運動控制系統(tǒng)思考題和課后習(xí)題

1、(完好版)運動控制系統(tǒng)思慮題和課后習(xí)題答案(完好版)運動控制系統(tǒng)思慮題和課后習(xí)題答案30/30(完好版)運動控制系統(tǒng)思慮題和課后習(xí)題答案電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng)（阮毅陳伯時）課后答案包含思慮題和課后習(xí)題第2章2-1直流電動機有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特色？答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速。特色略。2-2簡述直流PWM變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。答：直流PWM變換器基本結(jié)構(gòu)如圖，包含IGBT和續(xù)流二極管。三相交流電經(jīng)過整流濾波后送往直流PWM變換器，經(jīng)過改變直流PWM變換器中IGBT的控制脈沖占空比，來調(diào)理直流PWM變換器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。2-3直流PWM變

2、換器輸出電壓的特色是什么？答：脈動直流電壓。2=4為何直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)比V-M系統(tǒng)可以獲取更好的動向性能？答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。此中直流PWM變換器的時間常數(shù)Ts等于其IGBT控制脈沖周期（1/fc），而晶閘管整流裝置的時間常數(shù)Ts通常取其最大失控時間的一半（1/（2mf）。因fc平常為kHz級，而f平常為工頻（50或60Hz）為一周內(nèi)），m整流電壓的脈波數(shù)，平常也不會超出20，故直流PWM變換器時間常數(shù)平常比晶閘管整流裝置時間常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動向性能更好。2=5在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動機停止不動時，電樞兩端能否還有電壓？電路中能否

3、還有電流？為何？答：電樞兩端還有電壓，因為在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，電動機電樞兩端電壓僅取決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因為電樞電壓和電樞電阻的存在。2-6直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用？假如二極管斷路會產(chǎn)生什么結(jié)果？答：為電動機供給續(xù)流通道。若二極管斷路則會使電動機在電樞電壓瞬時價為零時產(chǎn)生過電壓。2-7直流PWM變換器的開關(guān)頻率能否越高越好？為何？答：不是。因為若開關(guān)頻率特別高，當(dāng)給直流電動機供電時，有可能以致電樞電流還未上升至負(fù)載電流時，就已經(jīng)開始下降了，從而以致均勻電流總小于負(fù)載電流，電機沒法運行。2-8泵升電壓是如何產(chǎn)生的？對系統(tǒng)有何影響？如何克制？答：泵

4、升電壓是當(dāng)電動機工作于回饋制動狀態(tài)時，因為二極管整流器的單導(dǎo)游電性，使得電動機由動能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿豢梢越?jīng)過整流裝置反響回交流電網(wǎng)，而只好向濾波電容充電，造成電容兩端電壓高升。泵升電壓過大將以致電力電子開關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量，或采納泵升電壓限制電路。2-9在晶閘管整流器-電動機開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為何轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增添而降低？答：負(fù)載增加意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大，電機減速，而且在減速過程中，反電動勢減小，于是電樞電流增大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增添，達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩均衡，電機不再減速，保持穩(wěn)固。故負(fù)載增添，穩(wěn)態(tài)時，電機轉(zhuǎn)速會較增添從前降低。2-10靜差率和調(diào)速范圍有何關(guān)系？靜差率和機械特征硬度是一回事

5、嗎？舉個例子。答：D=（nN/n）（s/（1-s）。靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)固度的，）而機械特征硬度是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的下降的。2-11調(diào)速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關(guān)系？為何一定同時提才有意義？答：D=（nN/n）（s/（1-s）。因為若只考慮減小最小靜差率，則在必定靜態(tài)速降下，允許）的調(diào)速范圍就小得不可以滿足要求；而若只考慮增大調(diào)速范圍，則在必定靜態(tài)速降下，同意的最小轉(zhuǎn)差率又大得不可以滿足要求。所以一定同時提才有意義。2-12轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些特色？改變給定電壓能否改變電動機的轉(zhuǎn)速？為何？如果給定電壓不變，調(diào)理轉(zhuǎn)速反響系數(shù)能否可以改變轉(zhuǎn)速？

6、為何？假如測速發(fā)電機的勵磁發(fā)生了變化，系統(tǒng)有無戰(zhàn)勝這類攪亂的能力？（已考據(jù)）答：轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)增添了轉(zhuǎn)速反響環(huán)節(jié)（由轉(zhuǎn)速檢測裝置和電壓放大器構(gòu)成），可獲取比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特征，從而保證在必定靜差率下，可以提高調(diào)速范圍。改變給定電壓能改變電動機轉(zhuǎn)速。因為改變給定電壓則改變實質(zhì)轉(zhuǎn)速反響電壓與給定電壓的偏差，從而改變電力電子變換器的輸出電壓，即改變電動機的電樞電壓，改變了轉(zhuǎn)速。調(diào)理轉(zhuǎn)速反響系數(shù)而不改變給定電壓能改變轉(zhuǎn)速。因為改變轉(zhuǎn)速反響系數(shù)則改變實質(zhì)轉(zhuǎn)速反饋電壓，而給定電壓不變，則電壓偏差改變，從而電力電子變換器輸出電壓改變，即電動機電樞電壓改變，轉(zhuǎn)速改變。若測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化，則

7、反響電壓發(fā)生變化，當(dāng)給定電壓一準(zhǔn)時，則電壓偏差發(fā)生變化，從而轉(zhuǎn)速改變。故系統(tǒng)無戰(zhàn)勝測速發(fā)電機勵磁發(fā)生變化攪亂的能力。2-13為何用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)積分調(diào)理器的輸入偏差電壓U=0時，調(diào)理器的輸出電壓是多少？它決定于哪些要素？答：因為積分調(diào)理器能在電壓偏差為零時仍有穩(wěn)固的控制電壓輸出，從而戰(zhàn)勝了比率調(diào)理器一定要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比率控制的調(diào)速系統(tǒng)存在靜差的根根源因。當(dāng)積分調(diào)理器的輸入偏差電壓為零時，調(diào)理器輸出電壓應(yīng)為一個恒定的積分終值。它取決于輸入偏差量在積分時間內(nèi)的累積，以及積分調(diào)理器的限幅值。2-14在無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)

