运动控制系统陈伯时第4版课后习题答案完整版.doc

1、2.2 系统的调速范围是 1000100 ，要求静差率 s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？minr解： 10.2(.98)04()ns rpD系统允许的静态速降为 4rp2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为 ，最低转速特性为 0max15innr，带额定负载时的速度降落 ，且在不同转速下额定速降 不变，0min15ir15iNr试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 (均指额定负载情况下）maxinDmax0a150485Nniin3axi48D2) 静差率 0150%Ns2.4 直流电动机为 PN=74kW,UN=220V，I N=3

2、78A，n N=1430r/min，Ra=0.023。相控整流器内阻Rrec=0.022。采用降压调速。当生产机械要求 s=20%时，求系统的调速范围。如果 s=30%时，则系统的调速范围又为多少？解： ()(20378.2)1430.78aCeUIRnVrpm378.5Nn r(1)45(.).DSs0.3103N2.5 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机，主电路总电阻 R=0.18,Ce=0.2Vmin/r,求：60,20,35,10minNNNPkWUVIAnr（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 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 多少？

3、NS（3）若要满足 D=20,s5% 的要求，额定负载下的转速降落 又为多少?n解：(1) 305.18274.5/miNnIRCer(2) 274()1%S(3) ().0.92.63/inNDs r2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压 、比例调节器放大系数*8.uUV、晶闸管装置放大系数 、反馈系数 =0.7。求：（ 1）输出电压 ；（2）若把反馈2PK15SKd线断开， 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系数减至 =0.35，当保持同dU样的输出电压时，给定电压 应为多少？*u解：（1） (1)2158.(2150.7)2dpspsK V(

4、2) ,开环输出电压是闭环的 22 倍8.2564UV(3) *()(.3)(4.6udpspsK2.7 某闭环调速系统的调速范围是 1500r/min150r/min，要求系统的静差率 ，那么系统允许的静5%s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大？解： 1） snsDN1/052%/981/103.6/minNnr2） 7.1clopK2.8 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 8 r/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： 28511clo

5、pnn如果将开环放大倍数提高到 30, 则速降为：rpmKnopcl 13.40/128/在同样静差率要求下，D 可以扩大 倍972clln2.9 有一 V-M 调速系统：电动机参数 PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=1.5，电枢回路电抗器电阻 RL=0.8，整流装置内阻 Rrec=1.0,触发整流环节的放大倍数 Ks=35。要求系统满足调速范围 D=20，静差率 S35.955 相矛盾，故系统不稳定。要使系统能够稳定运行，K 最大为 30.52。2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机： ， ， ，kWPN8.2VU

6、N20AIN6.15r/min， =1.5，整流装置内阻 =1, 电枢回路电抗器电阻 =0.8， 触发整流环150NnaRrecRLR节的放大倍数 。35s(1)系统开环工作时，试计算调速范围 时的静差率 值。30Ds(2)当 ， 时，计算系统允许的稳态速降。0D%1(3)如组成转速负反馈有静差调速系统，要求 ， ，在 时 ， ，%10VUn10*NdIn计算转速负反馈系数 和放大器放大系数 。pK解： rVCe min/13.05/.1620（1） min0min/./.92.68/i153/92.68/3.50.7%opNeopIRCrs（2） i/5./.r（3） espdenspCKI

7、RUK/11/*5.216.5/482971/150*clop eens K2.13 旋转编码器光栅数 1024，倍频系数 4，高频时钟脉冲频率 ，旋转编码器输出的脉冲个MHzf0数和高频时钟脉冲个数均采用 16 位计数器，M 法测速时间为 0.01s，求转速 和min/r150n时的测速分辨率和误差率最大值。min/r150解：（1）M 法：分辨率 i/465.10.12460rZTQc最大误差率： cn6时， mi/150r 102460.1245601 cnZT时，i/n .1cM时，i/150r %098.1024%1max 时，in/ .1ax可见 M 法适合高速。（2）T 法：分辨

8、率：时，min/150rn min/175041206062 rZnfQ时，i/ i/.602f最大误差率： ， ，2ZMfnZn当 时，mi/150r 7.915046当 时，in/.2时，i/150rn %4.107.91%012max M时，i/ .2ax可见 T 法适合低速习题三3.1 双闭环调速系统的 ASR 和 ACR 均为 PI 调节器，设系统最大给定电压=15V， =1500r/min， =20A，电流过载倍数为 2，电枢回路总电阻*nmUNNI=2， =20， =0.127Vmin/r，求：（1）当系统稳定运行在 =5V， =10A 时，系统的 、RsKeC*nUdLIn、

