运控作业参考答案.doc

1、1-4 某一调速系统，测得的最高转速特性为 =1500r/min,最低转速特性为0maxn=150r/min，带额定负载时的速度降落 =15r/min,且在不同转速下0min NA额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静NA差率是多少？解： 0min15S=.0max()(150).1)NNsnsD调速范围为 11，静差率为 10。1-5 某闭环调速系统的调速范围是 1500150r/min,要求系统的静态差率 s 2%,那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是 100r/min,则闭环系统的开环放大倍数应有多少？解： maxin150Dcl0.23.6(1

2、)()Ncls1.73.06opclnK静态速降为 3.06r/min,开环放大倍数为 31.7。1-6 某闭环调速系统的开环放大倍数为 15 时，额定负载下电动机的速降为8r/min,如果将开环放大倍数提高到 30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？解： K=15 时，= 128 (r/min)(1)nopclK8(15)K=30 时，(r/min)24.310opcl8.9.clnD速降为 4.13r/min,调速范围扩大为 1.94。1-7 某调速系统的调速范围为 D=20，额定转速 =1500r/min,开环转速降落Nn=240r/min,若要求系统的静差率为

3、 10%减少到 5%，则系统的开环增Nopn益将如何变化？解： ops150. D=694(-)247.8.clopK150.329()24NopnsD.80.39clKK 由 27.8 变到 59.8。1-10 有一 V-M 调速系统，电动机参数为： =2.2KW, =220V, =12.5A,NPNUNI=1500r/min,电枢电阻 =1.2 ，整流装置内阻 =1.5 ，触发NnaRrecR整流环节的放大倍数 =35。要求系统满足调速范围 D=20,静差率Ss 10%。（1）计算开环系统的静态速降 和调速要求所允许的闭环静态速降opn。cln（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的

4、原理图和静态结构框图。（3）调整该系统参数，使当 =15V 时， = ， ,则转速反馈系*nUdINNn数 应该是多少？（4）计算放大器所需要的放大倍数。解：(1) 201.520.137naNUIRCee().(.)46.9(/min)nacop r(r/min)150.8.3()2()NcllnsD(2) P21 图 124，P23 图 125图1-24 采用转速负反馈的闭环调速系统+-A GT MTG+-+-+-UtgUdIdn+-+UnUnU*nUc UPE+-TGIdUnUdcnKp Ks 1/CeU*n UcUn E nUd0Un+ +- IdR-UnKs图 1-25 转速负反馈闭

5、环直流调速系统稳态结构图(3) *150.(min/)nUvr(4) 246.918.43opclnK.1.2/05/7psCe1-12 某调速系统原理图如图 1-58 所示，已知数据如下：电动机： =18KW,NP=220V, =94A, =1000r/min, =0.15 ,整流装置内阻 =0.3NUNINnaRrecR，触发整流环节的放大倍数 =40。最大给定电压 =15V,当主电SK*mnU路电流达到最大值时，整定电流反馈电压 =10V。im设计指标：要求系统满足调速范围 D=20,静差率 s 10%, =1.5 ,dblIN=1.1 。试画出系统的静态框图，并计算：dcrIN（1）转

6、速反馈系数 。（2）调节器放大系数 .PK（3）电阻 的数值。 （放大器输入电阻 =20K ）1R0R（4）电阻 的数值和稳压管 VS 的击穿电压值。2解：P51 图 158（ P23 图 125）(1) 094.50.26(min/)naNUIRCe vr(.13)5./inopCe0.6(/in)()2()NclsrD5.31.96opclnK*()/nnUCeIR即： *()nnKIe(150)35.920.1可得 0.0145(2) .6.845psKCe(3) 102.8()pRk(4) 即 imidbllUI1.5.iNUI可得： v73i击穿电压 .vs当 ,电机堵转， v159

7、41()dblNIIA0nU*2(cnpimvsRUKU260015.9(17.3)可得： 3.Rk1-14 有一个 V-M 系统，已知：电动机：=2.8KW, =220V, =15.6A, =1500r/min, =1.5 ,整流装置内阻NPNUNINnaR=1 ，触发整流环节的放大倍数 =35。recRSK（1）系统开环工作时，试计算调速范围 D=30 时的静差率 s 的值。（2）当 D=30,s=10%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 D=30,s=10%,在 =10V 时，*nU， ,计算转速负反馈系数 和放大器放大系数 。dNINnPK（4）如将

8、上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统，仍要求在 =10V 时，*n， ,并保持系统原来的放大系数 K 不变，试求在 D=30 时的dNN静差率。解：（1） 13.0156.20NnIRaUCe(r/min)()15.6()297.03NIRarecnC297.856NDS(2) (r/min)150.()39ns(3) (r/min).6()NclDs(r/min)15.6297.03opIRnCe.54clK由以下两式联立： psCe*()npsdUKIRn可得：K p=30.18, 0.0065( )mi/vr(4) 15.61.5680.(1)0.3(23recdadclInCk 8

9、.5.78clnS1-15 在题 1-10 的系统中 ，若主电路电感 L=50mH,系统运动部分的飞轮惯量=1.6N. ,整流装置采用三相零式电路，试判断按题 1-10 要求设计的转速2GD2m负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数K 是多少？解： （s）0.5.1812lLTR（s）.6270.6433370.1memGDC2 2().4(.85.).9603lsTKK 应取 22.96.2-7 在转速，电流双闭环调速系统中，两个调节器 ASR,ACR 均采用 PI 调节器。已知参数：电动机： =3.7KW, =220V, =2OA, =1000r/min,电枢