8、精度能否還受給定電源和測速發(fā)電機精度的影響？為何？答：依舊受影響。因為無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)不過實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)偏差為零，所以若給點電源發(fā)生偏移，也許測速發(fā)電機精度遇到影響而使反響電壓發(fā)生改變，系統(tǒng)仍會以為是給定或轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，從而改變轉(zhuǎn)速，以達(dá)到電壓偏差為零。2-15在轉(zhuǎn)速負(fù)反響單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)以下參數(shù)發(fā)生變化時系統(tǒng)能否有調(diào)理作用？為何？（已考據(jù)）（1）放大器的放大系數(shù)Kp。（2）供電電網(wǎng)電壓Ud。（3）電樞電阻Ra。（4）電動機勵磁電流If。（5）轉(zhuǎn)速反響系數(shù)。答：（1）有。假設(shè)Kp減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器輸出減小，則電動機轉(zhuǎn)速下降；而電動機轉(zhuǎn)速下降，則反響電壓減小，則

9、偏差電壓增大，則控制電壓增大，則轉(zhuǎn)速上升。（2）有。不解說。（3）有。不解說。（4）有。不解說。（5）沒有。不解說。2-16在轉(zhuǎn)速負(fù)反響單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進入穩(wěn)固運行狀態(tài)，此時晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負(fù)載變化前是增添、減少還是不變？在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進入穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速n和整流裝置的輸出電壓Ud是增添、減少還是不變？（已考據(jù)）答：（1）Ud減小。因負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速上升，反響電壓增添，給定電壓必定，偏差電壓減小，控制電壓減小，故輸出電壓減小。（2）n不變，Ud增添。轉(zhuǎn)速負(fù)反響調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓，故不變；略。一、可以作為填空題或簡答題的2-1簡述直流電動機的

10、調(diào)速方法。答：直流調(diào)速系統(tǒng)常以（調(diào)壓調(diào)速）為主，必需時輔以（弱磁調(diào)速），以（擴大調(diào)速范圍），實現(xiàn)（額定轉(zhuǎn)速以上浮速）。2-2直流調(diào)壓調(diào)速主要方案有（G-M調(diào)速系統(tǒng)，V-M調(diào)速系統(tǒng)，直流PWM調(diào)速系統(tǒng)）。2-3V-M調(diào)速系統(tǒng)的電流脈動和斷續(xù)是如何形成的？如何克制電流脈動？11-12答：整流器輸出電壓大于反電動勢時，電感儲能，電流上升，整流器輸出電壓小于反電動勢時，電感放能，電流下降。整流器輸出電壓為脈動電壓，時而大于反電動勢時而小于，從而以致了電流脈動。當(dāng)電感較小或電動機輕載時，電流上升階段電感儲能不夠大，從而以致當(dāng)電流下降時，電感已放能達(dá)成、電流已衰減至零，而下一個相卻還沒有觸發(fā)，于是形成電流

11、斷續(xù)。2-4看P14圖簡述V-M調(diào)速系統(tǒng)的最大失控時間。14答：t1時刻某一對晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)延緩角為1，在t2t1時刻，控制電壓發(fā)生變化，但此時晶閘管已導(dǎo)通，故控制電壓的變化對它已不起作用，只有等到下一個自然換向點t3時刻到來時，控制電壓才能將正在承受正電壓的另一對晶閘管在觸發(fā)延緩角2后導(dǎo)通。t3-t2即為失控時間，最大失控時間即為考慮t2=t1時的失控時間。2-5簡述V-M調(diào)速系統(tǒng)存在的問題。16答：整流器晶閘管的單導(dǎo)游電性以致的電動機的不可以逆行性。整流器晶閘管對過電壓過電流的敏感性以致的電動機的運行不可以靠性。整流器晶閘管基于對其門極的移相觸發(fā)控制的可控性以致的低功率因數(shù)性。2-

12、6簡述不可以逆PWM變換器（無制動電流通路與有制動電流通路）各個工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流通路。17-182-7調(diào)速時一般以電動機的（額定轉(zhuǎn)速）作為最高轉(zhuǎn)速。2-8（調(diào)速范圍）和（靜差率）合稱調(diào)速系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)）。2-8一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指（在最低轉(zhuǎn)速時還可以滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍）。2-9簡述轉(zhuǎn)速反響控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特征實質(zhì)。答：在閉環(huán)系統(tǒng)中，每增添（或減少）一點負(fù)載，就相應(yīng)地提高（或降低）一點電樞電壓，使電動機在新的機械特征下工作。所以閉環(huán)系統(tǒng)的靜特征實質(zhì)上就是無數(shù)開環(huán)機械特征上各取一個相應(yīng)的工作點連接而成的。2-10簡述比率反響控制的規(guī)律。答：比率控制的反響控制

13、系統(tǒng)是（被調(diào)量有靜差）的控制系統(tǒng)；反響控制系統(tǒng)的作用是（抵抗前向通道的擾動，遵從給定）；反響系統(tǒng)的精度依賴于（給定和反響檢測的精度）。2-11簡述積分控制規(guī)律答：積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的狀況下保持恒速運行，實現(xiàn)無靜差調(diào)速。2-12比率調(diào)理器和積分調(diào)理器有何不一樣？答：比率調(diào)理器的輸出只取決于（輸入偏差的現(xiàn)狀），而積分調(diào)理器的輸出則包含了（輸入偏差量的所有歷史）2-13簡述比率積分控制規(guī)律。答：比率部分能（迅速響應(yīng)控制作用），積分部分則（最終除掉穩(wěn)態(tài)偏差）。2-14微機控制的調(diào)速系統(tǒng)有什么特色？答：（信號失散化，信息數(shù)字化）。2-15旋轉(zhuǎn)編碼器分為哪幾種？各有什么特色？答：絕對式編碼器：常用

