电力拖动自动控制系统-课后习题答案{全-内含两份-阮毅-陈伯时}

电力拖动自动控制系统课后练习题的答案包括全、两个，没有两个错误运动控制系统第四版上海大学阮毅陈伯时1-1为什么PWM-电机系统能够获得比晶闸管-电机系统更好的动态性能？答： PWM开关频率高，响应速度快，电流易连续，系统带宽、动态响应快，动态抗干扰能力强。分析一下具有1-2制动通道的不可逆PWM变换器在制动时，2个VT是如何工作的a :制动时，脉冲变窄反转时，Ug2变为正，VT2变为onVT2接通，VT1断开。1-3调速范围和差率的定义是什么？调速范围、静态速度下降和最小静差之间有什么区别有关系吗？ 为什么偏离调速范围，容易满足规定的静差率？a :将生产机械对电动机要求最高转速与最低转速之比称为调速范围用字母d表示时，如下所示负载从理想无负载增加到额定值时，对应的转速下降与理想无负载转速之比称为系统的静差率s调速范围、静差下降与最小静差的关系如下在一定的下限，由于d越大，越小，一定，所以s越大。 因此，如果不考虑d，s的调节也是容易的1-4 .在某调速系统中测量的最高转速特性，最低转速特性是带额定负载的速度下降，在不同的转速下额定速度没有下降，系统能达到的调速范围是多少？系统允许的静差率是多少？解1-5闭环调速系统的调速范围为1500-150r/min，要求系统的静差S=2%时，系统允许的静下降量是多少？ 如果开环系统的静态速度降低为100r/min，则闭环系统的开环倍率是多少？1.12.21-6某闭环调速系统的开环倍率为15时，额定负载下的电机速度为8 r/min，开环倍率提高到30时，其速度为多少？根据相同的静差率要求，调速范围能扩大多少倍？同样地，在静差率条件下，调速范围与开环的放大率加1成比例1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速、开环转速下降，静差率从10%减少到5%时，系统的开环增益如何变化？解：原系统调速范围D=20，最小转速为当原始系统在范围D=20且静差百分比为10%时，开环增益为静差率为10%时原系统的开环增益如下1-8转速单环调速系统有那些特点吗？ 可以改变规定的电压来改变电机的转速吗？ 为什么如果给出的电压不变，可以调节速度反馈电压的分压比来改变转速？ 为什么如果速度发电机的励磁发生变化，系统有克服这个噪声的能力呢？a:1 )闭环调速系统具有比开环调速系统硬得多的稳态特性，可以保证一定的静差率，提高调速范围。 为此需要的成本是增设电压放大器、检测和反馈装置。2 )可以。 这是因为，如从上式可知，其他的量不变化的情况下，其他的量会对应变化而变化3 )可以。 因为转速和反馈电压比有关系。4 )不过，反馈控制系统只是抑制被反馈环路包围的前方通路中的干扰，不进行节流阀励磁。在1-9转速负反馈调整系统中，如果电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电流、电枢电阻、速度发电机励磁的各量发生变化，则会引起转速的变化，为什么不问系统对上述各量是否有调整能力答：系统具有上述各量的电网电压、负载转矩、电机励磁电流、电枢电流、电枢电阻、调节能力。 因为在闭环系统的前方通道中，速度发电机的励磁量发生变化，没有调节能力。 因为闭环系统的前向通道上没有。1-10有V-M调速系统，电机参数如下电枢电阻、整流装置的内部电阻、触发整流链路的放大率。 系统要求满足调速范围D=20、静差率sS10%。(1)计算开环系统的静态速度下降和调速要求中允许的闭环的静态速度下降。(2)调整该系统的能量参数，(3)计算放大器所需的放大率。解： (1)电动机电动势系数开环系统静态快速下降闭环静态快速降闭环系统开环放大倍率(2)因为所以=407.4288=0.00961(3)运算放大器放大率1-11问题1-10在转速负反馈系统中增设电流断路环，要求电流断路、临界断路电流，应该选择多少比较电压和电流反馈采样电阻？ 电流反馈采样电阻需要不超过主电路的总电阻的1/3，否则添加电流反馈放大器，试制系统的电路图和静态结构图，计算电流反馈放大系数。 此时的电流反馈采样电阻和比较电压分别是多少？