10、回路NPNUNIn总电阻 R=1.5 ，设 = = =8V,电枢回路最大电流 =40A，电力电*nmicmdmI子变换器的放大系数 =40。试求：s（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赌转时的 ， ， ， 。0d*iicU解： (1) *80.2(/)4imdUVAI*0.8(min/)1nmNvr(2) 04.56dUIRV*8()iim.208()idI061.54sUcVK28 在转速，电流双闭环调速系统中，两个调节器 ASR,ACR 均采用 PI 调节器。当 ASR 输出达到 =8V 时，主电路电流达到最大电流 80A。当负载电流由 40A*im增加到 7

11、0A 时，试问：（1） 应如何变化？*i（2） 应如何变化？cU（3） 值有哪些条件决定？解：（1） *80.1(/)imdVAII=40A 时， *.40()iUIVI70A 时， 17i从 4V 变化到 7V。*iU（2）Uc 略有增加；（3）Uc 由 n 和 Idl 绝定。2-10 某反馈控制系统已校正成典型 I 型系统。已知时间常数 T=0.1s，要求阶跃响应超调量 10%。（1）求系统的开环增益。（2）计算过度过程时间 和上升时间 。strt（3）绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间 0.25s，则 K=?, =?rt解：（1）由于 ，查 P65 表 22 可近似取 时的 KT=0

12、.69,10%9.5%K= = =6.9 .69T.(2)Ts=6T=6 0.1=0.6(s)Tr=3.3T=3.3 0.1=0.33(s)(3)仍查表 22，可取 KT=1,则 K10， 16.3%.2-11 有一个系统，其控制对象的传递函数为 ，要求10().objssW设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量 5%（按线性系统考虑） 。试对该系统进行动态矫正，决定调节器结构，并选择其参数。解：查 P73 表 2-8,选 进行串联校正，校正后传函为：Kis10()()(.1)i ikkwss由 ，查 P65，表 22，可近似取 时 KT0.5,5%4.3%,K=0.5/T=0.5/0.0

13、1=50=10ki. 故得 ki5。.T2-12 有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为，要求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系10()(.21)objssKW统超调量 30%（按线性系统考虑） 。试决定调节器结构，并选择其参数。解：选 PI 调节器，校正后传函 ，1()10().2)piKSWsss由 查 P70 表 26，可近似取 时取30% 29.8%h7， =7T=7 0.02=0.14s, 122101704.1.4.pipiKhT得: =2.86pi2-13 调节对象的传递函数为 ，要求用调节器分别18()0.25)(.)objssW将其矫正为典型 I 型和 II 型系统，求调节器

14、的结构和参数。解：校正成 I 型系统：选 PI 调节器, ,1()().1)(0.5)piKSsss取 0.25s, 则 ,T=0.005s 查 P65 表 2-2,一般取最佳整定的值,172()0.51)piKwss即 时的值.此时 , KT=0.5,0743%则 72Kpi=K =0.5/0.005=100,可得 Kpi=1.4. 校正成 II 型系统，选 PI 调节器，校正后传函: ,T=0.005s128()()0.5.pikwss考虑各项综合指标,一般取 时的各项值,此时 ,5h37.6%，1 .0.()hTs,可得 Kpi=1.67. 2221814800.55.pikK2-14

15、在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为： =60KW, =220V, =308A, =1000r/min,电NPNUNINn动势系数 =0.196V.min/r,主回路总电阻 R=0.18 ，触发整流环节的放大倍数eC=35。电磁时间常数 =0.012s,机电时间常数 =0.12s,电流反馈滤波时间sKlTmT常数 =0.0025s,转速反馈滤波时间常数 =0.015s.额定转速时的给定电压oi on=10V,调节器 ASR,ACR 饱和输出电压 =8V, =6.5V。*()NnU*imUcm系统的静，动态指标为：稳态无静差，调速范围 D=10，

16、电流超调量5%，空载启动到额定转速时的转速超调量 10%。试求：i n（1） 确定电流反馈系数 （假设启动电流限制在 339A 以内）和转速反馈系数 。（2） 试设计电流调节器 ACR,计算器参数 , , 。画出其电路图，调iRiCoi节器输入回路电阻 =40K ;o（3） 设计转速调节器 ASR,计算其参数 ， ， ， （ =40K ）;nono（4） 计算电动机带 40%额定负载启动到最低转速时的转速超调量 。n（5） 计算空载启动到额定转速的时间。解: (1)*80.236(/)9imstUVAI*1.(min/)nNvr(2) 电流调节器超前时间常数: 0.12ilTs查 P10,表 1-2,三相桥式取 Ts=3.33ms=0.0033s,电流环小时间常数之和 .3.05.8()isoi s查 P65 表 2-2,要求 时,取 ,则 =0.5/0.0058=86.21 .5%iIiKTI 186.210.80.253IiisKR0.549()ii k12.3iiCuFR04.50.()oiiT参 P78 图 2-25(3) 1.15.26()862nonI sK取 h=3, 30.798nhT(1)(1)3601.27.322.emnnCR ,取 310 07.349()nKK