電力拖動自控系統(tǒng)復(fù)測驗

1、考試內(nèi)容及要求 第一章轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 1反饋控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析（ 1）調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求及兩個穩(wěn)態(tài)指標(biāo)（ 2）晶閘管電動機系統(tǒng)（ V-M 系統(tǒng)）的開環(huán)機械特性（3）轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)的組成、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其靜特性（4）開環(huán)機械特性與閉環(huán)靜特性的關(guān)系（5）反饋控制規(guī)律（閉環(huán)系統(tǒng)的基本性質(zhì)）和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)抗擾性能分析（ 6）轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算2單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動態(tài)抗擾性能分析3無靜差調(diào)速系統(tǒng)（1）系統(tǒng)無靜差的實現(xiàn)方法（2）無靜差調(diào)速系統(tǒng)的組成及其特點第二章 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（

2、1）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其靜特性（2）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作點及其穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算（3）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其動態(tài)性能分析 2調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法（1）典型 I 、II 型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點及其性能指標(biāo)與可調(diào)參數(shù)的關(guān)系（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（如小慣性和大慣性環(huán)節(jié)）的近似處理（3）調(diào)節(jié)器校正及其參數(shù)選擇（4）利用實際系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)典型 I 、II 型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點和性能， 選擇調(diào)節(jié)器的類型及其參數(shù)電力拖動自控系統(tǒng)綜合復(fù)習(xí)資料填空題，占201晶閘管一電動機系統(tǒng)中，抑制電流脈動可采取的措施是： 、和。2、位置隨動系統(tǒng)一般由五個部分組成，這五個部分分別是：位置傳感器、電壓比較放大器

3、、和減速器與負(fù)載。3、可逆V M系統(tǒng)存在環(huán)流的問題，環(huán)流可以分為靜態(tài)環(huán)流和動態(tài)環(huán)流兩種，靜態(tài)環(huán)流由可分為和兩種。4、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中引入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的作用是 。5、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有、和三個特點。6、 直流調(diào)速系統(tǒng)常用的可控直流電源有 、和。7、 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器主要對產(chǎn)生的擾動起到抵抗 作用。8、調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求主要集中在三個方面，具體為、和。9、直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式是晶閘管一電動機調(diào)速系統(tǒng)，簡稱為 系統(tǒng)10、在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，常優(yōu)先考慮串聯(lián)校正方案。用運算放大器實現(xiàn)的串聯(lián)校正裝三類調(diào)節(jié)器。、 和置可有、和11、常用的 H型PWM變換器按控制

4、方式分為12、在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，常優(yōu)先考慮串聯(lián)校正方案。由 調(diào)節(jié)器可構(gòu)成的超前校正，提高穩(wěn)定裕度和改善快速性能；由 調(diào)節(jié)器構(gòu)成的滯后校正，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度；用 調(diào)節(jié)器構(gòu) 成滯后-超前校正，兼具兩者的優(yōu)點13、電動機的“可逆運行”包括兩種情況：一種是電動機既做正轉(zhuǎn)運行又做反轉(zhuǎn)運行, 稱為;另一種是電動機運行時，工作在電動狀態(tài)，停車時,電磁轉(zhuǎn)矩反向，電機工作在回饋制動狀態(tài)，稱為 。簡答題，占 50 分1、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程可分為哪幾個階段？其起動過程有什么 特點？2、兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆 V-M系統(tǒng)中，什么叫做環(huán)流？靜態(tài)環(huán)流可分為哪幾類？分 別采用何種方法來抑制？3、試

5、分別畫出采用比例放大器的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動態(tài)結(jié)構(gòu) 圖。4、調(diào)速系統(tǒng)常用的動態(tài)性能指標(biāo)分為那幾類？并寫出相應(yīng)的性能指標(biāo)。5、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)載運行時，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，系統(tǒng)重新進入穩(wěn)態(tài)后，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓厶U是否為零？為什么？6、雙極式控制的橋式可逆PW變換器的優(yōu)點？7、轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能夠減小穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)是什么？8、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器的作用？9、位置隨動系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別？10、試比較開環(huán)系統(tǒng)機械特性和閉環(huán)系統(tǒng)機械特性的靜特性。11、某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR ACF均采用近似PI調(diào)節(jié)器，

6、試問調(diào)試中怎么才能做到Um*=6V時，ldf20A如欲使UmMOV時，n=1OOOr/min，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？如發(fā)現(xiàn)下垂 特性不夠陡或工作段特性不夠硬，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？12、 在轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計過程中，為什么通常將內(nèi)環(huán)設(shè)計成典型l 型系 統(tǒng)，而將外環(huán)設(shè)計成典型 ll 型系統(tǒng)？13、試比較串聯(lián)校正中常用的三種方法的優(yōu)缺點。14、在他勵直流電動機調(diào)速系統(tǒng)中，何為“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式”和“恒功率調(diào)速方式”？15、直流斬波器有哪幾種控制方式？16、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用？17、試畫出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。18、試畫出橋式可逆PW變換器的主電路圖。三、 計算題，占 3