解： (1)则0得：系统的电路图和静态结构图(绘图)(2)显然采样电阻大于主电路的2.7*1/3倍，因此在增加电流反馈放大器后：新的采样电阻：可选的0.5欧姆电流反馈放大率：新的比较电压：因此，相加的电流反馈放大器的放大率是3倍如图所示，已知有1-12调速系统的概念图，电动机Pn=18KW、Un=220V、In=94A、整流装置内部电阻、触发整流链路的放大率。 最大规定电压在主回路的电力达到最大值时调整电流反馈电压。设计指标：系统要求满足调速范围D=20、静差率sS10%。 建立系统的静态结构框图，计算如下：(1)转速反馈系数a。(2)调节器的放大率。(3)电阻的数值。 (放大器的输入电阻)(4)电阻的数值和稳定电压管VS的破坏电压值。解： (1)同样的1-10可以得到a=0.0145(2)(3)(4)A a；在主电路电流最大情况下主回路电流为时，如下所示v此时，电流反馈起作用，通过决定而使稳定的电压管的破坏电压取稍大的值主回路的电流变大时，为了起到保护作用，请使其与流过电流的电流相等，以加快电机的转速。 此时：mA； k(取3.5k)系统的静态结构框图1-13电压负反馈单环中有静差调速系统，以下参数发生变化时，系统有调节作用，为什么？(1)放大器放大率Kp(2)馈电网电压(3)电枢电阻Ra(4)电动机励磁电流(5)电压反馈系数aa:3 )电枢电阻、4 )电机励磁电流、(5)电压反馈系数a没有调节作用。 反馈控制能够抑制的只是反馈所包围的前方信道上的干扰。1-14有V-M系统，已知：马达：(15分钟)Ra=1.5，整流装置内部电阻触发整流环的倍率。 (15分钟)(1)系统开环动作时，计算调速范围D=30中静差率s的值(D=30时，计算系统允许的稳定速度的降低量(3)在转速负反馈中构成静差调速系统时，要求D=30计算转速负反馈系数a和放大器放大系数Kp(4)若将上述调速系统变更为基于电压负反馈静差调速系统，则仍然保持系统原来的开环放大系数k不变，求出D=30时的静差率。解： (1) (原来多加1 )(D=30，S=10%时计算系统允许的稳态速度下降(3)求出的方法与1-10相同可用=0.00652(4)通过电压负反馈改变静差调速系统闭环转速为调速d范围变化时的静差率速度反馈系统与调速范围不变化情况相比静差率大，但显然与没有反馈系统的情况相比静差率小在1-15问题1-10的系统中，主电路电感L=50mH，系统运动部分的飞轮惯性，整流装置采用三相零点电路，试图判断按照问题1-10的要求设计的转速负反馈系统是否能够稳定运行。 如果系统能够保证稳定运行，允许的最大开放放大率k是多少？电磁时间常数机电时数(检查全波为0.00167 )在1-10个问题上保证系统稳定会导致系统不稳定。如果系统稳定，允许的最大开环放大因子是但是调速范围不够宽16 .为什么采用积分控制的调速系统没有静差？ 在转速负反馈调速系统中，对调节器的输入偏差电压进行积分时，调节器的输出电压是多少，这取决于这些因素呢？a :使用积分控制时，通过积分作用可以使反馈电压与规定的电压相等，即使有零这样的输出，也不需要维持，因此，可以使输出稳定为规定的值，使调速系统没有静差。当时的调节器的输出是电压，是之前时刻的输入偏差的积累。这依赖于过去的变化，正增加，负降低，零也不会变化。17 .在无静差转速的单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否仍受到规定的电源和速度发电机的精度的影响？ 让我解释一下原因答：在无静差转速的单闭环调速系统中，转速的稳定精度同样受到规定电源和速度发电机精度的影响。 无静差的转速单闭环调速系统只消除了误差，使输出的转速稳定在几乎一定的转速。 然而，该系统仍属于反馈控制系统，只能抑制在反馈环围绕的前向通道中的干扰，而对其它链路上的精度的影响是没有办法的。18 .采用比例减压阀控制的电压负反馈系统，正常运行时的速度有静差吗？ 为什么？让我来解释一下原因a :有静差。 在电压负反馈系统中，在转速高时忽略转速的下降被认为是电子电压与转速成正比，但实际上电子电压没有静差，由式可知速度的下降无法消除。因为调节器的输出是电力电子转换器的控制电压。因此，只要电动机正在运转，就需要控制电压，因此也需要转速偏差电压。第二章练习题的答案在2-1转速、电流双闭环调速系统中，要改变电机的转速，需要调整哪些参数？ 