電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)習(xí)題集及解答

1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)習(xí)題集及解答（內(nèi)部參考資料）支長義 編鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 目錄第一章 習(xí)題集及解答 1-1第二章 習(xí)題集及解答 2-1第四章 習(xí)題集及解答 4-1第五章 習(xí)題集及解答 5-1第一章 習(xí)題集及解答11、改變給定電壓是否能夠改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓不變，調(diào)整反饋電壓的分壓比是否能夠改變轉(zhuǎn)速？為什么？如果測速機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化，系統(tǒng)有沒有克服這種擾動(dòng)的能力？解：不管開環(huán)或是閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速對給定是惟命是從的，所以變必然導(dǎo)致n變。對于有靜差系統(tǒng)：分壓比的變化即的變化àK的變化，在不變時(shí)，必然變化，（或者à,變àn變），測速機(jī)的勵(lì)磁變化等效

2、于的變化，所以n不必然變化，故系統(tǒng)沒有克服這種擾動(dòng)的能力。12、某調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500150rpm，要求是S=2%,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,則開環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)節(jié)放大倍數(shù)應(yīng)有多大？解：由知：閉環(huán)允許的速降為,如果開環(huán)，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)大于等于：。13、有一V-M調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為=2.5KW,=220V，=15A，=1500rpm,=2,整流裝有置內(nèi)阻為：=1,=30,要求：=20，=10%。試求：1、計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。2、畫出轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。3、當(dāng)20V時(shí)，1000rpm,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？4、系統(tǒng)開環(huán)放

3、大系數(shù)是多少？比例放大器放大倍數(shù)是多少？5、若主電路電壓L=60mH,=1.8整流電路為三相零式，則滿足D、S的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行？為了保證穩(wěn)定，允許最大的開環(huán)放大倍數(shù)是多少？6、如果增設(shè)電流截止環(huán)節(jié)，要求2,1.2,=?,=?若要求電流反饋電阻如果做不到，須增加電流放大器，試計(jì)算電流反饋放大倍數(shù)，和各為多少？畫出系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。7、如果轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的整流裝置采用三相零式電路，主電路平波電抗器的選擇要保證最小電流為20時(shí)仍能連續(xù)，系統(tǒng)GD2=2.94Nm2。按D=20，S=5%設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行？如果系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，對系統(tǒng)過行動(dòng)態(tài)校正，并計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)？8、如果改用電

4、壓負(fù)反饋，能否達(dá)到題中所給的調(diào)速要求？若放大器Kp不變，=30V，在S=30%時(shí)，采用電壓負(fù)反饋?zhàn)疃嗄軌蜻_(dá)到多大的調(diào)速范圍？9、如果采用電壓負(fù)反饋和電流正反饋，能否滿足題中所給的調(diào)速要求？參數(shù)如何選擇？試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。解：1、 （22015×2）0.127rpm開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為：=15×(2+1)/0.127=354.33rpm滿足調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降為：=8.33rpm；2、采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖為：3、在穩(wěn)態(tài)時(shí)，à=20/1000=0.02V/rpm。4、354.33/8.33-1=41.54 =41.54×0.127/(30

5、×0.02)=8.79。5、由于0.06/(2+1)=0.02s，=1/(2×3×50)=0.00333s=0.09349s所以系統(tǒng)臨界穩(wěn)定32.89,要滿足D、S的要求K41.54，故系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。6、2×15A1.2×15 取1.2×1518A0.02×150030V，2.5，取2.5，則45V，如果要求，取1，則18V，45182.5系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖為：7、L1.46×220/(0.2×15)=107.07mH=0.109707/3=0.0357s=1/(2×3×50

6、)=0.0033s=2.94×3×/(375×0.1272×30)=0.1527s系統(tǒng)穩(wěn)定的K為：0.1527(0.0357+0.0033)+0.00332/0.0357×0.0033=50.18=15×3/0.127=355rpm=1500×0.05/20(1-0.05)=3.947rpm滿足D、S時(shí)：所以穩(wěn)態(tài)要求K88.94 ，而穩(wěn)定時(shí)K50.67,故系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。對象傳遞函數(shù)為：,校正環(huán)節(jié)為：，取則： ，取20K，,滿足近似條件。校正后的傳函為：。，8、由靜態(tài)性：僅由電樞電阻產(chǎn)生的速降：，故電壓達(dá)不到題中的調(diào)速要求

7、。9、若使，則系統(tǒng)完全與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋相同。則1-4、某機(jī)械采用下圖的晶閘管勵(lì)磁、發(fā)電機(jī)組供電的直流調(diào)速系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)的額定功率為110KW，電動(dòng)機(jī)的額定功率為100KW。系統(tǒng)采用電壓負(fù)反饋和電流截止負(fù)反饋控制，電流信號(hào)取自發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的附加極繞組與，試畫出該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖并推導(dǎo)系統(tǒng)的靜特性方程式。其中為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路總電阻，Kf為發(fā)電機(jī)放大系數(shù)，為發(fā)電機(jī)電樞電阻，為電動(dòng)機(jī)電樞電阻，為電流反饋系數(shù)，為電壓反饋系數(shù)，為電流截止負(fù)反饋回路穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。解：靜態(tài)特性為：，,當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。故其靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下：通過結(jié)構(gòu)圖變換得靜特性方程為：當(dāng) 時(shí)：1-5、已知數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)為勵(lì)磁電壓電動(dòng)機(jī)：，設(shè)置

8、放大器限幅值為，要求D=10，S=20%，堵轉(zhuǎn)電流為：截止電流。試求：1、 計(jì)算系統(tǒng)所允許的穩(wěn)態(tài)速降2、 計(jì)算各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)3、 決定放大器結(jié)構(gòu)和放大系數(shù)Kp4、 計(jì)算比較電壓Ucom，并選用穩(wěn)壓管5、 分析Kp、Ucom等參數(shù)的變化對系統(tǒng)靜特性的影響6、 為什么主回路中設(shè)有串入平波電抗器解：1、，系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降為：2、，電壓反饋系數(shù)的計(jì)算：根據(jù)穩(wěn)態(tài)時(shí)，。3、如果采用P調(diào)節(jié)器，則電動(dòng)機(jī)的速降：，所以用P放大器可以滿足要求，且，設(shè)運(yùn)算放大器的輸入電阻R0=20K，則放大器反饋電阻R1=Kp*R0=16.3*20=326K,當(dāng)然采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，被反饋環(huán)包圍的速降為0，只有沒有不被反饋包圍的