14、語檢測轉(zhuǎn)角信號，若需要轉(zhuǎn)速信號，對付轉(zhuǎn)角微分。增量式編碼器：可直接檢測轉(zhuǎn)速信號。2-16數(shù)字測速方法有哪些精度指標(biāo)？答：（分辨率，測速偏差率）。2-17采納旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測速方法有（M，T，M/T）。高低全2-18為何積分需限幅？答：若沒有積分限幅，積分項可能很大，將產(chǎn)生較大的退飽和超調(diào)。2-19簡述帶電流截止負(fù)反響環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反響調(diào)速系統(tǒng)機械特征的特色。答：電流負(fù)反響的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個大電阻KpKsR，以致當(dāng)Id=Idcr時，機械特征急劇下垂；比較電壓Ucom與給定電壓Un*作用一致，相當(dāng)于把理想空載轉(zhuǎn)速提高到n0=(KpKs(Un*+Ucom)/(Ce(1+K)。二、公式和特征1

15、.整流電壓均勻值：Ud0=(m/)Umsin(m/)cos（Um/m_單相全波/三相半波/三相全波_2U2/2U2/6U2/2/3/6）2.V-M調(diào)速系統(tǒng)機械特征方程：n=(Ud0-IdR)/Ce3.晶閘管整流器最大失控時間：Tsmax=1/mf調(diào)速范圍定義式：D=nmax/nmin靜差率定義式：s=n/n6.閉環(huán)靜特征與開環(huán)靜特征：ncl=(Ud0cl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K)nop=(Ud0op-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce7.調(diào)速范圍，靜差率和額定速降之間的關(guān)系式（開環(huán)和閉環(huán)）：D_=(nN/n_)(s/(1-s)（ncl=nop/

16、(1+K)）8.轉(zhuǎn)速反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)的K定義式及表達(dá)式：K=KpKs/Ce9.臨界開環(huán)放大倍數(shù)Kcr=(Tm(Tl+Ts)+Ts2)/(TlTs)T|高速M|11.連續(xù)式PI算式：?u(t)=Kpe(t)+(1/)(0_t)e(t)dt12.地址式PI算式：u(k)=Kpe(k)+(Tsam/)(i=0_k)e(i)13.增量式PI算式：u(k)=u(k)-u(k-1)=Kp(e(k)-e(k-1)+(Tsam/)e(k)1.V-M調(diào)速-系統(tǒng)原理圖：2.（無制動和有制動）直流PWM變換器-電動機-電路原理圖：3.轉(zhuǎn)速負(fù)反響直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速負(fù)反響直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：5

17、.轉(zhuǎn)速負(fù)反響直流調(diào)速系統(tǒng)-動向結(jié)構(gòu)圖：6.帶電流截止負(fù)反響的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.有制動電流通路的不可以逆PWM變換器-直流電動機系統(tǒng)各工作狀態(tài)下的電壓和電流波形：2.帶電流截止負(fù)反響比率控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜特征：第3章三、思慮題3-1在恒流起動過程中，電樞電流能否達(dá)到最大值Idm？為何？答：不可以。因為恒流升速過程中，電流閉環(huán)調(diào)理的擾動是電動機的反電動勢，是一個線性漸增的斜坡擾動量，而電流閉環(huán)采納的PI調(diào)理器對斜坡擾動沒法除掉靜差，故Id略低于Idm。3-2因為機械原由，造成轉(zhuǎn)軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。（未考據(jù)）答：電動機堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)速恒為零，在必定的給定下，偏差

18、電壓相當(dāng)大，從而使ASR迅速達(dá)到飽和，又電動機轉(zhuǎn)速因為轉(zhuǎn)軸堵死沒法提高，故ACR沒法退飽和，所以系統(tǒng)處于ASR飽和狀態(tài)。3-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增添轉(zhuǎn)速負(fù)反響系數(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)固后轉(zhuǎn)速反響電壓Un和實質(zhì)轉(zhuǎn)速n是增添、減小還是不變？（已考據(jù)）答：轉(zhuǎn)速反響系數(shù)增添，則轉(zhuǎn)速反響電壓Un增添，給定電壓Un*，則轉(zhuǎn)速偏差電壓減小，則ASR給定電壓Ui*減小，則控制電壓Uc減小，則轉(zhuǎn)速n減??；轉(zhuǎn)速n減小，則轉(zhuǎn)速反響電壓Un減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速反響電壓Un不變，且實質(zhì)轉(zhuǎn)速n減小。3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時，遇到以下狀況會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（未經(jīng)過考據(jù)，求姐）（1）電流反

19、響極性接反。（2）轉(zhuǎn)速極性接反。答：（1）因為電流環(huán)的正反響作用，電樞電流將連續(xù)上升，轉(zhuǎn)速上升飛快，電動機飛車。（2）因為轉(zhuǎn)速環(huán)的正反響作用，ACR沒法退飽和，電動機轉(zhuǎn)速連續(xù)恒流上升。3-5某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、均采納PI調(diào)理器，ACR調(diào)試中如何才能做到Uim*=6V時，Idm=20A；如欲使Un*=10V時，n=1000rpm，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？答：（1）調(diào)理電流反響系數(shù)=0.3；（2）調(diào)理轉(zhuǎn)速反響系數(shù)=0.01。3-6在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若要改變電動機的轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)理什么參數(shù)？改變轉(zhuǎn)速調(diào)理器的放大倍數(shù)Kn行不可以？（=|）改變電力電子變換器的放大倍數(shù)Ks行不行？改變轉(zhuǎn)速反響系數(shù)

