(完整版)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(第5版)》阮毅第10章習(xí)題解答

第10章習(xí)題解答10-1伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，計(jì)算三種輸入下的系統(tǒng)給定誤差：(1)0*計(jì)算三種輸入下的系統(tǒng)給定誤差：(1)0*二2?1(t)；(2)m20*二4-1(t)；(3)m210*二(1+1+—12)?1(t)。m2解：系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可(s)二冊(cè))系統(tǒng)給定誤差e(g)=11me(t)=1imsE(系統(tǒng)給定誤差e(g)=11me(t)=1imsE(s)=1im題(s)sr1(1)0*=-1(t),m2msT0"sT01+W(s)s0*(s)s20*(s)(0.1s+1)=m=11^^mst。]+500s?s(0.1s+1)+500s(0.1s+1)10*(s)=-m2sttgsrsr系統(tǒng)給定誤差eS)=11ms20；(s)(0.1s+-)=11m曲+-)st0s(0.1s+1)+500st02s(0.1s+1)+500sr1m2s2(2)0*二-?1(t)，0*(s)=m2系統(tǒng)給定誤差eS)=11ms20；(s)(0.1s+-)=11m—srstos(0.1s+1)+500sto2[s(0.1s+1)+500]10000.1s+1(3)0*二(1+1+-12)-1(t)，0*(s)=—+—+—=-m2mss2s3s3s2+s+1(011)系統(tǒng)給定誤差esrS)=豐爲(wèi);-s+；):爲(wèi)=s(0.is+1)+50o=g10-2直流伺服系統(tǒng)控制對(duì)象如圖10-8所示，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比j=10，驅(qū)動(dòng)裝置的放大系數(shù)K=40及滯后時(shí)間常數(shù)T=0.001s，直流伺服電機(jī)等效參數(shù)T=0.086s，ssmT二0.012s,C二0.204，位置調(diào)節(jié)器APR選用PD調(diào)節(jié)器，構(gòu)成單環(huán)位置伺服系統(tǒng)，求le出調(diào)節(jié)器參數(shù)的穩(wěn)定范圍。解：驅(qū)動(dòng)裝置傳遞函數(shù)氣(s)-K解：驅(qū)動(dòng)裝置傳遞函數(shù)氣(s)-KsTs+1400.001s+1W(s)=2直流伺服電機(jī)傳遞函數(shù)1/CeTTs2+Ts+1mlm4.94.90.001s2+0.086s+1機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)叫(s)=機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)叫(s)=j1s直流伺服系統(tǒng)控制對(duì)象傳遞函數(shù)為W(s)=obj(0.0139s+1)(0.0721s+1)

0.1K心C)ses(Ts+1)(TTs2+Ts+1)smlm19.6s(0.001s+1)(0.0139s+1)(0.0721s+1)PD調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)W(s)=W(s)=K(1+ts)，t=0.0721APRPDpdd伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)WW(s)二0opK(ts+1)0ds(Ts+1)(TTs2+Ts+1)

smlm19.6Ks(0.001s+1)(0.0139s+1)為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，0.001+0.013919.6x0.001x0.0139=54.7。10-3對(duì)題10-2中的直流永磁伺服電機(jī)采用電流閉環(huán)控制，電流閉環(huán)等效傳遞函數(shù)1_1Ts+1一0.07s+1i系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J二0.011kg-m2，設(shè)計(jì)位置調(diào)節(jié)器，要求系統(tǒng)對(duì)負(fù)載擾動(dòng)無(wú)靜差，求出調(diào)節(jié)器參數(shù)的穩(wěn)定范圍。解：帶有電流閉環(huán)控制的對(duì)象結(jié)構(gòu)圖忽略負(fù)載轉(zhuǎn)矩tl時(shí)，帶有電流閉環(huán)控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為17.71C/(jJ)9.55x0.204x0.1W(s)=T==objs2(Ts+1)0.011s2(0.07s+1)s2(0.07s+1)i(Ts+1)(Ts+1)選用PID調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為W(s)=W(s)=KidAPRPIDpTsi伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為K(Ts+1()Ts+1)C/(jJ)17.71K(Ts+1()Ts+1)JW(s)=pidt=pid—0optss2(Ts+1)ts3(0.07s+1)iii設(shè)TLd，由Routh穩(wěn)定判據(jù)求得系統(tǒng)穩(wěn)定的條件T=T>2Tidi1K>02t2(t—2T)iii令t二t二2.2T二0.154，idi>2t(t-2T)17.71x0.88T20.072iiii二0064二13.09510-4對(duì)題10-3中的帶有電流閉環(huán)控制的對(duì)象設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速閉環(huán)等效傳遞K(Ts+1)函數(shù)W(s)=n_n，其中，h二5，T=0.015st=hT=0.75s，nclTs3+s2+KTs+K為nn為n工nNnNh+1K二二300，設(shè)計(jì)位置調(diào)節(jié)器，當(dāng)輸入0*為階躍信號(hào)時(shí)，伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，N2h2T2m工n求出調(diào)節(jié)器參數(shù)的穩(wěn)定范圍。求出調(diào)節(jié)器參數(shù)的穩(wěn)定范圍。解：控制對(duì)象的傳遞函數(shù)w(、K(ts+1)/j30(0.1s+1)W(s)二N——0objs3+s2+Kts+K)s(0.02s3+s2+30s+300)工nNnN當(dāng)輸入9*為階躍信號(hào)時(shí)，APR選用P調(diào)節(jié)器就可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，則系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞m函數(shù)為KK(ts+1)/j30K(0.1s+1)W(s)=p_Nn=p—如s(Ts3+s2+Kts+K)s(0.02s3+s2+30s+300)工nNnN用Routh穩(wěn)定判據(jù)，可求得系統(tǒng)的穩(wěn)定條件，h2-12h3T3v-hv-h2T3K2+En9h2-3h-2(h+1)2(h-1)K+—

2h94h4T3EnK<0.9480.076K2-24K-17.06=0.076(K+0.709