9、速降，能滿足要求，在實(shí)際中常采用準(zhǔn)PI調(diào)節(jié)器，那么準(zhǔn)PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)Kp也可以為16.3。4、再將：代入上式得，于是，可選2CW15穩(wěn)壓管，其擊穿電壓為78.5V,兩只對接。5、Kpà工作段特性變硬，Ucom不變，下垂段特性的n0不變，增大，不變，Ucom下垂段特性的n0減小，減小。6、 于發(fā)電機(jī)的附加勵(lì)磁繞組是一個(gè)大電感，足以克服電流的脈動(dòng)，所以不需在主回路接入平波電抗器。1-6、在下圖所示的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)中，已知數(shù)據(jù)有：電動(dòng)機(jī)：=2.2KW, =220V, =12.5A, =1500rpm, =1。整流電源采用三相橋式電路，整流電阻及平波電抗器電阻之和為1.9，主電路總電感

10、L=40mH，Ks=44，GD2=1.5Nm2，最大給定電壓為10V，要求D=15，S=15%。問：1、該系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，其臨界開環(huán)放大系數(shù)為多少？2、如果系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正解：1、所以要滿足D、S，開環(huán)，對于橋式整流電路：，要使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行開環(huán)放大倍數(shù)：，故系統(tǒng)滿足D、S時(shí)不能運(yùn)行。2、 滿足D、S時(shí)開環(huán)傳函數(shù)為：，其中，所以所以轉(zhuǎn)折頻率為：，20lgk=33.8dB,故未加校正時(shí)的開環(huán)幅頻特性為：采用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行校正，其校正傳函為：，取并使，取，則得L1=30dB,即。，如果取R0=40K，則，取R1=30K，故設(shè)計(jì)有效。校正后： ,幅值裕度為：， 所以校正有效。1-7

11、、帶電流正反饋的電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)，采用三相橋式全控整流電路供電，系統(tǒng)整流變壓器采用/Y接線，一次繞組每相電阻為2，二次繞組每相電阻為0.5，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：=3KW, =220V, =17.5A, =1500rpm, =2.2,平波電抗器電阻,設(shè)計(jì)指標(biāo)：D=20，S=10%，運(yùn)算放大器限幅值為8V。1、 計(jì)算不包含平波電抗器時(shí)的整流裝置內(nèi)阻，電流反饋電阻，電壓反饋系數(shù)和調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kp等參數(shù)。2、 分析等參數(shù)對系統(tǒng)靜特性的影響。解：1、，為整流變壓器繞組折算到二次側(cè)的等效電阻，它包括繞組電阻及一次繞組電阻折算到二次側(cè)的電阻；是由整流變壓器漏抗引起的換向壓降所對應(yīng)的電阻。本題中，整流變壓器采用

12、/Y接線，為便于計(jì)算把它換算成Y/Y接線。設(shè)變壓器一次側(cè)每相電阻為R11，二次側(cè)每相電阻為R21，則R11=2，R21=0.5，換成Y/Y接線后，一次側(cè)每相電阻為，折算到二次側(cè)后每相電阻為：，U1為一次側(cè)相電壓有效值220V，U2為二次相電壓有效值，可按下式計(jì)算，95%為電網(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù)；對于不可逆系統(tǒng)，可取，則U2=102V，于是，所以，又，式中Uk為變壓器的阻抗百分比，對于容量小于1000KV.A的變壓器Uk值一般取5，m為整流電壓一周期內(nèi)脈動(dòng)次數(shù)，對三相橋式電路m=6。,，根據(jù)得，根據(jù)D、S得系統(tǒng)速降為：，根據(jù)帶電流補(bǔ)償電壓負(fù)反饋電流的靜特性方程：，由此式看出速降主要是由所產(chǎn)生，為補(bǔ)償其

13、速降可使，由于，由于，為簡單計(jì)，取，3、 若不變，KpKs值隨Rs值增大而減小。1-8、某調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖所示：已知數(shù)據(jù)如下：電動(dòng)機(jī)=30KW, =220KW, =157.8A, =1000rpm, =0.1,采用三相橋式整流電路，等效內(nèi)阻=0.3, =40,當(dāng)主電路電流最大時(shí)，整定。設(shè)計(jì)指標(biāo)：D=50，S=10%，,試畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算：1、；2、Kp；3、R0、R1；4、R2和VST的擊穿電壓。解：當(dāng)，；當(dāng)，根據(jù)知，允許的，取R0=20K，則取R1=KpR0=940K,當(dāng)時(shí)，Ui=10V,Ui=0.042Id,當(dāng)時(shí)，即為穩(wěn)壓管的擊穿電壓。系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖為：系統(tǒng)的靜態(tài)方程為：在

14、時(shí)，n=0,，。1-9、單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)，已知=2.2KW, =220V, =12.5A, =1500r/min, =1主電路總電阻R=2.9, =75，測速機(jī)采用ZYS-231/110型測速發(fā)電機(jī)，其的分壓系數(shù)。要求D=20，S=5%。1、 當(dāng)采用的分壓系數(shù)是否滿足要求？2、 計(jì)算Kp、R1的值。解：，允許速降，當(dāng)RP2的分壓比為1/8時(shí)，在最高速時(shí)產(chǎn)生的電壓為，故滿足要求。分壓比是1-10、有V-M系統(tǒng)，已知=2.8KW, =220V, =15.6A, =1500rpm, =1.5, 1, 37。1、 系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算D=30時(shí)的S值。2、 當(dāng)D=30、S=10%時(shí)，計(jì)算允許的穩(wěn)

15、態(tài)速降。3、 如為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30、S=10%，在=10V時(shí)，使電動(dòng)機(jī)在額定工作點(diǎn)工作，計(jì)算Kp和。4、 如改電壓負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，仍要在=10V時(shí)，使電動(dòng)機(jī)在額定工作點(diǎn)工作，并保持系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)不變。試求D=30時(shí)的靜差率。解：1、，2、3、4、電壓反饋的速降為：,1-11、對于調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求是各式各樣的，歸納起來，有三個(gè)方面：1、調(diào)速；2、穩(wěn)速；3、加、減速。1-12、調(diào)速和穩(wěn)速是調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)的兩個(gè)指標(biāo)，它由調(diào)速范圍D和靜差率S%來反映。1-13、調(diào)速范圍D定義為，對于調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。1-14、靜差S%的定義：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增

