電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課后習(xí)題答案(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻 Kp Ks Rs ，因而穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂；比較電壓 U 與給定電壓 Un* 的作用一致，好象把理想空載轉(zhuǎn)速提高了。這樣的兩段式靜特性常稱作下垂特性或挖土機(jī)特性。（2）（3）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程有以下三個(gè)特點(diǎn)：飽和非線性控制、轉(zhuǎn)速超調(diào)、準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。（4）由動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 來(lái)產(chǎn)生抗負(fù)載擾動(dòng)的作用。在設(shè)計(jì) ASR 時(shí)，應(yīng)要求有較好的抗擾性能指標(biāo)。（5）在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的作用點(diǎn)離被調(diào)量較遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)作用受到多個(gè)環(huán)節(jié)的延滯，因此單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抵抗電壓擾動(dòng)的性能要差一些。雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設(shè)了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動(dòng)可以通過(guò)電流反饋得到比較及時(shí)的調(diào)節(jié)，不必等它影響到轉(zhuǎn)速以后才能反饋回來(lái)，抗擾性能大有改善。25 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用 PI 調(diào)節(jié)器。當(dāng)系統(tǒng)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為零？為什么？ΔUi是否26 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速給定信號(hào)Un? 未改變，若增大轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α ，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un是增加還是減少？為什么？27 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器 ASR、ACR 均采用 PI 調(diào)節(jié)器。已知參P==V I=A n= 1000 / min數(shù) ： 電 動(dòng) 機(jī) ：N ,N220 ,N20 ,N， 電 樞 回 路 總 電 阻R = U ?=U ?=U = VIdm= 40 A ，電力電子變換器的，設(shè)nmimom8，電樞回路最大電流放大系數(shù) Ks= 40 。試求：（1）電流反饋系數(shù) β 和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α ；（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的 Ud0 、Ui? 、Ui、Uc值。解：（1）穩(wěn)態(tài)時(shí)U ?因?yàn)镮dm=imβ所以β =?U ?imIdm=8= /V A40α =Unm =nmax81000= ? min/ r（2）電動(dòng)機(jī)在最高速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí) n=0U= C n I R = 40 60Vd 0ed? = ?Ui= β IUiUi= 8Vd= 8VUc=Ud0 =60= VKs4028 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器 ASR、ACR 均采用 PI 調(diào)節(jié)器。當(dāng) ASR 輸出達(dá)到Uim?=8V 時(shí)，主電路電流達(dá)到最大電流 80A。當(dāng)負(fù)載電流由 40A 增加到 70A 時(shí)，試問(wèn)：?（1）Ui應(yīng)如何變化？（2）Uc應(yīng)如何變化？（3）Uc值由哪些條件決定？29 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定工作點(diǎn)正常運(yùn)行，現(xiàn)?因某種原因使電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源電壓突然下降一半，系統(tǒng)工作情況將會(huì)如何變化？寫(xiě)出U 、Uc、U 、d 0Id 及 n 在系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定后的表達(dá)式。i210 某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型 I 型系統(tǒng)。已知時(shí)間常數(shù) T=，要求階躍響應(yīng)超調(diào)量σ ≤ 10% 。（1）求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益；（2）計(jì)算過(guò)度過(guò)程時(shí)間 ts和上升時(shí)間 tτ ；（3）繪出開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。如果要求上升時(shí)間 tτ ，則 K=？，σ = ?211 有一個(gè)系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為 Wobj( )=K1τ s +=10，要求設(shè)計(jì)一個(gè)1 +1無(wú)靜差系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量 σ ≤ 5% （按線性系統(tǒng)考慮）。試對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。212 有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為Wobj( )=K1=10，要求( +1) s( + 1)校正為典型 II 型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量σ ≤ 30%（按線性系統(tǒng)考慮）。試決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。18213 調(diào)節(jié)對(duì)象的傳遞函數(shù)為( )Wobj=( +1)( +1)，要求用調(diào)節(jié)器分別將其校正為典型 I 型和 II 型系統(tǒng)，求調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。214 在一個(gè)由三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知電動(dòng)機(jī)的 額 定 數(shù) 據(jù) 為 ：PN=60 ,N=V I220 ,N=A n308 ,N= 1000 / min， 電 動(dòng) 勢(shì) 系 數(shù)Ce= ? min/ r ，主回路總電阻 R = ，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) Ks= 35 。