運(yùn)動控制系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)題直流部分

1、運(yùn)動控制直流部分復(fù)習(xí)題一、填空：1 .調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)主要是指和靜差率。2 .采用V-M系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)處于深調(diào)速狀態(tài)時，功率因數(shù)將較。3 .直流調(diào)速系統(tǒng)中，晶閘管觸發(fā)和整流裝置的傳遞函數(shù)可近似成環(huán)節(jié)，時間常數(shù)稱為。4 .晶閘管-電動機(jī)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，環(huán)為內(nèi)環(huán)，環(huán)為外環(huán)。5 .雙慣性環(huán)節(jié)校正成典型I型系統(tǒng)，引入的調(diào)節(jié)器是調(diào)節(jié)器。6直流調(diào)速的方法包括改變電樞回路電阻調(diào)速、調(diào)速和減弱磁通調(diào)速。7 .閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對于的擾動具有抑制作用，而對于.的擾動則無能為力。8 .轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)的限幅值可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)最大電流；調(diào)節(jié).的限幅值可以調(diào)節(jié)UPE的最大輸出電壓。9 .雙極性直

2、流PWM變換器的占空比,當(dāng)時，輸出平均電壓為正，要使輸出平均電壓為負(fù)，應(yīng)使。二、選擇題1 .下列說法正確的是（）A積分調(diào)節(jié)器的輸出決定于輸入偏差量的歷史過程。B比例控制可以使系統(tǒng)在偏差電壓為零時保持恒速運(yùn)行。C比例調(diào)節(jié)器可以實現(xiàn)無靜差。D采用積分調(diào)節(jié)器動態(tài)相應(yīng)快。2 .雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中電流調(diào)節(jié)器具備的作用為（）A對負(fù)載變化起抗擾作用。B對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾作用。C輸出限幅決定允許的最大電流。D使轉(zhuǎn)速跟隨轉(zhuǎn)速給定電壓變化。3 .雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不具備的作用為（）A對負(fù)載變化起抗擾作用。B對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾作用。C輸出限幅決定允許的最大電流。D使轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓變化。4 .在工

3、程設(shè)計中，如果將系統(tǒng)校正成典型I型系統(tǒng)的過程，KT值取為（）時為無超調(diào)。A0.25B0.5C0.75D1.05 .采用工程設(shè)計法的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán)設(shè)計成典型（）型系統(tǒng)，引入的電流調(diào)節(jié)器為（）調(diào)節(jié)器。AIPIBnPICIPDUP6 .G-M直流調(diào)速系統(tǒng)中的G旨的是哪一種直流電源（）。A直流發(fā)電機(jī)；B靜止整流器；C脈寬調(diào)制電源；D以上情況均可能。三、分析與簡答1. 在調(diào)速系統(tǒng)中，為什么在開環(huán)系統(tǒng)中晶閘管整流裝置的控制電壓前面沒有加放大器，而在閉環(huán)之后要添加放大器？2. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器的作用各是什么？3. 采用雙極型PWM變換器的調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)電動機(jī)停止時，電樞電流是否等于零

4、，為什么？4. 假設(shè)某轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電源電壓突然降低，則該調(diào)速系統(tǒng)將如何進(jìn)行調(diào)節(jié)，請結(jié)合穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖加以說明。5. 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計后，ASR艮幅對應(yīng)1.5倍額定電流，但是在空載額定勵磁穩(wěn)速運(yùn)行時突加額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載，轉(zhuǎn)速不能回到給定轉(zhuǎn)速，請分析原因？6. 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(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，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，試分析系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速、電樞電流的情況。7. 寫出直流電動機(jī)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的臨界放大系數(shù)表達(dá)式，并請說明表達(dá)式中各個參數(shù)含義。8. 請寫出雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動過程的三個特點。9. 請簡述H型雙極式PWM變換器的

5、缺點。四、設(shè)計題1、某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：直流電動機(jī)220V、136A、1460r/min,Ce=0.132Vmin/r,允許過載倍數(shù)=1.5。晶閘管裝置放大系數(shù)40。電樞回路總電阻0.5。時間常數(shù)Tl=0.03s，Tm=0.18s。電流反饋系數(shù)=0.05V/A（10V/1.5IN），轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=0.007Vmin/r（10V/nN）。將電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)，取KT=0.5;將轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型II型系統(tǒng)，取h=5。電流環(huán)濾波時間常數(shù)0.002s；轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時間常數(shù)0.01s。請選擇并設(shè)計各調(diào)節(jié)器參數(shù)。2、有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),已