16、加到額定值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落，與理想空載轉(zhuǎn)速之比，即。1-15、靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的，它和機(jī)械特性的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度就越高。但是硬度相同的機(jī)械特性，轉(zhuǎn)差率并不一定相同。1-16、調(diào)速范圍和靜差率是調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)能否彼此孤立的提？（否）1-17、D、S、之間的關(guān)系是：1-18、開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的比較1、在相同負(fù)載下，兩系統(tǒng)的開環(huán)速降2、 在同一n0下，兩系統(tǒng)的靜差率3、 當(dāng)S%相同時(shí)，兩系統(tǒng)的調(diào)速范圍解：1、在相同負(fù)載下，兩系統(tǒng)的開環(huán)速降為：它們之間的關(guān)系為:2、 同一n0下，兩系統(tǒng)的靜差率為： 它們之間的關(guān)系為:3、 當(dāng)

17、S%相同時(shí)，兩系統(tǒng)的調(diào)速范圍為： 它們之間的關(guān)系為: 1-19、單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)負(fù)載矩由突增到時(shí)，、和的變化過程示于下圖。已知,Ce=0.1V/rpm,主回路電阻R1，Kp=20，Ks=40，0.01Vrpm。試求、和。解：轉(zhuǎn)矩變化之前穩(wěn)態(tài)，在轉(zhuǎn)矩變化后達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，1-20、單閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)載由5A變到10A時(shí)的n、U和Uct的變化曲線，已知主回路總電阻為R=1，Ks=40。求：解：在負(fù)載未變化之前穩(wěn)態(tài)下： 在負(fù)載變化之后的穩(wěn)態(tài)有： 由-得：由-得：。1-21、單閉環(huán)P調(diào)節(jié)器的的波形圖如下，試標(biāo)出哪一段是穩(wěn)態(tài)，哪一段是暫態(tài)。1-22、單閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器的的波形圖如下圖示。試標(biāo)

18、出那段是暫態(tài)那些段是穩(wěn)態(tài)？123、速系統(tǒng)分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。124、直流調(diào)速系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：a、具有良好的起、制動(dòng)性能；b、宜于在廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速。125、直流調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)：a、復(fù)雜；b、價(jià)造高。126、交流調(diào)速系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)：a、簡單；b、造價(jià)低。127、在直流調(diào)系統(tǒng)中，對于要求在一定范圍內(nèi)無級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式最好。改變電阻只能有級(jí)調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在電機(jī)額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的升速。因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以變壓調(diào)速為主。128、旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組供電系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)：a、可逆運(yùn)行實(shí)現(xiàn)簡單；

19、b、四象限運(yùn)行；c、設(shè)備多體積大；d、費(fèi)用高；e、效率低；f、安裝須打地基；g、運(yùn)營行有噪聲；h、維護(hù)方便；i、快速性差（響應(yīng)時(shí)間慢）。129、可控整流器供電系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)：a、響應(yīng)時(shí)間較快；b、體積??；c、維護(hù)方便；d、可逆較困難；e、元件對過電壓、過電流以及過高的都十分敏感；f、在較低速運(yùn)行時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角很小，使得系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備。130、PWM調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：a、電流容易連續(xù)；低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍寬；b、快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；c、主電路損耗小，裝置效率高。131、旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，可控整流器，PWM三種供電

20、調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的數(shù)量級(jí)分別為：秒級(jí)、毫秒級(jí)和毫秒級(jí)。131、V-M系統(tǒng)的一個(gè)特殊問題是電流脈動(dòng)不連續(xù)，這樣就會(huì)產(chǎn)生以下兩方面的問題：a、脈動(dòng)電流產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機(jī)械不利。b、脈動(dòng)電流造成較大的諧波分量，流入電流后對電網(wǎng)不利，同時(shí)也增加電機(jī)發(fā)熱。132、靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的。它和機(jī)械特性的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度就越高。然而靜差率和機(jī)械特性硬度又是有區(qū)別的，即硬度相同的機(jī)械特性，靜差率卻不一定相同。這主要是因?yàn)殪o差率與理想空載轉(zhuǎn)速有關(guān)，所以，對于同樣硬度的特性，理想空載轉(zhuǎn)速低時(shí)，靜差率越大，轉(zhuǎn)速相對穩(wěn)定性就差。由此可見，調(diào)速范圍和靜差

21、率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時(shí)提才有意義。一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所提靜差率要求的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。脫離了對靜差率的要求，任何調(diào)速系統(tǒng)都可以得到極高的調(diào)速范圍；反過來，脫離了調(diào)速范圍，要滿足給定的靜差率也就容易得多了。133、直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍為D，要求的靜差率為S，帶額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降落為：，額定負(fù)載時(shí)的額定轉(zhuǎn)速為，則的關(guān)系為：證明：在最低轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)滿足靜差率的要求：即調(diào)速范圍，對于調(diào)壓調(diào)速：代入式得：把代入得：134、調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)兩條機(jī)械特性的都是200rpm，那么這兩條機(jī)械特性的硬度相同，靜差率不一定相同。1-35、某龍門刨床工作臺(tái)拖動(dòng)采用直流電機(jī)：Z2

22、-93型，60KW，220V，305A，1000rpm,要求D=20，S5%。如果采用V-M系統(tǒng)，已知主回路總電阻R=0.18,電動(dòng)機(jī)，則當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落為：。開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率為：這已大大超過了5%的要求，更談不上調(diào)到最低速時(shí)的情況了。如果要滿足D=20，S5%的要求，那么允許，最低轉(zhuǎn)速是，原閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)，若，則比例調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)為：。1-36、把下列部件連成一個(gè)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)：解：用上述元件組成的負(fù)反饋原理圖如下：1-37、推導(dǎo)下面單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)性、靜態(tài)框圖和動(dòng)態(tài)框圖：已知L=30mH，R0.1，Tm0.3S，Ce0.2Vrpm