20、行不可以？若要改變電動機的堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)理系統(tǒng)中的什么參數(shù)？答：平?？梢哉{(diào)理給定電壓。改變Kn和Ks都不可以，因為轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對前向通道內(nèi)的階躍擾動均有能力戰(zhàn)勝。也可以改變，但目的平常是為了獲取更理想的機械特征。若要改變堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)理電流反響系數(shù)。3-7轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調(diào)理器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為何？答：輸入偏差電壓皆是零。因為系統(tǒng)無靜差。則ASR輸出電壓Ui*=Ui=Id=IdL；ACR輸出電壓Uc=Ud0/Ks=見P62。3-8在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若速度調(diào)理器改為比率調(diào)理器，或電流調(diào)理器改為比率調(diào)理器，對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響如何？答：速度調(diào)

21、理器對階躍擾動的靜差由0變?yōu)?/（1+Kn），或電流調(diào)理器對階躍擾動的靜差由0變?yōu)?/（1+Kc），而對斜坡擾動的靜差變得更大。3-9從下述五個方面來比較轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負(fù)反響環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：（1）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特征。（2）動向限流性能。（3）起動的迅速性。（4）抗負(fù)載擾動的性能。（5）抗電源電壓顛簸的性能。答：3-10依據(jù)ASR和ACR的作用，回答（均為PIR）（已考據(jù)）：（1）雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)固運行中，假如電流反饋信號線斷開，系統(tǒng)還可以正常工作嗎？（2）雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負(fù)載下穩(wěn)固運行時，若電動機忽然失磁，最后電動機遇飛車嗎？答：（1）穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速不變，電流減

22、小。（2）不會飛車，而是停轉(zhuǎn)。一、可以作為填空題或簡答題的3-1為了實現(xiàn)（電流的及時控制和迅速隨從），希望電流調(diào)理器（不要）進入飽和狀態(tài)，所以，對于靜特征來說，只有（轉(zhuǎn)速調(diào)理器的飽和與不飽和兩種狀況）。3-2當(dāng)兩個調(diào)理器都不飽和且穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓分別為（0）。3-3當(dāng)ASR輸出（達(dá)到限幅值Uim*），轉(zhuǎn)速外環(huán)呈（開環(huán)狀態(tài)），轉(zhuǎn)速變化對轉(zhuǎn)速環(huán)（不會）產(chǎn)生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變?yōu)橐粋€（電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)理系統(tǒng)）。穩(wěn)態(tài)時，Id=）Idm。3-4電流限幅值Idm取決于（電動機的允許過載能力和系統(tǒng)要求的最大加速度）。3-5簡述采納兩個PI調(diào)理器分別形成內(nèi)外閉環(huán)的成效。答：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的

23、靜特性在負(fù)載電流小于Idm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，此時轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要調(diào)理作用。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到Idm時，對應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)理器為飽和輸出Uim*，此時電流調(diào)理器起主要調(diào)理作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，起到過電流的自動保護作用。3-6簡述ASR的退飽和條件。答：當(dāng)ASR處于飽和狀態(tài)時，若實質(zhì)轉(zhuǎn)速大于給定轉(zhuǎn)速，則反響電壓大于給定電壓，使偏差電壓小于零，則ASR反向積分，從而退飽和，返回線性調(diào)理狀態(tài)。3-7簡述轉(zhuǎn)速電流負(fù)反響控制電流調(diào)速系統(tǒng)起動過程。633-8簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的特色。（飽和非線性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準(zhǔn)時間最優(yōu)控制）3-9雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能主要包含（抗負(fù)載擾動；抗電網(wǎng)電壓擾動）

24、。3-10簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)理器的作用。答：作為主導(dǎo)調(diào)理器，在轉(zhuǎn)速動向過程中，使轉(zhuǎn)速迅速隨從給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時減小轉(zhuǎn)速偏差，采納PIR可實現(xiàn)無靜差。對負(fù)載變化其抗擾作用。其輸出限幅值決定電動機同意最大電流。3-11簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中電流調(diào)理器的作用。答：作為內(nèi)環(huán)調(diào)理器，在轉(zhuǎn)速調(diào)理過程中，使電流緊緊隨從給定電流變化。對電網(wǎng)電壓顛簸起及時抗擾作用。在轉(zhuǎn)速動向過程中，保證獲取電動機最大同意電流，從而加速動向過程。當(dāng)電動機過載或堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流最大值，起迅速的自動保護作用。一旦故障消逝，系統(tǒng)馬上自動恢復(fù)正常。二、公式和特征1.P62穩(wěn)態(tài)時：Un*=Un=n=n0Ui*=Ui=I

25、d=IdLUc=Ud0/Ks=(Cen+IdR)/Ks=(Ce(Un*/)+IdR)/Ks轉(zhuǎn)速反響系數(shù)：=Un*m/nm3.電流反響系數(shù)：=Ui*m/Idm1.轉(zhuǎn)速電流反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：2.轉(zhuǎn)速電流反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)-穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：3.轉(zhuǎn)速電流反響控制直流調(diào)速系統(tǒng)-動向結(jié)構(gòu)圖：1.時間最優(yōu)的理想過渡過程：2.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特征：第4章一、可以作為填空題或簡答題的4-1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中當(dāng)電動機停止時，電樞電壓瞬時價（）零，是（正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓），故（電流也是交變的），稱為（高頻微振電流），其均勻值為（），不可以產(chǎn)生（均勻轉(zhuǎn)矩）。4-2高頻微振電流對電機有何

26、影響？答：除掉電機正反向時的靜摩擦死區(qū)，起動力潤滑作用。同時也增大了電機的消耗。二、公式和特征1.雙極式控制可逆PWM變換器輸出電壓均勻值：Ud=(2ton/T-1)Us1.調(diào)速系統(tǒng)四象限運行表示圖：2.橋式可逆PWM變換器電路-原理圖：3.橋式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)主電路-原理圖：第5章5-1對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，為何調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？電機機械特征越軟調(diào)速范圍越大嗎？答：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時，一般籠型異步電動機降壓調(diào)速時的穩(wěn)固工作范圍為0s（旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系動向數(shù)學(xué)模型）轉(zhuǎn)速為（）。6-15旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系的長處在于（增添了一個輸入量1，提高了系統(tǒng)控制的自由度）。二、公式和特征1.異步電動機三相動向數(shù)

