KixR0=0.899x40=35.96取36K

「"0.031八環(huán)小

C：=——=---------r=0.86"

風(fēng)36x10,

上心

0，&40xl03

速度調(diào)節(jié)器設(shè)計

速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定：￡&=0.5

則電流環(huán)時間常數(shù)1-=27；.=2x0.00367=0.00734s

(-

Ton=0.02s7；,,=—+Ton=0.00734+0.02=0.02734s

K1

按照無靜差的要求，應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器，

%(S)=K“aS+l)￡S

速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：r?=hT^h=5,r?=hT^n=0.1367.V

轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，曾益

/?+1_6

=160.54<2

2h2T^,,"2x25x0.027342

ASR的比例系數(shù)

(/?+l)/3CeTin_6x0.00877x1.82x0.112

==10.5

2haRTZn2x5x0.0267x0.14x0.02734

校驗等效條件:

轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率以〃=^~=KNrn=160.54x0.1367=21.9465-

136.24-1

麗而44.22s>4”滿足筒化條件

>牝〃滿足簡化條件

速度調(diào)節(jié)器的實現(xiàn):選Ro=4OK,則Rn=KnxR0=10.5x40=420K

CJ、=0.1367二

0.325//F

3

"R,t420X10

0_47*4x0.02

=2"F

&40xl03

2）電流環(huán)的截止頻率是：（=136.24「

速度環(huán)的截止頻率是：%,=21.964}

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。

4.10在一個轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，采用PWM變換器供電，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。

a

（1）在此系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號最大值Unm=15V時,n=r>N=1500r/min;電流給定信號最大值

Uin*=10V時，允許最大電流U=30A,電樞回路總電阻R=l.4Q,PWM變換器的放大倍數(shù)Ks=30,

電動機額定電流I、=20A,電動勢系數(shù)C=0.128V.min/ro現(xiàn)系統(tǒng)在Un*=5V,Idl=20A時穩(wěn)定

運行。求此時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n=？ACR的輸出電壓U,二？

（2）當(dāng)系統(tǒng)在上述情況下運行時，電動機突然失磁（中=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=?Un=？Ui=?UL?I產(chǎn)？Ue=?

（3）該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型I【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,n=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)。

（4）該系統(tǒng)由空載（/乙=0）突加額定負(fù)載時，電流〃和轉(zhuǎn)速〃的動態(tài)過程波形是怎樣的?

已知機電時間常數(shù)7；”=（）.05S,計算其最大動態(tài)速降A(chǔ)lmax和恢復(fù)時間4

1)

u*.15V

a=———=0.01Vmin/r

n1500r//n

10V

=0.33V/A

30A

TJ5

=5V,n=——-=——=500r/min

〃a0.01

UW+&&—C」+/,〃此一0.128x5004-20x1,4

=3.067V

cKsK、Ks30

2）在上述穩(wěn)定運行情況下，電動機突然失磁（①=0）則電動機無電動轉(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1dm。因

此，系統(tǒng)穩(wěn)定后，〃=0,U“=0

Id=[dm=3°A

_Udo_E+&&_°十3°x14_]4V

5

K、K、30

3）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:

K”(qs+1)

此($)=

$2(心+1)

Tn=hTyn=5x0.05=0.25s

幺=005

2/%22x25x0.052

4）空載突加額定負(fù)載時，轉(zhuǎn)速有動態(tài)降落。

2(g-Z)Az^2x(l-0)x20x2

==625r/min