电力拖动自动控制系统第四版课后答案

习题解答（供参考）习题二2.2 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(0.98)2.4()ns rpmD系统允许的静态速降为 。2.4rp2.3 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 ，带额定0max15innr0min15ir负载时的速度降落 ，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？15iNnr解：1）调速范围 (均指额定负载情况下）maxinDmax0150485Nniin3axi48D2) 静差率 0150%Ns2.4 直流电动机为 PN=74kW,UN=220V，I N=378A，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)1430.78aCeUIRVrpm378(0.2.)0.14785NnIRCe rpm1)45(2)3.DSs(.3.N2.5 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：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 为多少？Nn（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 多少？S（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/minNnIRCer(2) 274()1%S(3) ().0.92.63/iNDs 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 、晶闸管装置放大系数*8.uUV2PK、反馈系数 =0.7。求：（1）输出电压 ；（2）若把反馈线断开， 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？5SKdd（3）若把反馈系数减至 =0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压 应为多少？*u解：（1） *()158.(2150.7)2dpsupsUKV(2) ,开环输出电压是闭环的 22 倍8.21564V(3) *()(.3)(4.6udpsps2.7 某闭环调速系统的调速范围是 1500r/min150r/min，要求系统的静差率 ，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态5%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： 1251clopnKn如果将开环放大倍数提高到 30, 则速降为： rpmopcl 3.40/8/在同样静差率要求下，D 可以扩大 倍97121clln2.9 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：， ， ， r/min， =1.5，整流装置内阻 =1, 电枢回路电抗器电kWPN8.2VUN20AIN6.15150NnaRrecR阻 =0.8， 触发整流环节的放大倍数 。LR3s(1)系统开环工作时，试计算调速范围 时的静差率 值。0Ds(2)当 ， 时，计算系统允许的稳态速降。30D%1s(3)如组成转速负反馈有静差调速系统，要求 ， ，在 时 ， ，计算转速负反馈系数3%10sVUn10*NdIn和放大器放大系数 。pK解： rVCe min/13.05/.1620（1） min0min/./.92.68/i53/92.68/3.50.7%opNeopIRCrs（2） i/5./1.r（3） espdenspCKIRUK/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数和高频时钟脉冲个数均采用 16 位MHzf0计数器，M 法测速时间为 0.01s，求转速 和 时的测速分辨率和误差率最大值。min/r150nin/r150解：（1）M 法：分辨率 i/46.246ZTQc最大误差率： cn160时， mi/15r 102460.1245601 cnZT时，i/0n .1cM时，i/15r %098.1024%1max 时，in/0 .1ax可见 M 法适合高速。（2）T 法：分辨率：时，min/150rn min/175041206062 rZnfQ时，i/ i/.602f最大误差率： ， ，20ZMfnZn当 时，mi/15r 7.915046当 时，in/0.2时，i/15rn %4.107.91%012max M时，i/0 .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*nmUNNI路总电阻 =2， =20， =0.127Vmin/r，求：（1）当系统稳定运行在 =5V， =10A 时，系统的 、 、 、 和RsKeCdLnU*ii各为多少？（ 2）当电动机负载过大而堵转时， 和 各为多少？cU*ic解：(1) * *0*/15/0.01/5, 0./150.37/4.*.50.127*51024.1755,5,3.,nmNnimdi iddLeNdLCsssnii cVrpmVrpUU rpmVAIAUUEIRCIRVKKnrpmVV 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，NPUNI=1000 r/min ,电枢回路总电阻 =1.5,设 =8V，电枢回路最大电流 =40A,电力电子变换器的放大系数NnRcminmU* dmI=40。试求：sK（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）* *88.2/ 0.8/401im nmd NUVVArpmI rp2) 0 40*.56ddleNdlERCnIR这时：，ASR 处于饱和，输出最大电流给定值。 *8,nnUV,ii0641.5CdSUKV3.3 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 时，主电路电流达到最大电流 80A。当*imU负载电流由 40A 增加到 70A 时，试问：（1） 应如何变化？（2） 应如何变化？（3） 值由哪些条件决定？*iUcc解: 1) *80./imdUVAI因此当电流从 40A 70A 时， 应从 4V 7V 变化。*i2) 要有所增加。C3) 取决于电机速度和负载大小。因为 U0ddleNdlUEIRCnIR0eddcssnIRK3.5 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=?， =?解：取 0.69,.,%9.5KT(1) 系统开环增益： /06/1.(/)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% 。1/0KT3.6 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，在阶跃输入下系统超调量 10.)(1ssKWobj 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 。0.5,.7,3-%4.3查 表 ， 得选 I 调节器， 校正后系统的开环传递函数为 ，已选1(),Ws 10(),T0.1(.)Wss 这 样 ， ， K=/KT0.5, 则 K0.5/T=50, 所以 ，积分调节器： 。10/50.2KS 1.2s3.7 有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为 ，要求校正为典型型系统，在阶跃输入下系统超)102.()1()sTsobj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， ，对照典型型系1(1) ()(), ()()PI PIIKs KsWs WsT 校 正 后 系 统 的 开 环 传 递 函 数 统， ，满足设计要求。 这样1/,h83-4PI T,选 ， 查 表 ， %=27.，8*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 , NP0NUA , r/min , 电动势系数 =0.196 Vmin/r , 主回路总电阻 =0.18,触发整流环节的放大倍数 =35。电磁时308NI10NneCRsK间常数 =0.012s,机电时间常数 =0.12s,电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lTmTiT0nT0压(U n*)N =10V,调节器 ASR，ACR 饱和输出电压 Uim*=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调量 10% 。试求：in（1）确定电流反馈系数 (假设起动电流