27、學(xué)模型：磁鏈方程+電壓方程+轉(zhuǎn)矩方程+運動方程+約束條件：習(xí)題解答（供參照）習(xí)題二2.2系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000100rmin，要求靜差率s=2%，那么系統(tǒng)同意的靜差轉(zhuǎn)速降是多少？解：nns10000.02(100.98)2.04nD(1s)rpm系統(tǒng)同意的靜態(tài)速降為2.04rpm。2.3某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特征為n0max1500rmin，最低轉(zhuǎn)速特征為n0min150rmin，帶額定負(fù)載時的速度下降nN15rmin，且在不一樣轉(zhuǎn)速下額定速降不變，試問系統(tǒng)可以達(dá)到的調(diào)速范圍有多大？系統(tǒng)同意的靜差率是多少？解：1）調(diào)速范圍Dnmaxnmin(均指額定負(fù)載狀況下）nmaxn0ma

28、xnN1500151485nminn0minnN15015135Dnmaxnmin148513511靜差率snNn01515010%2.4直流電動機為P=74kW,UN=220V，I=378A，n=1430r/min，Ra=0.023。相控整流NNN器內(nèi)阻Rrec=0.022。采納降壓調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機械要求s=20%時，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。假如s=30%時，則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少？解：Ce(UNINRa)nN(2203780.023)14300.1478VrpmnINRCe378(0.0230.022)0.1478115rpmDnNSn(1s)14300.2115(10.2)3.1DnNSn(1

29、s)14300.3115(10.3)5.332.5某龍門刨床工作臺采納V-M調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動機PN60kW,UN220V,IN305A,nN1000rmin，主電路總電阻R=0.18,Ce=0.2V?min/r,求：（1）當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速下降nN為多少？（2）開環(huán)系統(tǒng)機械特征連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率SN多少？（3）若要滿足D=20,s5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速下降nN又為多少?解：(1)nNINRCe3050.180.2274.5r/min(2)SNnNn0274.5(1000274.5)21.5%(3)nnNSD(1s)10000.05200.952.63r/min

30、2.6有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖以以下圖，已知給定電壓Uu*8.8V、比率調(diào)理器放大系數(shù)KP2、晶閘管裝置放大系數(shù)KS15、反響系數(shù)=0.7。求：（1）輸出電壓Ud；（2）若把反響線斷開，Ud為何值？開環(huán)時的輸出電壓是閉環(huán)是的多少倍？（3）若把反響系數(shù)減至=0.35，當(dāng)保持相同的輸出電壓時，給定電壓Uu*應(yīng)為多少？解：（1）UdKpKU*(1KpKs)2158.8(12150.7)12Vsu(2)Ud8.8215264V,開環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的22倍(3)Uu*Ud(1KpKs)KpKs12(12150.35)(215)4.6V2.7某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min150r/m

31、in，要求系統(tǒng)的靜差率s5%，那么系統(tǒng)同意的靜態(tài)速降是多少？假如開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100r/min，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大？解：1）DnNs/nN1s1015002%/nN98%nN15002%/98%103.06r/min2）Knop/ncl1100/3.06131.72.8某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時，額定負(fù)載下電動機的速降為8r/min，假如將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30，它的速降為多少？在相同靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴大多少倍？解：nop1Kncl1158128假如將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為：nclnop/1K128/1304.13rpm在相同靜差率要求下，D可

32、以擴大ncl1/n1.937倍cl22.9有一V-M調(diào)速系統(tǒng)：電動機參數(shù)P=2.2kW,U=220V,I=12.5A,nN=1500r/min，電樞NNN電阻Ra=1.5，電樞回路電抗器電阻RL=0.8，整流裝置內(nèi)阻Rrec=1.0,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)KsD=20，靜差率S35.955相矛盾，故系統(tǒng)不穩(wěn)固。要使系統(tǒng)可以穩(wěn)固運行，K最大為30.52。2.12有一個晶閘-電動機調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動機：PN2.8kW，UN220V，IN15.6A，nN1500r/min，Ra=1.5，整流裝置內(nèi)阻Rrec=1,電樞回路電抗器電阻RL=0.8，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks35。系統(tǒng)開環(huán)工作時，試計算

33、調(diào)速范圍D30時的靜差率s值。(2)當(dāng)D30，s10%時，計算系統(tǒng)同意的穩(wěn)態(tài)速降。(3)如構(gòu)成轉(zhuǎn)速負(fù)反響有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D30，s10%，在U*V時IdIN，n10nnN，計算轉(zhuǎn)速負(fù)反響系數(shù)和放大器放大系數(shù)Kp。解：Ce22015.61.5/15000.1311Vmin/r（1）nopINR/Ce15.63.3/0.1311392.68r/minnmin1500/3050snop/n0min392.68/392.685088.7%（2）0.1n/n50n5/0.95.56r/min（3）nKpKsUn*/Ce1KRId/Ce1KKKpKs/Ce1500KpKU*/Ce1KR15.6/Ce1

34、KsnKnop/ncl1297.48/5.56152.52.13旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024，倍頻系數(shù)4，高頻時鐘脈沖頻率f01MHz，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)和高頻時鐘脈沖個數(shù)均采納16位計數(shù)器，M法測速時間為0.01s，求轉(zhuǎn)速n1500r/min和n150r/min時的測速分辨率和偏差率最大值。解：（1）M法：分辨率Q60601.465r/minZTc102440.01最大偏差率：n60M1ZTcnnZTc1500410240.011500r/min時，M160102460nnZTc150410240.01150r/min時，M160102.4601500r/min時，1100%1100%0.

