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1、电力拖动自动控制系统习题答案江苏科技大学 电子信息学院 自动控制系统习题解答11.某调速系统的转速降为 10r/min，试求转速在 1000 r/min、100 r/min、10 r/min 所占的百分比，并说明电机的工作状态。解： 只占 1% 高速转动01.min/10r只占 10% 中速运转占 100% 电动机停转i/r2.某调速系统额定转速 ned=1430r/min，额定速降为n ed=115r/min。当要求静差率 s30%、s20%时，试求允许的调速范围。解：若要求 s30%，则调速范围3.5015.43D若要求 s20%，则调速范围.2.3.某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机：P
2、 ed=60KW，U ed=220V，I ed=305A，n ed=1000 r/min，要求D=20，s5%。采用晶闸管电动机系统，已知主回路总电阻 R=0.18，电动机 Ce=0.2V.min/r。试问： 当电流连续时，在额定负载下的转速降为多少？ 开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率为多少？ 如果满足 D=20，s5%的要求，额定转速时的静差率应该时多少？解： min/275.0183rCRInede ，说明大大超过了 5%的要求。%6.1.0ededs 系统要求的 in/3.25.21rsDneed 4.已知条件如上题，再增加两个条件：晶闸管整流装置的放大系数 Ks=30，转速反
3、馈系数=0.015V.min/r。试求满足闭环系统指标 D=20，s5% ， ncl2.63r/min 所要求的放大倍数 K。解：因为 ，6.103.2751clopnK所以 ，放大器的放大系数要大于等于 4642././espC5.已知单闭环转速负反馈系统，R=1.0，K s=44，C e=0.1925V.min/r，根据稳态性能指标 D=10，s5%计算，系统的开环放大倍数 K53.3 。试分析系统能否稳定。电力拖动自动控制系统习题答案江苏科技大学 电子信息学院 自动控制系统习题解答2解：已知系统运动部分的飞轮力矩 ，按保证电流 时电流连续的条2210mNGDdmondII%10in件计算
4、电枢回路电感量，由于 ，则VEl 8.13/3/2，取 。HIELd 7.165%08.693.693.0min2 HL017.计算系统各时间常数：， （三相桥式）sRTl 17.0. sTs.为保证系统稳定，开环放大系数应满足不稳定4.90167.5. 22 slmK6.有一晶闸管直流电动机系统，电动机参数为 Ped=2.5KW，U ed=220V，I ed=15A，n ed=1500 r/min， Ra=2，整流装置内阻 Rs=1，放大系数 Ks=30，要求 D=20，s10%。试求 计算开环系统态速降和调速要求所允许的稳态速降。 采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的稳态结构图。 调整
5、该系统，使 U*n=20V 时转速 n=1000 r/min。-此时转速负反馈系数应该为多少？ 计算所须的放大器放大系数。解： 先计算电动机的 ，然后在计算稳态速降。eCdadenRIQrVUede min/127.052开环系统的稳态速降为 i/3.54127.0rCRInesadeop 满足调速要求所允许的稳态速降为min/3.820.15rsDedcl 采用转速负反馈的稳态结构图如图所示 pKs eC1gnUf IR 当 Ugn=20V 时，n=1000r/min ，则转速反馈系数为电力拖动自动控制系统习题答案江苏科技大学 电子信息学院 自动控制系统习题解答3rVnUgf min/02.
6、1 闭环系统的开环放大系数为，则所需放大器的放大系数为54.13.854/ clopespCK79.02.3154sep8 有一可控硅直流调速系统，已知：Ped = 2.8KW，U ed = 220V，I ed = 15.6A，n ed = 1500rpm，R s = 1.5，R a=1，K s = 37，给定电源为 0 24V求： 1. 计算系统开环工作时在 D = 30 时，S= ？2. 计算 D = 30、S = 0.1 时允许的静态速降3.设用转速负反馈环节实现 2.的调速指标，计算出当 Ugd = 24V 时调整电机在额定点工作所需的放大器放大倍数 Kp 与反馈系数 。解：1. 7.