7、O 分1、有一 V- M 調(diào)速系統(tǒng)，電動機參數(shù)為 Pn°m=2.5kw、Uo尸 220V I 簡=15A、nn°m=1500r /min、Ra=2Q，整流裝置內(nèi)阻Rec=1Q，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù) Ks=30,要求調(diào)速范 圍D=20,轉(zhuǎn)差率s=10% 試求：(1) 計算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。(2) 調(diào)整該系統(tǒng)，使U； =20V時轉(zhuǎn)速n=1000r/min，此時轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？(3) 若改用電壓負(fù)反饋，放大器的放大系數(shù)為8.79，最大給定電壓為30V,在靜差率 為s=30%時最多能夠得到多大的調(diào)速范圍？2、 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，兩個

8、調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)速給定信號 最大值U：=15V時，n=nN=1500r/min ;電流給定信號最大值 Um*=10V時，允許最大電流I dm=35A電樞回路總電阻R=3Q，晶閘管裝置放大倍數(shù)Ks=35,現(xiàn)系統(tǒng)在額定電流I di =25A 運行。某時刻電機突然失磁，若系統(tǒng)能重新穩(wěn)定，則穩(wěn)定后n=? U*=? I d=? U=?3、 有一個 V M調(diào)速系統(tǒng)，電機參數(shù)為：R=10KW U=220V, l；=55A n；=1000r/min，電樞電阻Ra = 0. 1 1。若采用開環(huán)控制系統(tǒng)，只考慮電樞電阻引起的轉(zhuǎn)速降。(1) 要使靜差率S=0.1，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍Do(2) 要使調(diào)速范圍D

9、=2,其允許的靜差率S為多少？(3) 若要求調(diào)速范圍D=1Q靜差率S=0.05,則允許的轉(zhuǎn)速降為多少？4、 被控對象的傳遞函數(shù)為Wobj(s)亠J(T1s+1)(T2s+1)(T3s+1)(T4s+1)式中，K 2;0.4s ; T2= 0.08s ; Ta= 0.015s ; 1= 0.005s。要求階躍輸入時系 統(tǒng)的超調(diào)量CT %<5%試分別用PI和PID調(diào)節(jié)器校正成典型I系統(tǒng)，并設(shè)計各調(diào)節(jié)器參數(shù)并計算調(diào)節(jié)時間tso5、 有一個 V-M調(diào)速系統(tǒng)，電機參數(shù)為：R=2.8kW, U=220V, ln=15.6A, nn=1500r/min ,電樞電阻 艮=1.5 Q,電源內(nèi)阻 R=1Q,

10、 5=37。(1) 開環(huán)工作時，試計算 D=30時s的值。(2) 當(dāng)D=30 s=10%寸，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。(3) 如為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30 s=10%在Un*=10V時，使電動機在額定點工作，計算放大器放大系數(shù)Kp和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。6、 已知R= 1.0 I、, K； = 44, Ce=0.1925V min/r ,系統(tǒng)運動部分的飛輪慣量 GD= 10Nm2。根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)D =10, s < 0.05計算，系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)有 K> 53.3。試判別 這個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。參考答案：一、填空題1、增加整流電路相數(shù)、采用多重化技術(shù)、設(shè)置平波電抗器。2、電

11、力電子變換器、伺服電機。3、直流平均環(huán)流、瞬時脈動環(huán)流。4、抑制轉(zhuǎn)速超調(diào)。5、飽和非線性控制、轉(zhuǎn)速超調(diào)、準(zhǔn)時間最優(yōu)控制。6、旋轉(zhuǎn)變流機組（G-M系統(tǒng)）、靜止可控整流器（V-M系統(tǒng)）、直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。7、電網(wǎng)電壓波動。8、調(diào)速、穩(wěn)速、加減速。 9、V M系統(tǒng)。10、比例微分、比例積分、比例積分 微分。11、雙極式、單極式、受限單極式。12、比例微分、比例積分、比例積分微分。13、轉(zhuǎn)速可逆、狀態(tài)可逆。二、簡答題1、電流上升階段、恒流升速階段、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段飽和非線性控制、轉(zhuǎn)速超調(diào)、準(zhǔn)時間最優(yōu)控制。2、不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流稱為環(huán)流；直流平均環(huán)流和瞬時脈動環(huán)流兩種；

12、直流平均環(huán)流可通過a =B配合控制抑制；瞬時脈動環(huán)流可通過串接環(huán)流電抗器抑制。3、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖UM十嗨4動態(tài)結(jié)構(gòu)圖4、跟隨性能指標(biāo)：上升時間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間；抗擾性能指標(biāo)：動態(tài)降落、恢復(fù)時間。5、 Ui -0r Ui =Uim - ：lnom ；轉(zhuǎn)速反饋斷線，ASR飽和，輸出限幅值Uim ；系統(tǒng)再次穩(wěn)定后，由于帶額定負(fù)載，最終運行在lnom上，所以電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓= 0。6、電流一定連續(xù)；可使電動機在四象限中運行；電機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達1 : 20000左右；低速時，每個晶體管的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通。7、自動調(diào)節(jié)作用；隨負(fù)