23、。解：其靜態(tài)框圖為 ：動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1、比例環(huán)節(jié)：2、觸發(fā)整流裝置：3、測速機(jī)部分：4、電機(jī)部分：故其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下：1-38、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性與開環(huán)機(jī)械特性相比較具有：在同樣的負(fù)載擾動(dòng)下，閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多，。在同樣的下，則閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率小得多，。當(dāng)要求的靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍，。要取得上述三條優(yōu)越性，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器和檢測反饋裝置。1-39、調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降是由電樞回路的電阻壓降決定的，閉環(huán)系統(tǒng)能減少穩(wěn)態(tài)速降，難道閉環(huán)后能使電阻減少嗎？顯然不能。那么降低速降的實(shí)質(zhì)是什么呢？答：在開環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，電樞壓降也增大，轉(zhuǎn)速只能

24、老老實(shí)實(shí)地降下來，閉環(huán)系統(tǒng)裝有反饋裝置，轉(zhuǎn)速稍有降落，反饋電壓就減少，使機(jī)械特性上移，因而轉(zhuǎn)速又有回升。由此看來，閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電機(jī)電壓。1-40、單閉環(huán)比例調(diào)節(jié)器具有以下三個(gè)特性：a、被調(diào)量有靜差；b、抵抗被反饋包圍的主通道上的干擾與服從給定；c、系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋檢測精度。1-41、為什么說單閉環(huán)比例調(diào)節(jié)器是有差的？解：電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，若誤差。那么，電機(jī)就會(huì)停轉(zhuǎn)。所以，從該式可以看出，越大，在其它條件相同的情況下，就越小，即開環(huán)放大倍數(shù)越大，誤差越小，從另一方面看，要消除偏差，K=才能使，而這是不可能的， 這種

25、系統(tǒng)也正是靠這種偏差的變化才能實(shí)現(xiàn)控制作用的。1-41、下圖中，控制系統(tǒng)能夠抗哪些干擾，為什么？答：根據(jù)反饋控制規(guī)律，反饋控制系統(tǒng)只能抵抗被反饋包圍的前向通道上的干擾。對給定的干擾和檢測元件的干擾是不能抵抗的，并且服從給定，所以能抵抗的干擾有Kp變化，電源波動(dòng)，負(fù)載變化，電阻變化，勵(lì)磁變化，系統(tǒng)服從給定波動(dòng)和變化。1-42、圖示單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)：10KW，220V，55A，1000rpm,Ra=0.5,晶閘管裝置：三相橋式可控整流電路，整流變壓器Y/Y聯(lián)結(jié)，二次線電壓，觸發(fā)器觸發(fā)電壓，VM系統(tǒng)主電路總電阻R=1.0。最大給定電壓是12V。測速機(jī)：永磁式，ZYS231/110型額定數(shù)據(jù)為2

26、3.1W，110V，0.21A,1900rpm.生產(chǎn)機(jī)械要求：D=10，S5%，求穩(wěn)態(tài)參數(shù)。若，按保證最小電流時(shí)電流連續(xù)的條件，計(jì)算電樞回路電感量，系統(tǒng)能否穩(wěn)定？若不穩(wěn)定則進(jìn)行校正。系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是：解：反電勢常數(shù)，為滿足D、S要求，閉環(huán)允許速降為：開環(huán)速降：開環(huán)放大倍數(shù)：在穩(wěn)態(tài)時(shí)，測速機(jī)的反電勢常數(shù)：的選擇方法：考慮到測速發(fā)電機(jī)輸出最高電壓時(shí)，其電流約為額定值的這樣，測速機(jī)電樞壓降對檢測信號(hào)的線性度影響較小，于是，此時(shí)所消耗的功率為：為了使電位器溫度不要很高，實(shí)選瓦數(shù)應(yīng)為消耗功率的一倍以上，故應(yīng)選為5W，計(jì)算運(yùn)算放大器的放大系數(shù)和參數(shù)：實(shí)取21。取，實(shí)取10K，則，電樞回路電感為實(shí)取17mH

27、,三相橋式電路：機(jī)電時(shí)間常數(shù)：為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，開環(huán)放大系數(shù)穩(wěn)態(tài)要求：K53.3,而穩(wěn)定性要求K49.4,所以系統(tǒng)不穩(wěn)定。開環(huán)傳遞函數(shù)三個(gè)轉(zhuǎn)折頻率分別為：， ，原始系統(tǒng)的伯德圖如下圖示，用PI調(diào)節(jié)器，去掉比例環(huán)節(jié)Kp,則校正網(wǎng)絡(luò)為，畫出伯德圖如下：取，希望的截止頻率在之間，取，則在時(shí)，對應(yīng)的原伯德圖的幅值近似為：，而對應(yīng)于校正網(wǎng)絡(luò)的波特圖的幅值近似值為：所以PI調(diào)節(jié)器為若取取22K檢驗(yàn)條件：滿足條件。1-43、圖示單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)框圖：已知主回路總電感為L，總電阻為R，電機(jī)反電勢常數(shù)為Ce，測速反饋系數(shù)為，比例調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)是Kp，推導(dǎo)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)方程，畫出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并求系統(tǒng)穩(wěn)定的條件。

28、解：1、比例環(huán)節(jié)：2、觸發(fā)整流裝置：把代入上式得：當(dāng)把上面條件整理得：所以整流環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：3、測速機(jī)部分：4、電機(jī)部分：故其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下：令所以特征方程為：根據(jù)勞斯-赫爾維茨判據(jù)得系統(tǒng)的穩(wěn)定條件為：1-44、設(shè)計(jì)一個(gè)反饋控制的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、基本部件選擇和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算，這樣就形成了基本的閉環(huán)控制系統(tǒng)，或稱原始系統(tǒng)。然后，應(yīng)該建立原始系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，檢查它的穩(wěn)定性和其動(dòng)態(tài)性能。如果原始系統(tǒng)不穩(wěn)定或動(dòng)態(tài)性能不好，就必須配置合適的校正裝置，使校正后的系統(tǒng)能夠全面地滿足要求。1-45、常用的校正方法有：串聯(lián)校正;反饋校正;復(fù)合控制。1-46、在伯德圖上，用來衡量最小相位

