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1、电力拖动自动控制系统 课后习题答案全，内含两份，二无一失运动控制系统第四版上海大学 阮毅 陈伯时1-1 为什么 PWM-电动机系统比晶闸管- 电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。1-2 试分析有制动通路的不可逆 PWM 变换器进行制动时，两个 VT 是如何工作的？答：制动时，由于 的脉冲变窄而导致 反向时，U g2 变正，于是 VT2 导通，1gUdiVT2 导通，VT 1 关断。1-3 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么关系？为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容
2、易得多了？答：生产机械要求电动机提供的最高转速 和最低转速 之比叫做调速范围，maxnmin用字母 D 表示，即： minax负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落 与理想空载转速 之比，称为系统的Nmin0静差率 S,即： min0sN调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为： )1(sDN由于在一定的 下，D 越大， 越小 又一定，则 S 变大。所以，如果不考虑 D，则 S 的调minN节也就会容易，1-4某一调速系统，测得的最高转速特性为 ，最低转速特性为min/150max0r，带额定负载的速度降落 ，且不同转速下额定速降 不变，试问min/150in0r i/N Nn系统能够
3、达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多大？解 150min0axinax ND%15i0s1-5 闭环调速系统的调速范围是 1500-150r/min，要求系统的静差 S=2%,那末系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是 100r/min 则闭环系统的开环放大倍数应有多大？1， min/06.3%)21(05)(01minax rSDnDN则2， 7.3106.1Knclop则1-6 某闭环调速系统的开环放大倍数为 15 时，额定负载下电动机的速降为 8 r/min，如果将开环放大倍数他提高到 30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？ min/4813
4、051 /1/1;352 12212211 rnKn nKclcl clclclcl ）（）成 反 比 ， 则 （与 开 环 放 大 倍 数 加同 样 负 载 扰 动 的 条 件 下同样静差率的条件下调速范围与开环放大倍数加 1 成正比94.151/21 2DDcl cll）（）（1-7 某调速系统的调速范围 D=20，额定转速 ，开环转速降落 ，min/150rnmin/240rnNop若要求静差率由 10%减少到 5%则系统的开环增益将如何变化？解：原系统在调速范围 D=20，最小转速为： ，i/752axinrD原系统在范围 D=20，静差率为10%时，开环增益为： 8.2713.40m
5、in/5.3111 clNopNopcl KrKn静差率 10%时原系统的开环增益为： 76.598.27%52 增 加 到将 从所 以 系 统 的 开 环 增 益时 ， 同 理 可 得当 Ks1-8 转速单环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？答：1）闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围。为此，所需付出的代价是需增设电压放大器以及检测与反馈装置。2）能。因为 ，由公式可以看出，当其它
6、量均不变化时， 随着 的变)1()(*kCRIUknedensp n*nU化而变化3）能。因为转速和反馈电压比有关。4）不，因为反馈控制系统只对反馈环所包围的前向通道上的扰动起抑制作用，而测速机励磁不是。1-9 在转速负反馈调节系统中，当电网电压、负载转矩，电动机励磁电流，电枢电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对于上述各量有无调节能力？为什么？答：系统对于上述各量中电网电压、负载转矩，电动机励磁电流，电枢电流、电枢电阻、有调节能力。因为它们在闭环系统的前向通道中，对于测速发电机励磁各量发生变化，没有调节能力。因为它不在闭环系统的前向通道中。1-10 有一
7、V-M 调速系统，电动机参数为： min,/150,.2,0,2. rnAIVUkWPNNNN 电枢电阻 ，整流装置内阻 ，触发整流环节的放大倍数 。要求系统满足调速.1aR.recR35SKi/3.8%107mini0 rnclclclcl 则范围20，静差率10。（） 计算开环系统的静态速降 和调速要求所允许的闭环静态速降 。opncln（） 调整该系统能参数，使当 ， ， ，则转速负反馈系数 应该VU15NdIn是多少？（） 计算放大器所需的放大倍数。解：（）电动机的电动势系数 rVnRICNae min/1367.02.20开环系统静态速降 in/9.46137.0)5.(2rRIne
8、dNop 闭环静态速降 mi/8).(5)1(SDscl 闭环系统开环放大倍数 64.23.94clopnK（2）因为 )1()(*kCRIkUnedensp所以 =407.4288spk= =0.00961eSK/rVmi/（3）运算放大器的放大倍数 64.137.0/5961.0428/ eSpCK在题的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流 ，临界截止电流NdblI2,应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总阻的 1/3，NdcrI2.1如果做不到，需要加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电