35、098%max%M11024150r/min時，max%1100%1100%0.98%M1102.4可見M法合適高速。（2）T法：分辨率：nZn21024415002171r/min1500r/min時，QZn6011061025460f01500n150r/min時，QZn21024415021.55r/min60f0Zn60110610244150最大偏差率：n60f0，M260f0，ZM2Zn當(dāng)n1500r/min時，M2601069.77415001024當(dāng)n150r/min時，M26010697.741501024n1500r/min時，max%1100%1100%11.4%1M29

36、.771n150r/min時，max%1100%1100%1%197.7M21可見T法合適低速習(xí)題三3.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的ASR和ACR均為PI調(diào)理器，設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓Unm*=15V，nN=1500r/min，IN=20A，電流過載倍數(shù)為2，電樞回路總電阻R=2，Ks=20，Ce=0.127Vmin/r，求：（1）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)固運行在Un*=5V，IdL=10A時，系統(tǒng)的n、Un、Ui*、Ui和Uc各為多少？（2）當(dāng)電動機負(fù)載過大而堵轉(zhuǎn)時，Ui*和Uc各為多少？解：(1)Unm*/nN15V/1500rpm0.01V/rpm當(dāng)Un*5V,轉(zhuǎn)速nUn*5V500rpm0.01V/rpmUim*1

37、5V0.375V/AIdm40AUi*Id0.375*103.75VUiUCUd0EIdLRCenNIdLR0.127*50010*2KsKsKs204.175V即n500rpm,Un5V,Ui*Ui3.75V,Uc4.175v（2）堵轉(zhuǎn)時，U*IV，idm15UcUd0CenIdRIdmR40*24VKsKsKs203.2在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個調(diào)理器ASR，ACR均采納PI調(diào)理器。已知參數(shù)：電動機：PN=3.7kW，UN=220V，IN=20A，nN=1000r/min,電樞回路總電阻R=1.5,設(shè)Unm*Uim*Ucm=8V，電樞回路最大電流Idm=40A,電力電子變換器的放大

38、系數(shù)Ks=40。試求：（1）電流反響系數(shù)和轉(zhuǎn)速反響系數(shù)。（2）當(dāng)電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的Ud0,Ui*,Ui,Uc值。解:1）Uim*8V0.2V/AUnm*8V0.008V/rpmIdm40AnN1000rpm2)Ud0EIdlRCenNIdlR40A*1.560V這時：Un*8V,Un0，ASR處于飽和，輸出最大電流給定值。Ui*8V,Ui8V,UCUd0KS60401.5V3.3在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)理器ASR，ACR均采納PI調(diào)理器。當(dāng)ASR輸出達(dá)到Uim*=8V時，主電路電流達(dá)到最大電流80A。當(dāng)負(fù)載電流由40A增添到70A時，試問：（1）Ui*應(yīng)如何變化？（2）Uc應(yīng)

39、如何變化？（3）Uc值由哪些條件決定？解:1)Uim*8V0.1V/AIdm80A所以當(dāng)電流從40A70A時，Ui*應(yīng)從4V7V變化。UC要有所增添。3)UC取決于電機速度和負(fù)載大小。因為Ud0EIdlRCenNIdlRUcUd0CenIdRKsKs3.5某反響控制系統(tǒng)已校訂成典型I型系統(tǒng)。已知時間常數(shù)T=0.1s,要求階躍響應(yīng)超調(diào)量10。1）系統(tǒng)的開環(huán)增益。2）計算過渡過程時間ts和上升時間tr；（3）繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特征。假如要求上升時間tr0.25s,則K=?，=?解：取KT0.69,0.6,%9.5%(1)系統(tǒng)開環(huán)增益：K0.69/T0.69/0.16.9(1/s)(2)上升時間tr3

40、.3T0.33S過分過程時間：ts360.10.6s6Tn3）如要求tr0.25s，查表3-1則應(yīng)取KT1,0.5,tr2.4T2.4*0.10.24s這時1/T10,超調(diào)量=16.3%。3.6有一個系統(tǒng)，其控制對象的傳達(dá)函數(shù)為Wobj(s)K110，要求設(shè)計一個無靜差s10.01s1系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量5（按線性系統(tǒng)考慮）。試對系統(tǒng)進行動向校訂，決定調(diào)理器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。解：按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，選KT0.5,0.707,查表3-1，得%4.3%。選I調(diào)理器，W(s)1,校訂后系統(tǒng)的開環(huán)傳達(dá)函數(shù)為s110,這樣，T，K=10/，已選KT0.5,則K0.5/T=50,所以W(s)s(

41、0.01s0.011)10/K10/500.2S，積分調(diào)理器：W(s)11。s0.2s3.7有一個閉環(huán)系統(tǒng)，其控制對象的傳達(dá)函數(shù)為Wobj(s)K110，要求校訂為s(Ts1)s(0.02s1)典型型系統(tǒng)，在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量30（按線性系統(tǒng)考慮）。試決定調(diào)理器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。解：應(yīng)選擇PI調(diào)理器，WPI(s)KPI(s1),校訂后系統(tǒng)的開環(huán)傳達(dá)函數(shù)W(s)KPI(s1)K1，sss(Ts1)比較典型型系統(tǒng)，KKPIK1/,hT,選h8，查表3-4，%=27.2%，滿足設(shè)計要求。這樣hT8*0.020.16s，Kh181175.78,KPIK/K1175.78*0.16/102.812h

42、2T22*82*0.0223.8在一個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，已知電動機的額定數(shù)據(jù)為：PN60kW,UN220V,IN308A,nN1000r/min,電動勢系數(shù)Ce=0.196Vmin/r,主回路總電阻R=0.18,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=35。電磁時間常數(shù)Tl=0.012s,機電時間常數(shù)Tm=0.12s,電流反響濾波時間常數(shù)T0i=0.0025s,轉(zhuǎn)速反響濾波時間常數(shù)T0n=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓*調(diào)理器ASR，ACR飽和輸出電(Un)N=10V,*。壓Uim=8V,Ucm=6.5V系統(tǒng)的靜、動向指標(biāo)為:穩(wěn)態(tài)無靜差,調(diào)速范圍D=10,電流超