29、系統(tǒng)穩(wěn)定程度（即相對穩(wěn)定性）的指標(biāo)是相角裕度和增益裕度。1-47、反映系統(tǒng)性能的伯德圖特征有下列四個(gè)方面：1、中頻段以-20dB/dec的斜率穿越零分貝線，而且這一斜率占有足夠的頻帶寬度，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。2、截止頻率（或稱剪切頻率）Wc越高，則系統(tǒng)的快速性越好。3、低頻段的斜率陡，增益高，表示系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度好（即靜差率小，調(diào)速范圍寬）。4、高頻段衰減得越快，說明系統(tǒng)抗高頻噪聲干擾的能力越強(qiáng)。以上四個(gè)方面常常是相互矛盾的，對穩(wěn)態(tài)精度要求很高可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定，加上校正裝置后系統(tǒng)穩(wěn)定了，又可能要犧牲快速性，提高截止頻率可加快系統(tǒng)的響應(yīng)又容易引入高頻干擾，如此等等。1-48、在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，常優(yōu)先

30、考慮串聯(lián)校正方案。用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的串聯(lián)校正裝置可有比例（P）、比例積分（PI）、比例微分（PD）、比例積分微分（PID）四類調(diào)節(jié)器：由P調(diào)節(jié)器構(gòu)成的校正裝置是最簡單的有差調(diào)節(jié)器。它即不產(chǎn)生超前也不產(chǎn)生遲后。由PD調(diào)節(jié)器構(gòu)成的超前校正，可提高穩(wěn)定裕度并獲得足夠的快速性，但穩(wěn)定精度可能受到影響；由PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成的滯后校正，可以保證穩(wěn)態(tài)精度，卻是以對快速性的限制來換取系統(tǒng)的穩(wěn)定的。用PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的滯后-超前校正則兼有二者的優(yōu)點(diǎn)，可以全面提高系統(tǒng)的控制性能，但線路及其調(diào)試要復(fù)雜一些。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準(zhǔn)為主，對快速性要求不高，所以常用PI調(diào)節(jié)器，在隨動(dòng)系統(tǒng)中快速性是主要要求，常用PD或PI

31、D調(diào)節(jié)器。1-49、某調(diào)節(jié)器如下圖示，求其傳遞函數(shù)，畫出其近似伯德圖。解：利用節(jié)點(diǎn)電流法：令，得：1-50、畫出常用的兩種內(nèi)外限幅電路圖，簡述工作原理并比較其優(yōu)缺點(diǎn)？解：常用的限幅電路有內(nèi)限幅和外限幅兩種，其電路圖分別如下：上圖為外限幅，下圖為內(nèi)限幅外限幅電路又稱為輸入限幅電路，其中二極管VD1和電位器RP1提供正電壓限幅，VD2和RP2提供負(fù)電壓限幅，電阻R2是限流電阻。正限幅電壓，負(fù)限幅電壓，其中和分別表示電位器滑動(dòng)端M點(diǎn)和N點(diǎn)的電位，是二極管正向壓降。調(diào)節(jié)電位器RP1和RP2可以任意改變正、負(fù)限幅值。外限幅電路只保證對外輸出限幅，對集成電路本身的輸出電壓（C點(diǎn)電壓）并沒有限住，只是把多余

32、的電壓降在電阻R2上罷了。這樣，輸出限幅時(shí)，PI調(diào)節(jié)器C1上的電壓仍繼續(xù)上升，直到集成電路內(nèi)的輸出級(jí)晶體管飽和為止。一但控制系統(tǒng)需要運(yùn)算放大器的輸出電壓從限幅值降低下來，電容上的多余電壓還需要一段放電時(shí)間，將影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程。這是外限幅電路的缺點(diǎn)。要避免上述缺點(diǎn)可采用內(nèi)限幅電路，或稱反饋限幅電路。正限幅電壓等于穩(wěn)壓管VST1的穩(wěn)壓值，負(fù)限幅值等于VST2的穩(wěn)壓值。如果輸出電壓要超過限幅值，當(dāng)即擊穿該方向的穩(wěn)壓管，對運(yùn)算放大器產(chǎn)生強(qiáng)烈的反饋?zhàn)饔?，使其回到限幅值。穩(wěn)壓管限幅電路雖然簡單，但要調(diào)整限幅值時(shí)必須更換穩(wěn)壓管，是其不足之處。1-51、單閉環(huán)P調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)是有差的，為什么？若把P

33、調(diào)節(jié)器分別換成PD、PI、PID調(diào)節(jié)器穩(wěn)態(tài)是否有誤差，為什么？答：單閉環(huán)P調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)是有差的，因?yàn)镻調(diào)節(jié)器就是靠這個(gè)誤差來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的，若無這個(gè)誤差，電機(jī)就會(huì)停下來。若換成PD調(diào)節(jié)器穩(wěn)態(tài)仍然是有差的，原因同上。若換成PI或PID調(diào)節(jié)器，調(diào)速系統(tǒng)是無差的，因?yàn)檫@兩個(gè)調(diào)節(jié)器都含有積分環(huán)節(jié)，那么調(diào)節(jié)器的輸出與過去的誤差有關(guān)，它是當(dāng)前時(shí)刻以前的誤差的累計(jì)，也就是說，現(xiàn)在誤差為0，只要?dú)v史上曾經(jīng)出現(xiàn)過誤差，調(diào)節(jié)器輸出就不等于0，所以PI、PID調(diào)節(jié)器調(diào)速系統(tǒng)可以做到無差。1-52、P、I、PI調(diào)節(jié)器的輸入波形如下，試畫出這幾種調(diào)節(jié)器的輸出波形（0初始條件下，不考慮積分飽和）。解：P調(diào)節(jié)器輸出波形

34、為：I調(diào)節(jié)器 輸出波形為：PI調(diào)節(jié)器：這是P和I調(diào)節(jié)器的疊加。1-53、為什么單閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差0？ 答：因?yàn)镻I調(diào)節(jié)器中含有積分環(huán)節(jié)，當(dāng)不為0時(shí)，輸出觸發(fā)電壓就增減，觸發(fā)電壓增減，導(dǎo)致電機(jī)電壓增減，從而使電機(jī)速度增減，系統(tǒng)不能恒速執(zhí)行，只有當(dāng)0時(shí)，調(diào)節(jié)器才恒定，那么電機(jī)電樞電壓才恒定，電機(jī)才能穩(wěn)速運(yùn)行，所以說PI調(diào)節(jié)器是無靜差調(diào)速系統(tǒng)。1-54、畫出單閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器的突增和突減負(fù)載時(shí)的波形圖。解：負(fù)載突增和突減時(shí)的波形圖分別如下：1-55、畫出單閉環(huán)P調(diào)節(jié)器突增和突減負(fù)載時(shí)的波形圖。解：負(fù)載突增和突減時(shí)的波形圖分別如下：1-56、有一V-M調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為2.5KW，