9、阻和比较电压各为多少？解：（1） AINdbl 25.12Idcr.则 0ssdcromRIU)421(*spcomnsdbl RKUI ） 式式 ） 也 可 （ 由由 3421(356.1).2()(5s得： SscomndblRI 5)(*；.4.s VIUssdcrcom .2.15系统的原理图和静态结构图(给它画出图)（2）显然采样电阻大于主电路 2.7*1/3 倍，所以增加电流反馈放大器后：新的采样电阻： 可选 0.5 欧姆9.0)512.(31Rs电流反馈放大系数： .sfiK新的比较电压： VIUsdcrcom 5.8 所以加上的电流反馈放大器的放大倍数为 3某调速系统原理图如图
10、所示，已知数据如下：电动机18，220，In94，整流15.0min;/10;94;20;18 anNNN RrAIVUKWP装置内阻 ,触发整流环节的放大倍数 。最大给定电压 ，当主电路电达到最大值时，3.recR4SKVUnm15整定电流反馈电压 。im1设计指标：要求系统满足调速范围20，静差率 S10， ， 。试画出系统的静NdblI.NdcrI.态结构框图，并计算：（） 转速反馈系数。（） 调节器放大系数 。P（） 电阻 的数值。 （放大器的输入电阻 ）1RKR20（） 电阻 的数值和稳压管的击穿电压值。2解：(1) min/56.18/09.)( rSDnNcl VIUCNae 2
11、7.105.4min/.259.04rRIneop）取 36(95.56.4clopnK同 1-10 可得 a=0.0145(2) ）取 1(8.20./401./eSpC(3) kR26301（4） A； A；95.NdblI 4.039.NdcrI当主电路电流最大即为 时，dbl VUim而当主电路电流为 时， 为：criVdcriblimIU3.7140dblimI此时电流反馈起作用，稳压管的击穿电压 可根据 确定取稍大值：vsiUVvs4.7当主电路的电流增大到 时，为起到保护作用应使流过 的电流 等于流过 的电dblI 2R2RI0流，以使电机转速迅速降落。此时：mA; k(取 3.
12、5k)75.0210*2RInm .375.04122RvsimI系统的静态结构框图在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时，系统是否有调节作用，为什么？（）放大器的放大倍数（）供电电网电压（）电枢电阻（）电动机励磁电流（）电压反馈系数 a答：3）电枢电阻，）电动机励磁电流， （）电压反馈系数 a无调节作用。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈包围的前向通道上的扰动。有一个 V-M 系统,已知:电动机:（15 分）,Ra=1.5,整流装置内阻15.0min;/150;20;8.2 aNNN RrnAIVUKWP,触发整流环节的放大倍数 。 （15 分）1recR3SK(1) 系
13、统开环工作时,试计算调速范围 D=30 时的静差率 s 值;(2) 当 D=30, 时,计算系统允许的稳态速降;%(3) 如组成转速负反馈有静差调速系统,要求 D=30, ,在,%10S,计算转速负反馈系数 a 和放大器放大系数 Kp;NdnnIV,0*（4）如将上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统,仍要求在,并保持系统原来的开环放大系数不变，试求在30 时的静差率。NIU,1解：（） （原来多加了 1）rVnRICae min/13.0156.207.29.)(edNop%687.2950mins（）当30，10时计算系统允许的稳态速降 in/.)1(3*)1(rSDnNcl （） 54
14、.26.579clopK求取 的方法同 1-10可得 =0.00652 rVmin/）取 30(16.3.0/*2.0/ eSpC（4）改为电压负反馈有静差调速系统闭环转速降落为：当调速 D 范围min180.257.624.13.05)54.21(.)()1( rRIKIneaNercNcl 不变时静差率为：%78.3510.83150NclnDs显然比速度反馈系统在调速范围不变的情况下静差率大的多，但比无反馈系统静差率小了在题 1-10 的系统中 ,若主电路电感 L=50mH,系统运动部分的飞轮惯量 ,整226.1NmGD流装置采用三相零式电路,试判断按题 1-10 要求设计的转速负反馈系
15、统能否稳定运行?如果保证系统稳定运行,允许的最大开怀放大系数 K 是多少?电磁时间常数 SRLTl 0185.72.机电时间数 0645.137.)5.9(14.3067.32*35 或TemCGD（查表全波为 0.00167）STS0.20.85.04.2 slmK在 1-10 题中 如要系统稳定须保证 则系统不稳定。6.8123K如要系统稳定，允许的最大的开环放大系数为 但调速范围不满足了.p16.为什么用积分控制的调速系统是无静差的?在转速负反馈调速系统中,当积分调节器的输入偏差电压 时,调节器的输出电压是多少?它取决于那些因素?0U答：使用积分控制时可以借助积分作用，使反馈电压 与给定电压 相等，即使 为零 一样有nU*nnUC输出，不再需要 来维持 ，由此即可使输出稳定于给定值使调速系统无静差。nCU当 时调节器的输出为电压 ，是对之前时刻的输入偏差的积累。n C它取决于 的过去变化，当 为正 增加，当 为负 下降，当 为零时 不变。nnCnC17.在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度是
