电力拖动自动控制系统答案.doc

1、电力拖动自动控制系统运动控制系统习题2-2调速系统的调速范围是1000100r/min，要求静差率s=2%，那么系统允许的稳态速降是多少？解：系统允许的稳态速降)min(04.2)02.01(10002.0)1(min rssnnN = =2-5某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机 kWPN60=，VUN220=， AIN305=，min1000 rnN=，主电路总电阻 =18.0 R ，rVCemin2.0=，求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 Nn为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 Ns多少？（3）额定负载下的转速降落 Nn为多

2、少，才能满足%5,20= sD 的要求。解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落)min(5.2742.018.0305 rC RIneNN =（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率%5.21215.05.27410005.274 =+=+=NNNNnnns（3）额定负载下满足%5,20= sD 要求的转速降落)min(63.2)05.01(2005.01000)1( rsDsnnNN =2-6有一晶闸管稳压电源，其稳态结构如图所示，已知给定电压,8.8* VUu=比例调节放大系数,2= pK 晶闸管装置放大系数,15= sK 反馈系数7.0= 。求：（1）输出电压 dU；（2

3、）若把反馈线断开， dU为何值？开环时的输出电压是闭环时的多少倍？（3）若把反馈系数减至5.30= ，当保持同样的输出电压时，给定电压* uU应为多少？解：（1）输出电压)V(128.87.015211521 *= +=+= uspspdUKKKKU ；（2）若把反馈线断开，)V(2648.8152*= uspdUKKU ；开环时的输出电压是闭环时的2212264=倍。（3）若把反馈系数减至5.30= ，当保持同样的输出电压时，给定电压)V(6.412152 35.015211*=+=+=dspspuUKKKKU 。c解：（1） 22012.51.5 0.1341min/1500NdaeNUI

4、RCVrn=12.5(1.51.00.8) 307.6/min0.1341NopeRInrC+=15000.1 8.33/min(1)20(10.1)NclnsnrDs=（2）（3）（4）闭环系统的开环放大系数为 307.61135.938.33opclnKn=运算放大器所需的放大倍数 35.93 13.77/350.01/0.1341p seKKKC= 解：4.8R =/0.31251/3sRR =图见49页解：计算系统中各环节的时间常数电磁时间常数 0.05 0.021.51.0lLTsR= +机电时间常数21.6(1.51.00.8)0.082303753750.13410.1341me

5、mGDRTsCC+=晶闸管装置的滞后时间常数为0.00167 sTs=为保证系统稳定，应满足的稳定条件：22()0.082(0.020.00167)0.0016753.290.020.00167mlsslsTTTTKTT+=可以稳定运行，最大开环放大系数是53.292-12有一晶闸管-电动机调速系统，已知：电动机 kWPN.82=， VUN220=， AIN.615=，min1500rnN=，=5.1 aR ，整流装置内阻=1 recR ，电枢回路电抗器电阻=8.0 LR ，触发整流环节的放大倍数35= sK 。求：（1）系统开环时，试计算调速范围30= D 时的静差率 s。（2）当%10,3

6、0= sD 时，计算系统允许的稳态速降。（3）如组成转速负反馈有静差调速系统，要求%10,30= sD ，在V10*= nU 时 NdII=，Nnn=，计算转速反馈系数 和放大器放大系数 pK。解：先计算电动机的反电动势系数)minV(131.01500 5.16.15220 rn RIUCNaNNe =系统开环时的额定转速降落)min(393131.0 )8.015.1(6.15)(rC RRRIneLrecaNNop +=+=（1）系统开环时，调速范围30= D 时的静差率%.788887.039330150039330 =+=+=NNNnDnnDs ；（2）当%10,30= sD 时，系

7、统允许的稳态速降)min(56.5)1.01(301.01500)1( rsDsnnNN =（3）如组成转速负反馈有静差调速系统，要求%10,30= sD ，则系统开环放大系数8.669156.53931 =clopnnK ；转速反馈系数)minV(0067.0150010* rnUNn =放大器放大系数3.9380067.035131.08.669=sepKKCK 。2-13旋转编码器光栅数为1024，倍数系数为4，高频时时钟脉冲频率MHz10= f ，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计算器，M法和T法测速时间均为0.01s，求转速 n=1500r/min和 n=150