35、220V，15A，1500rpm，2，整流裝置內(nèi)阻1，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ks=30，要求調(diào)速范圍D=20，靜差率S=10%，試：1、 計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。2、 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。3、 調(diào)整系統(tǒng)，使20V時(shí)，轉(zhuǎn)速n=1000rpm,此時(shí)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？（可認(rèn)為0）。4、 計(jì)算所需的放大器放大系數(shù)，并實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器。5、 如果改用電壓負(fù)反饋，能否達(dá)到所提出的調(diào)速要求？若放大器的放大系數(shù)不變，最大給定電壓為30V，在靜差率為S=30%時(shí)采用電壓負(fù)反饋?zhàn)疃嗄軌虻玫蕉啻蟮恼{(diào)速范圍？解：1、電機(jī)的反電勢常數(shù)：開環(huán)穩(wěn)態(tài)速降：滿足D、S要求

36、允許的閉環(huán)速降：2、 用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖為：3、當(dāng)20V時(shí)，n=1000rpm,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)4、閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為：，則所需比例放大器放大系數(shù)：若取則，取91。5、用電壓負(fù)反饋后，電動(dòng)機(jī)電樞電阻造成的穩(wěn)態(tài)速降已經(jīng)是：，可見不可能達(dá)到題中提出的調(diào)速要求。采用電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性方程式為：，式中其中電壓反饋系數(shù)r為：所以：因此，采用電壓負(fù)反饋后調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為：1-57、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)中，已知數(shù)據(jù)有：電動(dòng)機(jī)：2.2KW，220V，12.5A，1500rpm，1。采用三相橋式整流電路，主電路總電阻R2.9，主電路總電感L40mH，44，1.5，10V，要求調(diào)速范圍

37、D=15，S=5%，問：1、 該系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，其臨界開環(huán)放大系數(shù)為多少？2、 如系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正。解：1、開環(huán)速降：所以三相橋式整流電路：臨界：可見系統(tǒng)不穩(wěn)定。2、原始系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)：三個(gè)轉(zhuǎn)折頻率為：串聯(lián)較正環(huán)節(jié)為：，令所以截止頻率應(yīng)在23.347.6之間，若取則：PI調(diào)節(jié)器為：若取，校驗(yàn)：故設(shè)計(jì)有效。1-58、試就快速性、效率、功率放大系數(shù)、硅鋼片和鐵用量、體積、噪聲和維護(hù)等方面，對V-M系統(tǒng)和G-M系統(tǒng)作一列表比較。解：類別G-MV-MPWM快速性s級(jí)(慢)ms級(jí)(快)ms級(jí)(最快)效率低高最高功率放大系數(shù)低高高硅鋼片和鐵用量多少少體積大小小噪聲大小小維護(hù)不方便方便

38、方便四象限調(diào)速容易較難容易1-59、比例控制規(guī)律和積分控制規(guī)律的根本區(qū)別是什么？答：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀，而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史，雖然現(xiàn)在0，只要?dú)v史上有過，其積分有一定數(shù)值，就能產(chǎn)生足夠的控制電壓，保證新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。1-60、比例控制規(guī)律和比例積分控制規(guī)律的根本區(qū)別是什么？答：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀，而比例積分調(diào)節(jié)器的輸出不但包含了輸入偏差量的全部歷史，而且與當(dāng)前偏差量有關(guān)，雖然現(xiàn)在0，只要?dú)v史上有過，其積分有一定數(shù)值，就能產(chǎn)生足夠的控制電壓，保證新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。1-61、單閉環(huán)比例積分調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)5V，那么電機(jī)的

39、轉(zhuǎn)速是多少？（10V，1000rpm）。解：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為：。當(dāng)5V時(shí)，1-62、單閉環(huán)比例積分調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的靜差為什么為0？有人說000n0，這種說法對否？為什么？ 答：這種說法不對，因?yàn)镻I調(diào)節(jié)器在穩(wěn)態(tài)時(shí)，只有0，才能恒定恒定轉(zhuǎn)速恒定。這時(shí)的為：第二章 習(xí)題集及解答2-1、某可控硅供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：，Ra0.2，電樞回路總電阻，平波電抗器，調(diào)節(jié)器的限幅值為10V，反饋濾波時(shí)間常數(shù)，。設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：無靜差。動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量，起動(dòng)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。解：電流環(huán)設(shè)計(jì)：。三相橋式可控硅整流裝置的滯后時(shí)間常數(shù)：電流環(huán)的小

40、時(shí)間常數(shù)：，因此可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選電流調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：選，因?yàn)橐笕∫虼诵ｒ?yàn)條件：滿足條件滿足條件滿足條件電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)：取R0=40K，R0=KiR0=41.36K，取0.75f按上述指標(biāo)設(shè)計(jì)：，滿足設(shè)計(jì)要求。轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)：1、 確定常數(shù)：電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為：（）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)（根據(jù)所用測速發(fā)電機(jī)紋波情況）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)2、 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)：由于設(shè)計(jì)要求無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動(dòng)態(tài)要求，應(yīng)按典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。故ASR選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：3、 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：按跟隨和抗擾性能都較好的原則，則h=5,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為，轉(zhuǎn)

41、速開環(huán)增益：PI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為4、 校驗(yàn)近似條件：，滿足條件，滿足條件5、計(jì)算ASR調(diào)節(jié)器的電阻和電容參數(shù)，取，取470K，取0.2f5、 校驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量：當(dāng)h=5時(shí)，；而因此滿足要求。2-2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中已知數(shù)據(jù)為：電動(dòng)機(jī)，電樞回路總電阻，。電樞回路最大電流，ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器，試求：1、 電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。2、 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的的值。解：1、2、 最高轉(zhuǎn)速時(shí)，即2-3、ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，主電路最大電流當(dāng)負(fù)載電流由20A增加到30A時(shí)，試問：1、應(yīng)如何變化？2、應(yīng)如何變化？3、值由哪些條件決定？解：1、系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)有：應(yīng)由

