运动控制系统期末复习题(直流部分).doc

1、0运动控制直流部分复习题一、填空：1. 调速系统的稳态性能指标主要是指 和静差率。2. 采用 V-M 系统，当系统处于深调速状态时，功率因数将较 。3. 直流调速系统中，晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成 环节，时间常数称为 。4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中， 环为内环， 环为外环。5. 双惯性环节校正成典型型系统，引入的调节器是 调节器。6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、 调速和减弱磁通调速。7闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用，而对于_ _的扰动则无能为力。8转速、电流双闭环调速系统中，调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流；调节_ _的限幅值可以调节 U

2、PE 的最大输出电压。9双极性直流 PWM 变换器的占空比 ，当 时，输出平均电压为正，要使输出平均电压为负，应使 。二、选择题1.下列说法正确的是（ ）A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。C 比例调节器可以实现无静差。D 采用积分调节器动态相应快。2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为（ ）A 对负载变化起抗扰作用。B 对电网电压波动起及时抗扰作用。C 输出限幅决定允许的最大电流。D 使转速跟随转速给定电压变化。3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为（ ）A 对负载变化起抗扰作用。B 对电网电压波动起及时抗扰作用。C

3、输出限幅决定允许的最大电流。D 使转速跟随给定电压变化。4.在工程设计中，如果将系统校正成典型型系统的过程，KT 值取为（ ）时为无超调。1A 0.25 B 0.5 C 0.75 D 1.05. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中，电流环设计成典型（）型系统，引入的电流调节器为（ ）调节器。A PI B PI C P D P6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源（ ） 。A 直流发电机； B 静止整流器； C 脉宽调制电源 ； D 以上情况均可能。三、分析与简答1.在调速系统中，为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器，而在闭环之后要添加放大器？2. 双闭环调速

4、系统中，电流调节器的作用各是什么？3.采用双极型 PWM 变换器的调速系统，当电动机停止时，电枢电流是否等于零，为什么？4. 假设某转速单闭环调速系统的电源电压突然降低，则该调速系统将如何进行调节，请结合稳态结构图加以说明。5. 转速、电流双闭环直流调速系统设计后，ASR限幅对应1.5倍额定电流，但是在空载额定励磁稳速运行时突加额定转矩负载，转速不能回到给定转速，请分析原因？6. 在转速、电流双闭环直流调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，试分析系统进入稳态后调节器、转速、电枢电流的情况。7. 写出直流电动机反馈闭环调速系统的临界放大系数表达式，并

5、请说明表达式中各个参数含义。8. 请写出双闭环调速系统起动过程的三个特点。9. 请简述 H 型双极式 PWM 变换器的缺点。四、设计题1、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机 220V、136A、1460r/min，C e=0.132Vmin/r，允许过载倍数=1.5。晶闸管装置放大系数 40。电枢回路总电阻 0.5。时间常数 Tl=0.03s，T m=0.18s。电流反馈系数 =0.05V/A（10V/1.5I N） ，转速反馈系数=0.007Vmin/r（10V/ nN） 。将电流环校正成典型型系统，取 KT=0.5；将转速环校正成典型型系统

6、，取 h=5。电流环滤波时间常数 0.002s；转速环滤波时间常数 0.01s。请选择并设计各调节器参数。2、有一转速、电流双闭环调速系统,已知电动机参数为：P N =5.5kw，U N 请选择并设计各调节器参数。2=220V，I N =28A，n N=1490 r/min，电枢回路电阻 R=0.8, 允许电流过载倍数 =1.8，电磁时间常数 TL=0.048s，机电时间常数 Tm=0.185s，主电路采用三相桥式整流电路，触发整流环节的放大倍数 Ks=35，整流电装置内阻 Rres=1.3，平均失控时间常数 Ts=0.0017s,最大输入、输出电压均为 10V，电流反馈滤波时间常数 Toi=