電磁時(shí)間常數(shù)Tl= ，機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm= ，電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)Toi= ，轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)Ton= 。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓 (Un N?)= 10V ，調(diào)節(jié)器 ASR、ACR 飽和輸出電壓U ?=V U = im8 ,omV 。系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，調(diào)速范圍 D=10，電流超調(diào)量 σi≤ 5% ，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn≤ 10% 。試求：（1）確定電流反饋系數(shù) β （假設(shè)起動(dòng)電流限制在 339A 以內(nèi)）和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) α ；（2）試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器 ACR，計(jì)算其參數(shù) Ri、 Ci、 Coi。畫(huà)出其電路圖，調(diào)節(jié)器輸入回路電阻 R0= 40kΩ ；（3）設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR，計(jì)算其參數(shù) Rn、 Cn、 Con。（ R0= 40kΩ ）；（4）計(jì)算電動(dòng)機(jī)帶 40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn。（5）計(jì)算空栽起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間。解： β 和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α 分別為?β=Uim =8= /V AIdm?α =Unm =nmax33910= min/ r10002.（1）確定時(shí)間常數(shù)① 整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) 12,三相零式電路的平均失控時(shí)間 Ts=.② ,為了基本濾平波頭,應(yīng)有(1–2)Toi=,因此取Toi==.③ 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和T∑i .按小時(shí)間常數(shù)近似處理,取 T∑i=TS+ Toi= （2）選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求σi≤5℅,并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)差,可按典型 I 環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的,因此可用 PI 型電流調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)見(jiàn)式(257).檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能:Tl== ,參照表 23 的典型 I 型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)T∑i抗擾性能,各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的.（3）計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù) 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù): τi=T =. 電 流 環(huán) 開(kāi) 環(huán) 增 益 : 要 求 σi≤ 5 ℅ 時(shí) , 按 表 22, 應(yīng) 取 K T = , 因 此 1 ∑iKI===6 ?18 sT∑iτK R86 于是,ACR 的比例系數(shù)為:（4）校驗(yàn)近似條件KI ii=Ksβ=35 = 電流環(huán)截止頻率:ωci= KI=?86s1① 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件1 1? ω滿足近似條件.3Ts=3 = 101s1ci② 忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件1 1? ω滿足近似條件.3T Tm l= 3 = ci③ 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件1 1 11? ω滿足近似條件.3T Ts oi= 3 = ci（5）計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻電容由 圖 225, 按 所 用 運(yùn) 算 放 大 器 取 R0=40k Ω , 各 電 阻 和 電 容 值 為 R = K RkΩ = Ωkiτi0= 409?μC = i =F = 106F = F , FiRi9 103Coi=4Toi=4 3F=?6 10F=μ F, FR040 10按照上述參數(shù),電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為 σi=℅5℅(見(jiàn)表 22),滿足設(shè)計(jì)要求.3. （1）確定時(shí)間常數(shù)① 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù) 1/ K TI∑i= ,1= 2T∑i= 2 = KI② 轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù) ,取 Ton=.③ 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) T∑n .按小時(shí)間常數(shù)近似處理,取1T∑n= +KTon=+=IτK（ s+1）（s）=（2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求,選用 PI 調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)WASRn nτns（3）計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則,取 h=3,則 ASR 的超前時(shí)間常數(shù)為τn=hT∑n =3 =h +14??由式(275)可得轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益:KN=2 2=22s2= 22h T∑n2 3 于是,由式(276)可得 ASP 的比例系數(shù)為:Kn=(h +1)β C Te m =4 =2h RT（4）檢驗(yàn)近似條件∑n2 3 ωKτ??由式(233)得轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為:=N = KωN n= = ①電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為: 1 K 1 86?1?ωI= s1= ,滿足簡(jiǎn)化條件.3T∑i3 ②轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為: 1 KI1 86 ? ?ω= s1= ,滿足近似條件.3Ton3 （5）計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容根據(jù)圖 227,取 R0=40kΩ ,則 Rn= K Rn0= 40kΩ = , 310kΩCnτ= n =R310 103F =?6 10F =