6、知電動機(jī)參數(shù)為：PN=5.5kw，UN=220V,In=28A,nN=1490r/min,電樞回路電阻R=0.8Q,允許電流過載倍數(shù)入=1.8,電磁時間常數(shù)Tl=0.048s,機(jī)電時間常數(shù)Tm=0.185s,主電路采用三相橋式整流電路，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=35整流電裝置內(nèi)阻Rres=1.3Q,平均失才5時間常數(shù)Tf0.0017s最大輸入、輸出電壓均為10V,電流反饋濾波時間常數(shù)Toi=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)Ton=0.015s=（1）計算電流反饋系數(shù)B,轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。（2）按典型I型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)，其中KT=0.5（3）按典型II型系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，其中h

7、=5,選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)并計算參數(shù)。（計算時小數(shù)點后保留3位，若數(shù)值較小時，應(yīng)保留三位有效位）（19分）3、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制系統(tǒng)如下圖所示，已知數(shù)據(jù)如下：電動機(jī)：Pn10kW,Un220V,In55a,51500r/min,Ra0.5。整流裝置內(nèi)阻Rrec0.3，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks35。最大給定電壓*、,一、一-一、.-.Unm8V,當(dāng)主電路電流達(dá)到最大值時，整定電流反饋電壓Um8V。設(shè)計指標(biāo)：要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D25,靜差率s10%。1 .計算Ce,額定負(fù)載時，開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降A(chǔ)nop,滿足靜差率要求時，閉環(huán)系統(tǒng)的才I態(tài)速降A(chǔ)ncl及閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)Ko2 .轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，調(diào)節(jié)器

8、放大系數(shù)Kpo13 .定性回出當(dāng)IdIN時，UnnN和UnanN的閉環(huán)靜特性。4 .系統(tǒng)是否有靜差？若有靜差，應(yīng)采取何種實際可行的措施消除靜差。（計算時小數(shù)點后保留3位，若數(shù)值較小時，應(yīng)保留三位有效位）（15分）1+十* Un .*一UnAUnA Uc6六、按下述兩種情況定性分析轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和電流的變化規(guī)律，兩個調(diào)節(jié)器的輸出與控制作用，定性畫出轉(zhuǎn)速、電流的過渡曲線：負(fù)載電流為IdL時，突加給定的起動過程，設(shè)最大電樞電流為Idm；系統(tǒng)穩(wěn)定后，負(fù)載電流由IdL加大到IdN,IdNIdm。（12分）答：*I段：ASR很快進(jìn)入飽和狀態(tài),輸出限幅值Um,在ACR的調(diào)節(jié)下，電流迅速上

9、升到IdIdm，電流上升階段*II段：ASR始終飽和，相當(dāng)于轉(zhuǎn)速開環(huán)，系統(tǒng)成為在Uim下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，同時為了克服反電動勢E,所以在ACR的作用下，Id基本上保持略小于Idm的恒值，恒流升速階段。*田段：ASR退飽和，Ui,1d迅速減小，該段ASRACR都不飽和。ASR起主*導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，ACR則使1d盡快地跟隨Ui,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。*I段：加負(fù)載導(dǎo)致nJ,在ASR作用下，Uit,IdT,當(dāng)IdIdm時,n停止下降*II段：由于n仍小于給定值-UiT-IdT直到n*定值，電流也達(dá)到最大值田段：此時，IdIdN-nT,轉(zhuǎn)速超調(diào)，UiJ,Id直到1dIdN,n達(dá)到峰值，此后系統(tǒng)在負(fù)載阻力下減速

10、，直到穩(wěn)定。畫出圖中所缺部分1.有一V-M轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，采用比例控制，電動機(jī)參數(shù)為60kW，220V、150A、1000r/min，電樞電阻0.2，整流裝置內(nèi)阻0.1，主電路電感L=10mH,系統(tǒng)運(yùn)動部分GD2=60Nm2,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)為30。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍不小于20，靜差率不超過5%.求：1) 計算調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降。2) 計算閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)；3)整流裝置采用三相橋式電路，Ts=0.00167s,判斷此時系統(tǒng)是否穩(wěn)定。3) 某PWM變換器供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：直流電動機(jī)220V、130A、1500r/min,Ce=0.196Vmin/r,允許過載倍數(shù)=1.5。PWM變換裝置放大系數(shù)40，失控時間Ts=0.0012s。電樞