7、0.002s，转速反馈滤波时间常数Ton=0.015s。（1）计算电流反馈系数 ，转速反馈系数 。（2）按典型 I 型系统设计电流调节器结构和参数，其中 KT=0.5。（3）按典型 II 型系统设计转速调节器，其中 h=5，选择调节器结构并计算参数。(计算时小数点后保留 3 位，若数值较小时，应保留三位有效位) （19 分）3、转速单闭环控制系统如下图所示，已知数据如下：电动机：， ， ， ，kWPN10VUN20AIN5min/150rnN。整流装置内阻 ,触发整流环节的放大倍数5.aR3.0recR。最大给定电压 ，当主电路电流达到最大值时 ,整定电流反3sKnm8*馈电压 。设计指标：要

8、求系统满足调速范围 ，静差率VUim8 25D。%10s1. 计算 Ce，额定负载时，开环系统的稳态速降 n op，满足静差率要求时， 闭环系统的稳态速降 n cl 及闭环系统的开环放大系数 K。2. 转速反馈系数 ，调节器放大系数 。pK3. 定性画出当 时， 和 的闭环静特性。NdINnU*Nn21*4系统是否有静差？若有静差，应采取何种实际可行的措施消除静差。(计算时小数点后保留 3 位，若数值较小时，应保留三位有效位 )（15 分）3MT GU P EAUn* UnUcUdUt gUnIdn六、按下述两种情况定性分析转速、电流双闭环直流调速系统的转速和电流的变化规律，两个调节器的输出与

9、控制作用，定性画出转速、电流的过渡曲线： 负载电流为 时，突加给定的起动过程，设最大电枢电流为 ；dLI dmI 系统稳定后，负载电流由 加大到 ， 。 （12 分）dLIdNIdmI答：段：ASR 很快进入饱和状态，输出限幅值 ，在 ACR 的调节下，电流迅*iU速上升到 ，电流上升阶段dmI段：ASR 始终饱和，相当于转速开环，系统成为在 下的电流调节系统，*im同时为了克服反电动势 E，所以在 ACR 的作用下， 基本上保持略小于 的dIdmI恒值，恒流升速阶段。段：ASR 退饱和， ， 迅速减小，该段 ASR，ACR 都不饱和。ASR 起*iUdI主导的转速调节作用，ACR 则使 尽快

10、地跟随 ，转速调节阶段。*iU段：加负载导致 n，在 ASR 作用下， ， ，当 时，*idIdmIn 停止下降段：由于 n 仍小于给定值 直到 n=给定值，电流也达*iUdI到最大值段：此时， n，转速超调， ， ， 直到dNI*iUdI4，n 达到峰值，此后系统在负载阻力下减速，直到稳定。dNInn*ttt1t2t3t4IdId LId m00ttn dIdLIN*画出图中所缺部分补充双闭环调速系统动态结构图中所缺少的环节。51. 有一 V-M 转速单闭环调速系统，采用比例控制，电动机参数为60kW，220V、150A、1000r/min，电枢电阻 0.2，整流装置内阻 0.1，主电路电感

11、 L=10mH,系统运动部分 GD2=60Nm2，触发整流环节的放大倍数为 30。要求系统满足调速范围不小于 20，静差率不超过 5%. 求：1) 计算调速要求所允许的闭环静态速降。2) 计算闭环系统开环放大系数；3) 整流装置采用三相桥式电路，T s=0.00167s，判断此时系统是否稳定。2、某 PWM 变换器供电的双闭环直流调速系统，采用三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机 220V、130A、1500r/min，C e=0.196Vmin/r，允许过载倍数=1.5。PWM 变换装置放大系数 40，失控时间 Ts=0.0012s。电枢回路总电阻 0.5。时间常数 Tl=0.035s，T m=0.18s。当给定信号 =10V 时，对应稳态转速为 ；转速调节器饱和输出为 10VnU Nn时 Id =1.5IN。将电流环校正成典型型系统，取 KT=0.25；将转速环校正成典型 型系统，取 h=5。转速环滤波时间常数 0.02s，忽略电流环的滤波环节。请选择并设计各调节器参数。