43、調(diào)量i5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n10%。試求：1）確立電流反響系數(shù)(假設(shè)起動電流限制在1.1IN之內(nèi))和轉(zhuǎn)速反響系數(shù)。2）試設(shè)計電流調(diào)理器ACR,計算其參數(shù)Ri,、Ci、COi。畫出其電路圖,調(diào)理器輸入回路電阻R0=40k。3）設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)理器ASR,計算其參數(shù)Rn、Cn、COn。(R0=40k)4）計算電動機帶40%額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n。5）計算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間。解：（1）Uim*/Idm8V/(1.1*IN)8V/339A0.0236V/A10/10000.01Vmin/r（2）電流調(diào)理器設(shè)計確準(zhǔn)時間常數(shù)：a)Ts0.00333sb)Toi0.0025

44、sc)TiT0iTs0.00250.003330.00583s電流調(diào)理器結(jié)構(gòu)確立：因為i5%，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，采納PIKi(iS1)調(diào)理器，WACR(S)iS,電流調(diào)理器參數(shù)確立:iTl0.012s,選KITi0.5,KI0.5/Ti85.76s1，KiKIiR85.760.0120.180.224。Ks350.0173校驗等效條件：ciKI85.76s1a)電力電子裝置傳達(dá)函數(shù)的近似條件：11101.013TS31ci0.00333b)忽視反電勢的影響的近似條件：313179.06S1ciTmTl0.120.012c)電流環(huán)小時間常數(shù)的近似條件：1111115.52s1ci3TsT0i

45、30.003330.0025可見滿足近似等效條件，電流調(diào)理器的實現(xiàn)：選R040K,則：RiKiR00.22440K8.96K,取9K.Cii/Ri0.012/(9103)1.33F由此103C0i4T0i/R040.0025/400.25F3）速度調(diào)理器設(shè)計確準(zhǔn)時間常數(shù)：a)電流環(huán)等效時間常數(shù)1/KI:因為KITi0.5則1/KI2Ti20.005830.01166sb)Ton0.015sc)Tn1/KITon0.011660.0150.02666s速度調(diào)理器結(jié)構(gòu)確立：依據(jù)無靜差的要求，應(yīng)采納PI調(diào)理器，Kn(ns1)速度調(diào)理器參數(shù)確立：WASR(s),nsnhTn,取h5,nhTn0.133

46、3sKKNh126168.82s22h2T2n520.026662校驗等效條件：(h1)CeTm60.02360.1960.12n2hRTn250.016.940.180.02666cnKN/1KNn168.820.133322.5s1a)電流環(huán)近似條件：1KI185.7640.43s1cn3Ti30.00583b)轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似：1KI185.7625.2s1cn3T0n30.015可見滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(空載Z=0）n%2*(Cmax)(nNTn281.2%3080.180.02666Cbz)Tm1.110000.12n*0.19611.23%10%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗結(jié)

47、果表示，上述設(shè)計不切合要求。所以需重新設(shè)計。查表，應(yīng)取小一些的h，選h=3進行設(shè)計。按h=3，速度調(diào)理器參數(shù)確立以下：nhTn0.07998sKN(h1)/2h2T2n4/(290.026662)312.656s2Kn(h1)CeTm/2hRTn40.02360.1960.12/(230.010.180.02666)7.6校驗等效條件：cnKN/1KNn312.6560.0799825s1a)1/3(KI/Ti)1/21/3(85.76/0.00583)1/240.43s1cnb)1/3(KI/Ton)1/21/3(85.76/0.015)1/225.2s1cn可見滿足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量

48、的校驗：n272.2%1.1(3080.18/0.1961000)(0.02666/0.12)9.97%10%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗結(jié)果表示，上述設(shè)計切合要求。速度調(diào)理器的實現(xiàn)：選R040K,則RnKnR07.640304K,取310K。Cnn/Rn0.07998/3101030.258FCon4Ton/R040.015/401031.5F40%額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時:n%272.2%(1.10.4)(3080.18/0.196100)(0.02666/0.12)63.5%空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間是：(書上無此公式）僅考慮起動過程的第二階段。GD2dndnCm(IdmIdL)R(IdmIdL)R依

49、據(jù)電機運動方程：375dtTeTL,dtGD2GD2R(IdmIdL)CeTm375Ce375CmCeCeTmn*0.196*0.12*10000.385st(1.1*3080)*0.18所以：(IdmIdL)R3.10有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),主電路采納三相橋式整流電路。已知電動機參數(shù)為：PN=500kW，UN=750V，IN=760A，nN=375r/min，電動勢系數(shù)Ce=1.82Vmin/r,電樞回路總電阻R=0.14,同意電流過載倍數(shù)=1.5,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=75,電磁時間常數(shù)Tl=0.031s,機電時間常數(shù)Tm=0.112s,電流反響濾波時間常數(shù)T0i=0.002s

50、,轉(zhuǎn)速反響濾波時間常數(shù)T=0.02s。設(shè)調(diào)理器輸入輸出電壓*=Unm=10V,調(diào)理器輸入電阻R0=40k。Unm=Uim0n設(shè)計指標(biāo):穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量i5%，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n10%。電流調(diào)理器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計,并取參數(shù)KT=0.5。（1）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)理器結(jié)構(gòu),并計算其參數(shù)。（2）計算電流環(huán)的截止頻率ci和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率cn，并考慮它們能否合理?Uim*10Idm0.00877V/A1.5*760解：（1）Unm*10nN0.0267Vmin/r375電流調(diào)理器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計以下：a)TS0.00176s確準(zhǔn)時間常數(shù)：b)Toi0.002sc)Ti0.00367