7、29,13.0edkedse CRInnRIUC%8652.ededDS2. 由上式公式可得： .n3. 013.,13.5 KnUCRIKedeged12.54sep9 某双闭环直流调速系统的电流环 ACR 已经设计完成，转速环的动态结构图如图所示，试选 h = 5，按典型型系统设计转速环 ASR。解:结构图可以进一步简化，如下所示：典型型系统的传递函数为：Id_ U*nU*n + ASR0.0055102.ss10- IL n_nU*n/0.005ASR 102.s电力拖动自动控制系统习题答案江苏科技大学 电子信息学院 自动控制系统习题解答4为 PI 调节器skWsTkWipASR112，
8、且 ,kp=3。220.510.0.5 ThKhipi，按典型型系统设计的 PI 调节器 ASR 的传递函数为： sWASR310 有一 V-M 调速系统，电动机为：P ed = 2.5KW，U ed = 220V，I ed = 15A，n ed = 1500rpm，R s = 2，整流装置内阻 Rn=1，K s = 30，要求系统调速范围 D = 20，静差率 s=10%。求：1. 计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。2. 采用转速负反馈构成闭环系统，试画出系统的静态结构图。3. 调整该系统，使当 Ugd = 20V 时，转速 n = 1000rpm，则转速反馈系数应为多少？4
9、. 计算所需的放大器放大倍数。解：1. rpmVRICnRIUsededesed /127.052Q开环系统的静态速降为：rpmICInensdek 3127.05调速系统所允许的静态速降为：rsDedb .82.12. 采用转速负反馈的静态结构图如下图所示：3. 当 Ued = 20V，n = 1000rpm，则转速负反馈系数为：rpmVgdf /02.14. 闭环系统的开环放大倍数为：，6.413.85/ bkespnCK所需放大器放大倍数为： 8.02.317sepKC11某系统的传递函数 ，用串联校正使之成为典型型系统，试确定调5.02.15. ssWd节器及其参数并画出幅频特性，要求
10、校正后 c = 10.5。解：对高频小惯性环节做合并处理，原系统变为： 1025.3105.2.15.03 sssssWd当采用 PI 调节器时，PI 调节器的传递函数为，则校正后系统的开环传递函数为：.,且 令sKsPIIdR_ud-ufnugn + Kp Ks 1/Cen电力拖动自动控制系统习题答案江苏科技大学 电子信息学院 自动控制系统习题解答5，当要求 c = 10.51025.25.011025.3 sKsKssWs PPdPI即 c = 10.5 =12KP，K P =10.5/12 = 0.875。因此所选用的调节器的传递函数为：ssPI25.018712某可控硅双闭环直流调速系
11、统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据为：电动机 D ：P ed = 550KW、U ed = 750V、I ed = 780A、n ed = 375rpm、C e= 1.92V/rpm、=1.5电枢回路总电阻：R = 0.1、K s= 75、控制对象时间常数：T l = 0.03s，T m= 0.084s、反馈滤波时间常数：Toi = 0.002s，T on = 0.02s，最大给定电压和调节器输出限幅电压均取 12V，调节器输入电阻 R0 = 40K。系统指标：稳态无静差，电流超调量 I% 5% ，空载启动到额定转速时的转速超调量 n% 10%，电流调节器按典型型系统，KT = 0.5，试
12、设计计算：1.电流反馈系数和转速反馈系数 ；2.选择转速调节器的结构并说明理由；设计转速调节器的 R、C 参数。3.计算电流环和转速环的截止频率 ci和 cn，检验是否合理。解：首先画出系统的动态结构图：1. AVIUrpmVrpnUdmgifiedgmf /013.785.12/032.3751 2. 电流环按典型型系统，KT = 0.5 设计，电流环等效传递函数，其中，12/sTi ssToisi 036.2.167.为保证系统无静差，则 ST 系统采用 PI 调节器，这样由于 ST 的积分作用，可使转速无静差。因此转速闭环是二型系统，按典型二型系统设计，取 h = 5，则： sTTCRn
13、 oninme 02734.0374.2,0785.12.%8max ，此时超调量为：rpm.3067.84.92.1. ，因此选 h = 5 是合适的。此时 PI 调节器的参数为：%037510ax edn 21,.24.5 nmenNTCRKsT Q3.074.3.05289161nmenRThKfRTCfRKon n2104. .015,4360 6311 转速调节器原理图如图所示：IfzUn* 1sTo1sToi 1sT1sTl sTm1soiTnASR ACR eC-Ufn UfiE n电力拖动自动控制系统习题答案江苏科技大学 电子信息学院 自动控制系统习题解答63. 电流环截止频率
14、 13607.5sTKiIci转速环截止频率 ， ，外环截止频率远远小于124.21hncn cicn内环截止频率，设计是合理的。13如图所示直流调速系统方框图，ACR 为电流调节器。已知电枢电路时间常数无静差，电机在启动过程，电 枢 电 阻 AVRsTKsTsoil /06.4.0,03.,3,017.,9. 中，使电流无超调。试求：1. 选择 ACR 调节器结构。 2.求调节器参数。3.求开环放大倍数。4. 若将调节器本身的放大倍数提高一倍，其超调量为多大？解：1. 要稳态无静差，应选用 PI 调节器；要使启动无超调，应按典型型系统设计，并取=1.0，KT = 0.25，由以上理由，选 LT 为：sKsWiPI12. 调节器系数： Tli09.sTsoii 4713.0 2.534.096.1,6.625. RKKR
