運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)題(直流部分).

1、運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(shí)間常數(shù)稱為。4.晶閘管 -電動(dòng)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(duì)于 _的擾動(dòng)具有抑制作用，而對(duì)于_的擾動(dòng)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雙極性直流

2、 PWM 變換器的占空比，當(dāng)時(shí)，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(shí)保持恒速運(yùn)行。C 比例調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)無靜差。D 采用積分調(diào)節(jié)器動(dòng)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(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。B 對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)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(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。B 對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)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

3、電壓變化。4.在工程設(shè)計(jì)中，如果將系統(tǒng)校正成典型型系統(tǒng)的過程， KT 值取為（ ）時(shí)為無超調(diào)。A 0.25B 0.5C 0.75D 1.05. 采用工程設(shè)計(jì)法的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán)設(shè)計(jì)成典型（）型系統(tǒng)，引入的電流調(diào)節(jié)器為（ ）調(diào)節(jié)器。6. G-M直流調(diào)速系統(tǒng)中的 G指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(jiǎn)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(dòng)機(jī)停止時(shí)

4、， 電樞電流是否等于零，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(qǐng)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(jì)后， ASR限幅對(duì)應(yīng) 1.5倍額定電流， 但是在空載額定勵(lì)磁穩(wěn)速運(yùn)行時(shí)突加額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載， 轉(zhuǎn)速不能回到給定轉(zhuǎn)速， 請(qǐng)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(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， 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(dòng)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(qǐng)說明表達(dá)式中各個(gè)參數(shù)含義。8. 請(qǐng)寫出雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的三個(gè)特

5、點(diǎn)。9. 請(qǐng)簡(jiǎn)述 H 型雙極式 PWM 變換器的缺點(diǎn)。四、設(shè)計(jì)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(dòng)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(shí)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)校正成典型型系統(tǒng)，取KT=0.5；將轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型型系統(tǒng)，取 h=5。電流環(huán)濾波時(shí)間常數(shù) 0.002s；轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時(shí)

6、間常數(shù) 0.01s。請(qǐng)選擇并設(shè)計(jì)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),已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為： PN =5.5kw， UN=220V， IN =28A，nN=1490 r/min ，電樞回路電阻 R=0.8 ,允許電流過載倍數(shù) =1.8，電磁時(shí)間常數(shù) TL=0.048s，機(jī)電時(shí)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=1.3，平均失控時(shí)間常數(shù)Ts=0.0017s,最大輸入、輸出電壓均為10V，電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)Toi=0.002s，轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)Ton=0.015s。（1）計(jì)算電流反饋系數(shù) ，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 。

7、（2）按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，其中 h=5，選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)并計(jì)算參數(shù)。(計(jì)算時(shí)小數(shù)點(diǎn)后保留3 位，若數(shù)值較小時(shí)，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(dòng)機(jī)：PNkW10，U N220V ，IN55A ， nN1500r / 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) K s35。最大給定電壓U nm*8V ，當(dāng)主電路電流達(dá)到最大值時(shí) ,整定電流反饋電壓 U im8V 。設(shè)計(jì)指標(biāo)：要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍 D25 ，靜差率

8、s10% 。1. 計(jì)算 Ce，額定負(fù)載時(shí)，開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降nop，滿足靜差率要求時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降ncl 及閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)K。2. 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，調(diào)節(jié)器放大系數(shù) K p 。3. 定性畫出當(dāng) I dI N 時(shí)， U n*nN 和 U n* 1nN 的閉環(huán)靜特性。24系統(tǒng)是否有靜差？若有靜差， 應(yīng)采取何種實(shí)際可行的措施消除靜差。(計(jì)算時(shí)小數(shù)點(diǎn)后保留3 位，若數(shù)值較小時(shí)，應(yīng)保留三位有效位)（ 15分）Un*UnAUcUPEUnIdUdMnUtgTG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(gè)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

9、電流為I dL 時(shí)，突加給定的起動(dòng)過程，設(shè)最大電樞電流為I dm； 系統(tǒng)穩(wěn)定后，負(fù)載電流由I dL 加大到I dN ，IdNIdm 。（ 12 分）答：段： ASR很快進(jìn)入飽和狀態(tài)，輸出限幅值Uim* ， 在 ACR的調(diào)節(jié)下，電流迅速上升到 IdIdm ， 電流上升階段段： 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(shí)為了克服反電動(dòng)勢(shì) E，所以在 ACR的作用下， I d 基本上保持略小于 I dm的恒值，恒流升速階段。段： ASR退飽和， Ui* ， Id 迅速減小，該段 ASR， ACR都不飽和。 ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用， ACR則使 I d 盡快地跟隨

10、U i* ，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。段：加負(fù)載導(dǎo)致 n，在 ASR作用下， Ui* ， I d ，當(dāng) I d I dm 時(shí)， n 停止下降段：由于n 仍小于給定值U i* I d 直到n=給定值，電流也達(dá)到最大值段：此時(shí)， I dI dN n，轉(zhuǎn)速超調(diào)， Ui*，Id， 直到IdIdN，n 達(dá)到峰值，此后系統(tǒng)在負(fù)載阻力下減速，直到穩(wěn)定。nn*0tIdIdmIdL0t1t2t3t4tnn*tI dI d NI dLt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(dòng)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(dòng)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(jì)算調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降。2) 計(jì)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(shí)系統(tǒng)是否穩(wěn)定。2、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(dòng)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(shí)間 Ts=0.0012s。