42、2Và3V。2、3、2-4、在轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，若ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。則1、 試作出負(fù)載突增時(shí)、和n在調(diào)整過程中的波形。2、 若15V，n1500rpm，10V，20A，R=2。20，0.127V/rpm，當(dāng)5V，10A時(shí)，求穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的n, ,和。3、 若系統(tǒng)中測速機(jī)勵(lì)磁和電網(wǎng)電壓發(fā)生變化，系統(tǒng)有沒有克服過兩種擾動(dòng)的能力？為什么？解：1、2、3、若測速機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化，系統(tǒng)不能克服這種擾動(dòng)。若電源發(fā)生變化，系統(tǒng)可以克服這種擾動(dòng)。2-5、有一個(gè)系統(tǒng)，其控制對象的傳遞函數(shù)為，要求設(shè)計(jì)一個(gè)無靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量小于5%，試對系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，

43、并選擇其參數(shù)。解：要求無靜差，故選用I調(diào)節(jié)器，要求，所以選用I型且KT=0.5，調(diào)節(jié)器原理圖如下：、2-6、有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的開環(huán)傳遞函數(shù)為，要求校正為典型型系統(tǒng)，在階躍輸入下，試決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。解：選用PI調(diào)節(jié)器，根據(jù)，取h=7或8,，取，2-7、調(diào)節(jié)對象的傳遞函數(shù)為，要求用PI調(diào)節(jié)器分別將其校正成典型I型和型系統(tǒng)，并求調(diào)節(jié)器參數(shù)。解：1、I型系統(tǒng)取：,取，取，取27K，2、型，取h=5，滿足條件2-8、某系統(tǒng)調(diào)節(jié)對象的傳遞函數(shù)為用串聯(lián)校正使之成為典型I型系統(tǒng)，要求校正后，試決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及其參數(shù)。并畫出幅頻特性。解：如果用PI調(diào)節(jié)器，且取，滿足要求2-9、有一雙閉環(huán)

44、V-M調(diào)速系統(tǒng)，采用三相橋式全控整流電路，整流變壓器采用/Y接法，二次側(cè)相電壓有效值，主電路在最小電流為時(shí)仍能連續(xù)，已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：Z2-61型，。電動(dòng)機(jī)的，對電網(wǎng)擾動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)有較好的抗擾性，試設(shè)計(jì)ACR和ASR的參數(shù)。其中，。解：對于三相橋式全控整流電路，2-10、某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，采用三相橋式整流電路，已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：，允許電流過載倍數(shù)1.5,R=0.1,，調(diào)節(jié)器輸入電阻設(shè)計(jì)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量，電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并取KT=0。5，速度環(huán)按典型II型設(shè)計(jì)，且h取5。試求：1、 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并計(jì)算其參數(shù)。（10分）2、 計(jì)

45、算電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率和。（10分）解：三相橋式整流電路,.電流調(diào)節(jié)器選用PI,小時(shí)間常數(shù).根據(jù)電流環(huán)性能指標(biāo)要求,取,則電流環(huán)校驗(yàn)：滿足,滿足,滿足電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：取R0=40K，f,RiR0=21K, f 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選用PI調(diào)節(jié)器，取h=5,則滿足要求。校驗(yàn)：滿足64滿足轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：取R0=40K，f,RnR0=3.5K, f 2-11、帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，采用三相橋式整流電路。已知電動(dòng)機(jī)的參數(shù)為：，R0.5，電流過載倍數(shù)2，。轉(zhuǎn)速環(huán)已按典型型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，取h=5。電流環(huán)已按典型I型且。1、 要求在帶20%額定負(fù)載條件下起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的，試求：a、 微分負(fù)反饋環(huán)

46、節(jié)參數(shù)b、 退飽和時(shí)間和退飽和轉(zhuǎn)速2、 當(dāng)突加150%額定負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，試求系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)速降和恢復(fù)時(shí)間。解：,1、a、,取，=875.8rpm2、=2（查表211）， 動(dòng)態(tài)速降為：恢復(fù)時(shí)間為： 2-12、V-M調(diào)速系統(tǒng)存在幾個(gè)很難克服的問題是：a、 存在電流的諧波分量，因而在深調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，限制了調(diào)速范圍。b、 深調(diào)速時(shí)功率因數(shù)低，也限制了調(diào)速范圍。要克服上述困難，就必須加大平波電抗器的電感量，但是電感大大限制了系統(tǒng)的快速性。2-13、在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)過程中，電機(jī)電流很快升至最大電流，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快飽和。只有電流調(diào)節(jié)器起調(diào)節(jié)作用。這時(shí)是利用電機(jī)的最大電流受限的條件下，充分利用電機(jī)的允許

47、過載能力，使系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng)，以盡量縮短起動(dòng)過程的時(shí)間，以提高生產(chǎn)效率。在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器起主要作用。電流調(diào)節(jié)器起電流跟隨作用，并且主回路電流等于負(fù)載的等效電流，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速由和決定。觸發(fā)電壓等于。2-14、在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般均使用PI調(diào)節(jié)器，并且兩個(gè)調(diào)節(jié)器均帶限幅，速度調(diào)節(jié)器的限幅值，決定了電流調(diào)節(jié)器給定電壓的最大值，即，電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅值，它限制晶閘管整流器的最大電壓值。并且電流調(diào)節(jié)器一般不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)。速度調(diào)節(jié)器有飽和和非飽和之分。2-15、標(biāo)出下圖雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓極性（其中觸發(fā)單元的輸入電壓為正）。2-16、畫出上圖的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并

48、寫出其特性表達(dá)式。解：, 2-17、某調(diào)節(jié)器的電路圖如下所示。其中運(yùn)算放大器的限幅值為+17V，當(dāng)時(shí)，試畫出其輸出的波形圖（初始條件為0）。解：2-18、在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)、晶閘管整流裝置及其觸發(fā)裝置都可按負(fù)載的工藝要求選擇和設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)可以通過穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算得到；轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，一般則應(yīng)在滿足穩(wěn)態(tài)精度的前提下，按照動(dòng)態(tài)校正的方法確定。2-19、典型I型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，它在階躍輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差為0，在單位斜坡輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差為1/K；在加速度輸入時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差為；所以典型I系統(tǒng)稱為I階無差系統(tǒng)。對于典型的I型系統(tǒng)為 了保證系統(tǒng)穩(wěn)定，且有一足夠的穩(wěn)定余