13、載變化改變電樞電壓以補償回路電阻壓降的變化。8、作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用。在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。當(dāng)電機過載甚至堵轉(zhuǎn)時， 限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復(fù)正常。9、位置隨動系統(tǒng)要求輸出跟隨給定變化，強調(diào)快速跟隨性能；調(diào)速系統(tǒng)保證穩(wěn)定和抵抗擾動， 強調(diào)抗擾性。10、 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性比開環(huán)系統(tǒng)機械特性硬得多。如果比較同一 no的開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多。當(dāng)要求的靜差率一定時，閉環(huán)系統(tǒng)可以

14、大大提高調(diào)速范圍。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)要增加運算放大器。11、調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器中的反饋系數(shù)。比例積分環(huán)節(jié)中的放大系數(shù)。12、 電流調(diào)節(jié)器整定成I型系統(tǒng)，主要是考慮I型系統(tǒng)的超調(diào)量小，跟隨性能好，在一定的條件下 其抗擾性能是可以容許的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器整定成II型系統(tǒng)，主要是考慮抗擾性能。13、PD,超前校正，提高穩(wěn)定裕度，快速性好，穩(wěn)態(tài)精度差； PI，滯后校正，保證穩(wěn)態(tài)精度， 限制快速性；PID，滯后-超前校正，集中PI和PD優(yōu)點，但實現(xiàn)與調(diào)試復(fù)雜。14、按照電力拖動原理，在不同轉(zhuǎn)速下長期運行時，為了充分利用電機，都應(yīng)使電樞電流達到其額定值恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式：由于電磁轉(zhuǎn)矩T =KmJ，在調(diào)壓調(diào)速范圍內(nèi)

15、，因為勵磁磁通不變，容許的轉(zhuǎn)矩也不變。恒功率調(diào)速方式：在弱磁調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，磁通越弱，容許的轉(zhuǎn)矩不得不 減少，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積則不變，即容許功率不變。15、PWM PFM和兩點式控制。16、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用 PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。對負(fù)載變化起抗擾作用。其輸出限幅值決 定電機允許的最大電流。n6 / 10*Un + .18、二、計算題1、解：(1)電動機的 ce： ce =Unom InomRa =22°一15 2 = 0.127V min/r n nom1500開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)壓降.叫=號=嚴(yán)嚴(yán)

16、=10晉=354陽“調(diào)速要求允許的穩(wěn)態(tài)壓降n nom sD(1 _s)1500 0.120 (1-0.1)二 8.33r/ min*( - 0.1271 35.970.127)U n =20V 時 n=1000r/mi n，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) a 20 V mi n/r=0.02V min/r n n 1000(3)電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性方程為_KpKsUnR recn =Ce(1 K)Ce(1 K)I nomRaCeI nom式中：K二KpKs，其中電壓反饋系數(shù)L ：.上二衛(wèi)0 =0.1364PUnomUnom220所以：K -8.79 30 0.1364 =35.97采用負(fù)電壓反饋后調(diào)速系統(tǒng)

17、的穩(wěn)態(tài)速降為R rec 學(xué) R a、rec.、a jCe(1+K)cenom15r/ min = 239.42r/ minn nom s=：n(1 -s)1500 93239.42 (1 -0.3):2.7，即系統(tǒng)最多能達到的調(diào)速范圍為2.7。2、V=3UI r 35 x 3 解： n=0； U*=10V : ld=35A; Uc dKc353、解：CeUnJn220 -55 0X 0.2145V min rnn1000nnInRaCeU=25.6r/min0.2145nnsnnS2 25.6 ：nn (1 - s) s 一 nnDnn1000 2 25.6二 0.049型皿=4.34：n n

18、(1 -s) 25.6(1-0.1)nnS4、用PI調(diào)節(jié)器校正時，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為首s + 1Wpdpi 丄，n n 1000 0.05 =5.26D(1s) 10(10.05)計=0.4S，并將T2、T3、T4看成小時間常數(shù)，令T =T2 T3 T4 =0.08 0.015 0.005 = 0.1s則按典型I型系統(tǒng)校正時系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為W(s)=Kpi K1s(Ts 1)同樣，取則 Kpi =12K1T0.412 2 0.1調(diào)節(jié)時間:ts 6T = 6 0.1 = 0.6s用PID調(diào)節(jié)器校正時，其傳遞函數(shù)為WPID(S)二(心1)( 2s 1)可S取 = T1 = 0.4s，2 = T2 = 0.08s，令 T = T3 T4 = 0.015 0.005 = 0.02s則按典型I型系統(tǒng)校正時系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為K1W(s)二Ks(Ts 1)