自动控制系统习题答案

2、9有一Ｖ-M调速系统：电动机参数PN=2、2ｋW，UN=220V，IN＝12、5Ａ,nN=150０r/ｍｉｎ，电枢电阻Ｒa=１、5Ω，电枢回路电抗器电阻ＲL=０、8Ω，整流装置内阻Ｒｒｅc＝1、0Ω,触发整流环节得放大倍数Kｓ=35。要求系统满足调速范围D＝20,静差率S〈=10%。（１）计算开环系统得静态速降Δnop与调速要求所允许得闭环静态速降Δｎcｌ。（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统得原理图与静态结构图.(3）调整该系统参数，使当Un*=15Ｖ时，Id＝IＮ，n=nN,则转速负反馈系数α应该就是多少？(4)计算放大器所需得放大倍数。解：(1)所以，(2)(３）（4）可以求得,也可以用粗略算法:,,2、4直流电动机为PN=74kＷ,UN=2２０V，IN=3７8A,nＮ=1430ｒ/ｍin,Ra=0、023Ω.相控整流器内阻Ｒrec=０、０2２Ω。采用降压调速。当生产机械要求s＝20％时，求系统得调速范围.如果s＝3０%时,则系统得调速范围又为多少？？解：２、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、18Ω，Ce=0、2Ｖ•miｎ/r,求：（１）当电流连续时,在额定负载下得转速降落为多少?（２)开环系统机械特性连续段在额定转速时得静差率多少?（3)若要满足D=２0,s≤5％得要求,额定负载下得转速降落又为多少？解：（1）（２)（3）２、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、反馈系数γ=0、７.求：(1)输出电压;(2）若把反馈线断开，为何值？开环时得输出电压就是闭环就是得多少倍？(3)若把反馈系数减至γ=０、３5，当保持同样得输出电压时,给定电压应为多少?解：(1）（２），开环输出电压就是闭环得2２倍（3)3、8在一个由三相零式晶闸管整流装置供电得转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机得额定数据为：kW，V,A,r/min，电动势系数＝0、1９6V·mｉｎ／ｒ，主回路总电阻=０、18Ω，触发整流环节得放大倍数=35。电磁时间常数=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.额定转速时得给定电压（Un*）N=10V，调节器ＡSＲ,ACR饱与输出电压Uim*=8Ｖ,Ucｍ=６、5V.系统得静、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得转速超调量≤10％。试求：(１)确定电流反馈系数β（假设起动电流限制在以内)与转速反馈系数α。(2）试设计电流调节器ACR,计算其参数Rｉ,、Cｉ、COi。画出其电路图，调节器输入回路电阻R0＝4０。(３)设计转速调节器AＳR,计算其参数Rn、Cn、COn。(R0＝4０kΩ）(4）计算电动机带4０%额定负载起动到最低转速时得转速超调量σn。(5)计算空载起动到额定转速得时间。解：（1)（2）电流调节器设计确定时间常数：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，,电流调节器参数确定：,.校验等效条件:可见满足近似等效条件，电流调节器得实现:选,则：,ﻩ取9K、由此(3）速度调节器设计确定时间常数:电流环等效时间常数：因为则速度调节器结构确定：按照无静差得要求，应选用PI调节器，，速度调节器参数确定：校验等效条件:可见满足近似等效条件.转速超调量得校验（空载Ｚ=0)转速超调量得校验结果表明,上述设计不符合要求.因此需重新设计。查表,应取小一些得ｈ,选h＝3进行设计.按h=3,速度调节器参数确定如下:校验等效条件:可见满足近似等效条件。转速超调量得校验：转速超调量得校验结果表明,上述设计符合要求。速度调节器得实现:选，则，取３10Ｋ。4）4０%额定负载起动到最低转速时:5)空载起动到额定转速得时间就是：(书上无此公式)仅考虑起动过程得第二阶段。所以:运动控制系统由电动机，功率放大与变换装置,控制器及相应得传感器等构成PＷＭ变换器得作用：用脉冲宽度调制得方法，把恒定得直流电源电压调制成频率一定，宽度可变得脉冲电压序列,从而可以改变平均输出电压得大小，以调节电动机转速。与Ｖ—M系统相比，直流PWＭ调速系统在很多方面有较大得优越性：1、主电路简单需要得电力电子器件少２、开关频率高,电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较少3、低速性能好,稳速精度高，调速范围宽4、若与快速响应得电动机配合，则系统频带宽,动态响应快,动态抗扰能力强５、电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大,因而装置效率较高6、直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高转速调节器与电流调节器在双闭环直流调速系统中得作用可分别归纳如下转速调节器得作用转速调节器就是调速系统得主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压Ｕn*变化，稳态时可减少转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。对负载变化起抗扰作用其输出限幅值决定电动机允许得最大电流。电流调节器得作用作为内环得调节器，在转速外环得调节过程中，它得作用就是使电流紧紧跟随其给定电压Ui*(即外环调节器得输出量)变化对电压电网得波动起及时抗扰得作用在转速动态过程中，保证获得电动机允许得最大电流，从而加快动态过程。当电动机过载甚至堵转时,限制电枢电流得最大值，起快速得自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常.这个作用对系统得可靠运行来说就是十分重要得。双闭环直流调节系统动态抗扰性能分析抗电阻扰动.2)抗电网电压扰动双闭环直流调节系统得启动过程有以下三个特点饱与非线性控制2）转速超调3)准时间最优控制双极式控制得桥式可逆PWM变换器有以下优点1）电流一定连续2)可使电动机四象限运行3）电动机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区4)低速平稳性好，系统得调速范围大5）低速时,每个开关器件得驱动脉冲仍较宽,有利于保证器件得可靠导通。双极式控制方式不足之处就是:在工作过程中，四个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上‘下桥臂直通得事故。异步电动机得调速系统可分为三类１)转差功率消耗型调速系统2）转差功率馈送型调速系统３)转差功率不变型调速系统（２)比例控制得直流调速系统可以获得比开环调速系统硬得多得稳态特性,从而在保证一定静差率得要求下,能够提高调速范围，为此需设置电压放大器与转速检测装置3比例控制直流调速系统能够减少稳态速降得实质在于它得自动调节作用，在于它能随着负载得变化而相应得改变电枢电压以补偿电枢回路电阻压降变化（反馈控制系统得作用：抵抗扰动，服从给定04反馈控制系统得规律一方面能够有效得抑制一切被包在负反馈环内前向通道上得扰动作用,另一方面则紧紧跟随着给定作用,对