8、r/min时的测速分辨率和误差率最大值。解：（1）M法测速转速 n=1500r/min和 n=150r/min时的测速分辨率465.101.0410246060 =cZTQ转速 n=1500r/min时，10246001.040961500601 =cnZTM ，误差率最大值%097.000097.01024111max= M ；转速 n=150r/min时，4.1026001.04096150601 =cnZTM ，误差率最大值%97.00097.04.102111max= M 。（2）T法测速转速 n=1500r/min时，8.9150040961016060602=ZnfM ，测速分辨率

9、= 150040961016015004096606202ZnfZnQ 171误差率最大值%3.10103.018.91112max=M 。转速 n=150r/min时，9815040961016060602=ZnfM ，测速分辨率= 1504096101601504096606202ZnfZnQ 1.55误差率最大值%03.10103.01981112max=M 。3-1双闭环直流调速系统的ASR和ACR均为PI调节器，设系统最大给定电压V15*=imnmUU ，min1500 rnN=，A20= NI ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻=2R ，20= sK ， rCeminV127.0=

10、，求：（1）当系统稳定运行在V5*= nU ，A10=dLI 时，系统的 iinUUUn、*和 cU各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，* iU和 cU各为多少？解：转速反馈系数)minV(01.0150015* rnUNnm =电流反馈系数)AV(375.020215*=dmimIU（1）当系统稳定运行在V5*= nU ，A10=dLI 时，)V(5*=nnUU)min(50001.05* rUnn =)V(75.310375.0=dLiIU)V(75.3*=iiUU)V(175.420 210500127.00=+=+=sdLesdcKRInCKUU 。（2）当电动机负载过大而堵转时

11、， n=0;)V(15202375.0*=dmiIU)V(420 2202=sdmcKRIU 。3-2在转速、电流双闭环直流调速系统中，两个调节器ASR、ACR均采用PI调节器。已知参数：电动机：min,1000A20V220kW7.3 rnIUPNNNN=，电枢回路总电阻=5.1 R ；设V8*= cmimnmUUU ，电枢回路最大电流A40= dmI ，电力电子变换器的放大倍数40= sK 。试求：（1）电流反馈系数 和转速反馈系数 ；（2）当电动机在最高转速发生堵转时的0 dU ，* iU， iU和 cU的值。解：（1）电流反馈系数)AV(2.0408*=dmimIU转速反馈系数)min

12、V(008.010008* rnUNnm = 。（2）当电动机在最高转速发生堵转时， n=0;)V(605.14000=+=+=RInCUdmed)V(8402.0*=dmiiIUU)V(5.140600=sdcKUU 。3-5某反馈系统已校正成典型I型系统。已知时间常数 T=0.1s，要求阶跃响应超调量%10 。（1）系统的开环增益。（2）计算过渡过程时间 st和上升时间 rt。（3）绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间 str25.0，则 K=?=解：典型I型系统开环传递函数为)1()( += TssKsW（1）要求阶跃响应超调量%10 ，则要求69.0 KT ，为获得尽量短的上升时间

13、rt，选择69.0=KT ；则9.61.069.0=K（2）过渡过程时间)(6.01.066 sTts=；上升时间)(33.01.03.33.3 sTtr=。（3）如果要求上升时间 str25.0，则选择1= KT ；101.01=K ，%.316= 。解：PI调节器 )( 1) (iiiKsWss +=开环传递函数210 (1)10(1)()(0.021)(0.021)iiiiiiopK sKssssss sW+= +对型系统30% ，h=70.14ihTs=221 204.12hKhT+=2.857110ii KK =PI调节器 2.8571(0.1() 41)0.14sssW+=0iiRKR=0 R取10k iR=28.571k取30k/14iiiCRF=