51、s電流調(diào)理器結(jié)構(gòu)確立：因為%5%，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，采納PI調(diào)理器，WACRiiil/T=0.031/0.00367=8.25cni)=64.22sb)1/3(KI/Ton1/2=1/3(136.24/0.02)1/2=27.51s-1cn)可見滿足近似等效條件。速度調(diào)理器的實現(xiàn)：選R0=40K，則Rn=Kn*R0=10.5*40=420K由此Cn=n/Rn=0.1367/420*103=0.325F取0.33FC0n=4T0n/R0=4*0.02/40*103=2F電流環(huán)的截止頻率是：ci=KI=136.24s-1速度環(huán)的截止頻率是：-2cn=21.946s從電流環(huán)和速度環(huán)的截止頻率可以

52、看出，電流環(huán)比速度環(huán)要快，在保證每個環(huán)都穩(wěn)固的狀況下，再求系統(tǒng)的迅速性，充分表現(xiàn)了多環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計特色。3.11在一個轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)V-M系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)理器ASR，電流調(diào)理器ACR均采納PI調(diào)理器。（1）在此系統(tǒng)中,當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號最大值Unm*=15V時,n=nN=1500r/min;電流給定信號最大值Uim*=10V時,同意最大電流Idm=30A,電樞回路總電阻R=2,晶閘管裝置的放大倍數(shù)Ks=30,電動機額定電流INen*=5V,Idl=20A時穩(wěn)固運=20A,電動勢系數(shù)C=0.128Vmin/r?，F(xiàn)系統(tǒng)在U行。求此時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n=?ACR的輸出電壓Uc=?2）當(dāng)系統(tǒng)在上述狀況下運行時

53、,電動機忽然失磁(=0),系統(tǒng)將會發(fā)生什么現(xiàn)象?試分析并說明之。若系統(tǒng)可以穩(wěn)固下來,則穩(wěn)固后n=?Un=?Ui*=?Ui=?Id=?Uc=?3）該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型型系統(tǒng)設(shè)計,且按Mrmin準(zhǔn)則選擇參數(shù),取中頻寬h=5,已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)Tn=0.05s,求轉(zhuǎn)速環(huán)在隨從給定作用下的開環(huán)傳達(dá)函數(shù),并計算出放大系數(shù)及各時間常數(shù)。（4）該系統(tǒng)由空載(IdL=0)突加額定負(fù)載時,電流Id和轉(zhuǎn)速n的動向過程波形是如何的?已知機電時間常數(shù)Tm=0.05s,計算其最大動向速降nmax和恢復(fù)時間tv。=U*nm/nN=15/1500=0.01Vmin/r=U*im/Idm=10/30=0.33V/AU*n=5

54、V，n=U*n/=5/0.01=500r/minUc=Ud0/Ks=(E+IdR)/Ks=(Cen+IdLlR)/Ks=(0.128*500+20*2)/30=3.467V在上述穩(wěn)固運行狀況下，電動機忽然失磁（=0）則電動機無電動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速迅速下降到零，轉(zhuǎn)速調(diào)理器很快達(dá)到飽和，要求整流裝置輸出最大電流Idm。所以，系統(tǒng)穩(wěn)固后，n=0，Un=0U*i=U*im=10，Ui=U*i=10ddm=30AI=IUc=Ud0/Ks=(E+IdR)/Ks=(0+30*2)/30=2V在隨從給定作用下，轉(zhuǎn)速環(huán)處于線性狀態(tài)，此時系統(tǒng)的開環(huán)傳達(dá)函數(shù)是：nmax=(Cmax/Cb)*nb=81.2%*625=50

55、7.5r/minKNns1Wns1s2Tnsn=hTn=5*0.05=0.25sTn=0.05sKN=(h+1)/2h2T2=6/2*25*0.052=48s-2空載突加額定負(fù)載時，轉(zhuǎn)速有動向下降。（p93,94)nb=2(-z)nNTn/Tm=2*(1-0)*20*2/0.128*(0.05/0.05)=625r/minCb=2FK2T=2IdNRTn/CeTm=2*20*2*0.05/0.128*0.05=625r/min最大動向速降：恢復(fù)時間：tv=8.8T=8.8*0.05=0.44s(p81表）習(xí)題五5.8兩電平PWM逆變器主回路，采納雙極性調(diào)制時，用“1”表示上橋臂開通，“0”表示

56、上橋臂關(guān)斷，共有幾種開關(guān)狀態(tài)，寫出其開關(guān)函數(shù)。依據(jù)開關(guān)狀態(tài)寫出其電壓空間矢量表達(dá)式，畫出空間電壓矢量圖。解：兩電平PWM逆變器主回路：d2ABOCUd2采納雙極性調(diào)制時，忽視死區(qū)時間影響，用“1”表示上橋臂開通，“0”表示下橋臂開通，逆變器輸出端電壓：UdSx12uxUdSx02uxUd(2Sx1)2，以直流電源中點O為參照點us(uAuBejuCej2)SASBSCuAuBuCu0000UdUdUd222u1100UdUdUd222u2110UdUdUd222u3010UdUdUd222u4011UdUdUd222u5001UdUdUd222u6101UdUdUd222u7111UdUdUd

57、222空間電壓矢量圖：us023Ud2Udej3322Udej332Udej342Udej3352Udej330u3u2u4u0u1,u7u5u65.9當(dāng)三相電壓分別為uAO、uBO、uCO，如何定義三相定子電壓空間矢量uAO、uBO、uCO和合成矢量us，寫出他們的表達(dá)式。解：A,B,C為定子三相繞組的軸線，定義三相電壓空間矢量：uAOuAOuBOuBOejuCOuej2CO合成矢量：usuAOuuCOuAOuBOejuCOej2BOB(ej)usuCOuCOuBOuBOuAOA(ej0)C(ej2)5.10忽視定子電阻的影響，談?wù)摱ㄗ与妷嚎臻g矢量us與定子磁鏈s的關(guān)系，當(dāng)三相電壓uAO、uBO、uCO為正弦對稱時，寫出電壓空間矢量us與定子磁鏈s的表達(dá)式，畫出各自的運動軌跡。解：用合成空間矢量表示的定子電壓方程式：usdsRsisdt忽視定子電阻