不能改变转速调节器的倍率Kn吗？不能改变电力电子转换器的倍率Ks吗？ 可以改变转速反馈系数吗？ 要改变电机的锁定电流，需要调整系统的哪些参数？a :不要改变转速，调节规定的电压，改变转速调节器的倍率，改变也不行，改变行程。 改变锁定电流调整电流反馈系数.2-2转速、电流双闭环调速系统正常运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压分别为何？a :两个稳压器的输入偏差电压为0，如果不是0，则持续变化，则不是稳定状态。关于转速调节器的输出电压，电流调节器的输出电压如下所示2-3转速、电流双闭环调速系统的转速调节器变更为p调节器而不是PI调节器时，对系统的静态、动态性能有什么影响？a :稳定精度变差，但跟踪性和抗干扰性都没有改善，系统变得不稳定。a :静特性1 )闭环系统的静特性变软2 )静差率相对较大。动态特性：随动性和抗干扰性没有改善，动态稳定性降低，但迅速性提高。2-4从以下5个方面对转速、电流双闭环调速系统和带电流切断环的转速单闭环调速系统进行比较(1)调速系统的静态特性(2)动态限流性能(3)启动的迅速性(4)抗负荷紊乱的性能(5)针对电源电压变动性能a:(1)单环：系统稳定时转速无差异。双闭环：转速无静差，电流无静差。(2)单闭环：仅在超过临界电流后限制电流的冲击双环路：电流调节器通过电流反馈系数随时调节控制电流(3)单关闭：快速、不稳定双关闭：启动快，顺畅(4)单关：差双关闭：坚强，依靠ASR单闭环：差双闭环：通过电流内环ACR及时调整2-5转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均通过PI调整。 系统在额定负载下运行时，转速线突然断线，系统重新启动后，电流调节器的输入偏差电压是否为零？ 为什么？a :直到转速和电流调节器的输出饱和为止，电流调节器的输入偏差电压不为零。 因为稳定后电流反馈只能增加电机的转速达到新的平衡在2-6转速、电流双闭环调速系统中，给定转速的信号不变。 增大转速反馈系数，系统稳定后，转速反馈电压是否会增加、减少、变化？ 为什么？a :没变。 由于增大，变为新的稳定运行时，如果依然没有静差系统，系统的转速会下降，同时稳定运行。2-7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：电子电路总电阻R=1.5、电子电路最大电流、电力电子转换器的放大率。 尝试：(1)电流反馈系数和转速反馈系数(2)电机以最高转速锁定时、的值。解： (1)电流反馈系数转速反馈系数(2)(负反馈)锁定电流n=02-8转速、电流比闭环调速系统中，调节器ASR、ACR均采用PI调节器。 当ASR输出达到时，主电路电流达到最大电流80A。 负载电流从40A增加到70A时出现问题：(一)应该怎样改变？(2)应该怎样改变？(3)值由什么条件决定？解： (1)须增加。 这是确定的，因为当负载电流从40A增加到70A时负载电流增加。从40A增加到70A时，从4V增加到7V(2)略有增加。 因为增加会增加，增加(3)由n和决定。2-9转速、电流双闭环调速系统，电动机在额定工作点恒转矩负载正常运行，但由于某些原因，电动机励磁电源电压突然下降一半，系统的工作状况如何变化？ 导出、和n返回系统稳定状态后的表达式。a :当磁通下降一半时但是，由于电动机以恒定转矩负荷运转2-10某个反馈控制系统被修改成了典型的I型系统。 已知时间常数T=0.1S，需要阶跃响应的过冲量(1)求出系统的开环增益(2)计算过渡过程时间和上升时间(3)描绘开环的对数振幅特性。 如果有上升时间，K=？解： (1)系统开环增益(参照表2-2 )(2)调节时间上升时间(3)KT=1 K=10(最好用MATLAB模仿在标号2-11的说明中，将被控制的传递函数用于设计无静差系统，使得系统在步进输入处发生过冲(由线性系统考虑)。 请动态修正该系统，确定调节器的结构，并尝试选择该参数。解：修正为典型的I型系统，调节器传递函数是修正后的系统的开环传递函数去取调查结果：2-12包括闭环系统，其要求将被控制的传输函数校正到典型的系统中，使得在逐步输入处系统发生过冲(由线性系统考虑)