9、、 和 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时， 和 各为多少？n*iic ic解：(1)* *0 */15/0.01/5, 0./150.37/4.*.50.127*51024.1755,5,3.,nmNnimdi iddLeNdLCsssnii cUVrpmVrpUrpmVAIAUUEIRCIRVKKnrpmVV 当 转 速即 4.v（2）堵转时， ，Idi1*0 40*2edd dmcsssCnRUIVKK3.2 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， =20A， =1000 r/min ,电枢回路

10、总电阻 =1.5,设 NPNINnRcminmU*=8V，电枢回路最大电流 =40A,电力电子变换器的放大系数 =40。试求：dmsK（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 值。,0dUci,*解:1）* *880.2/ 0.8/41im nmd NUVVArpmI rp2) 0 40*.56ddleNdlERCnIR这时：，ASR 处于饱和，输出最大电流给定值。 *8,nnUV,ii0641.5CdSKV3.3 在转速、电流双闭环调速系统中，调节器 ASR，ACR 均采用 PI 调节器。当 ASR 输出达到 =8V*imU时，主电路电流达到最大电流 80A

11、。当负载电流由 40A 增加到 70A 时，试问：（1） 应如何变化？*i（2） 应如何变化？（3） 值由哪些条件决定？cUcU解: 1) *80.1/imdVAI因此当电流从 40A 70A 时， 应从 4V 7V 变化。*i2) 要有所增加。CU3) 取决于电机速度和负载大小。因为 0ddleNdlUEIRCnIR0eddcssnIRUK3.5 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） 系统的开环增益。（2） 计算过渡过程时间 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=?， =?r

12、t解：取 0.69,.,%9.5KT(1) 系统开环增益： /06/1.9(/)Ts(2) 上升时间 3.rtS过度过程时间： 60.16sntTs（3）如要求 ，查表 3-1 则应取 , 这时0.25rts1,0.5KT2.4.*01.24rtTs,超调量=16.3%。1/KT3.6 有一个系统，其控制对象的传递函数为 ，要求设计一个无静差系统，在阶10.)(1ssWobj跃输入下系统超调量 5（按线性系统考虑） 。试对系统进行动态校正，决定调节器结构，并选择其参数。解：按典型 I 型系统设计，选 。0.,.7,3-%4.3KT查 表 ， 得选 I 调节器， 校正后系统的开环传递函数为1()

13、,Ws，已选 KT 0.5, 则 K0.5/T=50, 所以10(),T0.1(.)ss 这 样 ， ， K=/，积分调节器： 。10/50.2KS1()0.2Wss3.7 有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为 ，要求校正为典型型)102.()1()sTsKobj系统，在阶跃输入下系统超调量 30（按线性系统考虑） 。试决定调节器结构，并选择其参数。解：应选择 PI 调节器， ，对照1(1) ()(), ()()PI PIIKs KWs WssT 校 正 后 系 统 的 开 环 传 递 函 数 典型型系统， ，满足设计要求。 这1/,h83-4PI T,选 ， 查 表 ， %=27.样 ，8

14、*0.2.6hTs12221175.8,/75.8*0.16/2.81. PIKK3.8 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：kW , V , A , r/min , 电动势系数 =0.196 Vmin/r , 主回路总60NP20NU38NI10NneC电阻 =0.18,触发整流环节的放大倍数 =35。电磁时间常数 =0.012s,机电时间常数 =0.12s,电RsKlTmT流反馈滤波时间常数 =0.0025s,转速反馈滤波时间常数 =0.015s。额定转速时的给定电压(U n*)N iTn=10V,调节器 ASR，ACR 饱和输出电压 U

15、im*=8V,Ucm =6.5V。系统的静、动态指标为:稳态无静差,调速范围 D=10,电流超调量 5% ,空载起动到额定转速时的转速超i调量 10%。试求：n（1）确定电流反馈系数 (假设起动电流限制在 以内)和转速反馈系数 。1.NI（2）试设计电流调节器 ACR,计算其参数 Ri, 、C i 、C Oi。画出其电路图,调节器输入回路电阻R0=40 。k（3）设计转速调节器 ASR,计算其参数 Rn 、C n 、C On。(R 0=40k )（4）计算电动机带 40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量 n。（5）计算空载起动到额定转速的时间。解：（1） */8/(1.*)8/39.26/imdNUIVIAV0inr（2）电流调节器设计确定时间常数： )0.saTs25oib0).0.3.058iisc s电流调节器结构确定：因为 ，可按典型 I 型系统设计，选用 PI 调节器， , 5%i (1)iACRKSW