49、量。對數(shù)幅頻特性的中頻段應(yīng)以的斜率穿越0dB線，要做到這一點(diǎn)，開環(huán)截止頻率或，則相角穩(wěn)定裕度，開環(huán)放大倍數(shù)與開環(huán)截止頻率的關(guān)系為。由于KT<1,故其閉環(huán)系統(tǒng)的阻尼比，由于時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，所以一般常把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成欠阻尼或臨界阻尼狀態(tài)。即阻尼比。從關(guān)系式可以看出，開環(huán)增益K越大，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快。但系統(tǒng)的相對穩(wěn)定裕量越小。2-20、典型II型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。它在階躍輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差為0；在斜坡輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差為0；在單位加速度輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差為1/K。對于II型系統(tǒng)，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，且有足夠的穩(wěn)定余量。對數(shù)幅頻特性的中頻段應(yīng)以的斜率穿越0dB線。要做到這一點(diǎn)，應(yīng)有或。相角穩(wěn)定裕度。比T

50、越大，則穩(wěn)定裕度越大。如果定義，開環(huán)放大倍數(shù)與開環(huán)截止頻率的關(guān)系為：或，根據(jù)閉環(huán)幅頻特性峰值最小準(zhǔn)則，則K，h, T之間的關(guān)系為。221.用下列元器件及裝置組成一個(gè)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。還有若干電阻、電容和電位器，1、觸發(fā)裝置的控制電壓Uct為正。2、觸發(fā)裝置的控制電壓Uct為負(fù)。解：1、觸發(fā)裝置的控制電壓Uct為正時(shí)的連接圖：2.置的控制電壓Uct為負(fù)時(shí)的連接圖：2-22、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖為：試畫出其靜態(tài)性圖及靜態(tài)性表達(dá)式。解：（一）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和這時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于使用的PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)誤差等于0，因此有：即：于是得到靜態(tài)性的運(yùn)行段n0A。由于ASR不飽和，即，也就

51、是說n0A段靜態(tài)性從（理想空載狀態(tài)）一直延續(xù)到，而一般都是大于額定電流的。這就是靜態(tài)性的運(yùn)行段。（二）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和當(dāng)ASR輸出達(dá)到限幅值時(shí)，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無靜差的單閉環(huán)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時(shí)，這就是靜特性的段。223. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下：在n0A段ASR調(diào)節(jié)器飽和否？ACR調(diào)節(jié)器飽和否？這兩個(gè)調(diào)節(jié)器誰起主要作用？在Idm段ASR飽和否？ACR飽和否？這兩個(gè)調(diào)節(jié)器哪個(gè)起作用？答：n0A段是雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行段，ASR和ACR均不飽和，ASR 起主要調(diào)節(jié)作用，ACR起輔助作用。Idm段是雙閉環(huán)過流自保護(hù)段，這時(shí)ASR飽和，相

52、當(dāng)于斷開，它不起調(diào)節(jié)作用；ACR不飽和，它起主要調(diào)節(jié)作用。2-24、上題的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，已知。求穩(wěn)態(tài)時(shí)，。解：穩(wěn)態(tài)時(shí)：所以所以是由負(fù)載和給定決定的，n是由給定電壓決定的，ASR的輸出量是由負(fù)載電流決定的。2-25、大致畫出雙閉環(huán)起動(dòng)過程的電流、轉(zhuǎn)速曲線并簡述之。答：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流的過渡過程大致曲線如下：在0t1是電流上升階段。突加給定電壓后，兩個(gè)調(diào)節(jié)器使Id、Uct、Ud0都上升，當(dāng)IdIdL時(shí)，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。由于機(jī)電慣性的作用，轉(zhuǎn)速的增長不會(huì)很快，因而Un數(shù)值較大轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器迅速飽和達(dá)到Uim*，強(qiáng)迫電流Id迅速上升。當(dāng)IdIdm時(shí)，UiUim*，電流

53、調(diào)節(jié)器的作用使Id不再迅猛增長，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。在t1t2段是恒流升速階段。從電流升到最大值Idm開始，到轉(zhuǎn)速升到給定值n*為止，屬于恒流升速階段，是啟動(dòng)過程中的主要階段。在這個(gè)階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器一直是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流給定Uim*作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流恒定，因而系統(tǒng)加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。與此同時(shí)，反電勢E也按線性增長。對電流調(diào)節(jié)器系統(tǒng)來說，這個(gè)反電勢是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量，為了克服這個(gè)擾動(dòng)，Uct和Ud0也必須基本上按線性增長，才能保持恒定。由于電流調(diào)節(jié)器是PI調(diào)節(jié)器，要使它的輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓Ui必須保持一定的值，也就是說，

54、Id應(yīng)略低于Idm。在t2以后是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。在這個(gè)階段開始時(shí)，轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到給定值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓相等，輸入偏差為0，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值Uim*，所以電動(dòng)機(jī)仍在最大電流下加速，必然使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)以后，速度調(diào)節(jié)器輸入端出現(xiàn)負(fù)的偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，其輸出電壓立即從限幅值降下來，主電流也因而下降。但是仍大于IdL，在一段時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升。到IdIdL時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)距與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，則0，轉(zhuǎn)速達(dá)到峰值（t=t3）。此后，電機(jī)才開始在負(fù)載的阻力下減速，與此相應(yīng)，電流Id也出現(xiàn)一段小于IdL的過程，直到穩(wěn)定。2-26、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程的三大特點(diǎn)是什么？答：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)的三大特點(diǎn)是：1、飽和非線性控制，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器由不飽和到飽和再到不飽和，電流調(diào)節(jié)器始終不飽和。2、準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)。3、轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)。227. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)受如下干擾時(shí)，系統(tǒng)對那些干擾能抑制，對那些干擾不能抑制，為什么？答：對b、c、d、e、IdL、f、g、j、h這些干擾有抑制作用。因?yàn)檫@些干擾位于轉(zhuǎn)速環(huán)的前向通道上。對a、i不能抑制。因?yàn)閍干擾的給定，系統(tǒng)對給定是跟隨作用，給定如