《电力拖动自动控制系统—运动控制系统(第四版)习题答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力拖动自动控制系统—运动控制系统(第四版)习题答案（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电力拖动自动控制系统运动控制系统习题2-2 调速系统的调速范围是 1000100r/min，要求静差率 s=2%，那么系统允许的稳态速降是 多少？解：系统允许的稳态速降)min(04. 2)02. 01 (10002. 0 )1 (minrssnnN=2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机kWPN60=，VUN220=，AIN305=，min1000rnN=， 主 电 路 总 电 阻=18. 0R，rVCemin2 . 0=，求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落Nn为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率Ns多少？（3）额定负载下的转
2、速降落Nn为多少，才能满足%5,20=sD的要求。解： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落)min(5 .2742 . 0 18. 0305rCRIneN N=（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率%5 .21215. 05 .2741000 5 .274=+=+=NNN Nnnns（3）额定负载下满足%5,20=sD要求的转速降落)min(63. 2)05. 01 (2005. 01000 )1 (rsDsnnN N=2-6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构如图所示，已知给定电压,8 . 8*VUu=比例调节放大系数, 2=pK晶闸管装置放大系数,15=sK反馈系数7 . 0
3、=。求：（1）输出电压dU；（2）若把反馈线断开，dU为何值？开环时的输出电压是闭环时的多少倍？（3）若把反馈系数减至5.30=，当保持同样的输出电压时，给定电压* uU应为多少？解： （1）输出电压)V(128 . 87 . 01521 152 1*=+=+=u spsp dUKKKKU；（2）若把反馈线断开，)V(2648 . 8152*=uspdUKKU；开环时的输出电压是闭环时的2212264=倍。（3）若把反馈系数减至5.30=，当保持同样的输出电压时，给定电压)V(6 . 41215235. 015211*=+=+=d spsp uUKKKKU。c解： （1）22012.5 1.5
4、0.1341min/1500Nda e NUI RCVrn=12.5 (1.51.00.8)307.6 / min0.1341N op eRInrC+=15000.18.33 / min(1)20(10.1)N cln snrDs=（2）（3）（4）闭环系统的开环放大系数为307.61135.938.33opclnKn= = =运算放大器所需的放大倍数35.9313.77/35 0.01/ 0.1341p seKKKC=解：4.8R=/0.31251/3sRR=)( 1 .1960017. 031 311，满足近似条件；校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件ci lmsTT=)(8 .18
5、0002. 00017. 01 311 311，满足近似条件；校验电流环传递函数近似条件cn iIsTK=)(7 .630037. 01 .135 31 311，满足近似条件；校验转速环小时间常数近似条件cn onIsTK=)(4 .2702. 01 .135 31 311，满足近似条件。校核转速超调量%10093. 0112. 00274. 0 37582. 114. 0760)05 . 1 (812. 02)(2*max*max1和1和1时，设=1s，0=tts，则 += = )cos()sin(23 )cos()sin(2300 tItItItI iismsmmmsqsd。6-3 按转子
6、磁链定向同步旋转坐标系中状态方程为坐标系的旋转角速度为st rrmiTL +=1假定电流闭环控制性能足够好，电流闭环控制的等效传递函数为惯性环节*1111st ist istsm ism ismiTiTdtdiiTiTdtdi+=+=iT为等效惯性时间常数。画出电流闭环控制后系统的动态结构图，输入为* smi和* sti，输出为和r，讨论系统稳定性。 解：电流闭环控制后系统的动态结构图如下：1+sTLrm 11 +sTi11 +sTirm pLLnJsnp* smi* stismistieTLT_r转子磁链环节为稳定的惯性环节；转速通道存在积分环节，系统不稳定，必须加转速外环使 之稳定。6-4
7、 鼠笼异步电动机铭牌数据为：额定功率kWPN3=，额定电压V380=NU，额定电流A9 . 6=NI，额定转速min1400rnN=，额定频率zfNH50=，定子绕组 Y 联接。由实验测得定子电阻=85. 1sR，转子电阻=658. 2rR，定子电感H294. 0=sL，转子自感H2898. 0=rL，定、转子互感H2838. 0=mL，转子参数已折合到定子侧，系统的转动惯量21284. 0mkgJ=，电动机稳定运行在额定工作状态，试求转子磁链r和按转子磁链定向的定子电流两个分量smi和sti。解：额定转速min1400rnN=，额定频率zfNH50=，则电动机极对数2=pn，额定转速)(6
8、.146602sradnNm=；)(2 .293sradnmp=；设三相正弦对称电流 )100sin(758. 9)2sin(ttfIiNmA=、)32100sin(758. 9)322sin(=ttfIiNmB、)32100sin(758. 9)322sin(+=+=ttfIiNmC， =+ = )100cos(951.11)100sin(951.11)322sin()322sin()2sin(23 23021 21132 tttfItfItfIiiNmNmNmss 转子电磁时间常数)(109. 0658. 22898. 0sRLTrr r=，电动机稳定运行在额定工作状态时 rrsmrrrs
9、mr TiLTiL+= ，得)100cos(1060. 0)100sin(0033. 0109. 02 .2931)100cos()951.11(2838. 0109. 02 .293)100sin(951.112838. 012222ttttTiLTiLrsmrsm r +=+=+=)100sin(1060. 0)100cos(0033. 0109. 02 .2931)100sin(951.112838. 0109. 02 .293)100cos()951.11(2838. 012222ttttTiLTiLrsmrsm r +=+=+=)100(cos1060. 0)100cos()100s
10、in(0006996. 0)100(sin0033. 022222ttttr+=)100(sin1060. 0)100cos()100sin(0006996. 0)100(cos0033. 022222ttttr+=1061. 01060. 00033. 02222+=+=rrr)100sin(9991. 0)100cos(0311. 01061. 0)100sin(1060. 0)100cos(0033. 0sinttttrr +=)100cos(9991. 0)100sin(0311. 01061. 0)100cos(1060. 0)100sin(0033. 0costtttrr +=)(
11、9402.113717. 09991. 00311. 0951.11)100cos()100sin(cossinsincos951.11cossinsincosAtt iiiissstsm = = = = 6-5 根据习题 6-3 得到电流闭环控制后的动态结构图，电流闭环控制等效惯性时间常数 sTi001. 0=，设计矢量控制系统转速调节器 ASR 和磁链调节器 AR，其中，ASR 按典型II 型系统设计，AR 按典型 I 型系统设计，调节器的限幅按 2 倍过电流计算，电动机参数同 习题 6-4。解： （1）AR 按典型 I 型系统设计1+sTLrm 11 +sTi* smismir R* r
12、 _磁链调节器 AR 采用 PI 调节器，其传递函数可写成ssKWRA ) 1(+=磁链环开环传递函数为) 1)(1() 1( +=sTsTL ssKWrim op 其中转子电磁时间常数)(109. 0658. 22898. 0sRLTrr r=，电流闭环控制等效惯性时间常数sTi001. 0=，选择sTr109. 0=，便校正成典型 I 型系统，因此) 1() 1(+=+= sTsK sTsLKWiim op ，其中： mLKK=；在一般情况下，希望超调量%5i，可选择707. 0=，5 . 0=iTK，则)(500211 =sTKic，04.1922838. 0109. 0500=mrmL
13、TK LKK ，调节器的限幅按 2 倍过电流计算，磁链调节器 AR 输出限幅值 )(7434. 03717. 022* maxAiismNsm=。（2）ASR 按典型 II 型系统设计11 +sTirm pLLnJsnp* stistieTLT_rASR* _转速调节器 ASR 采用 PI 调节器，其传递函数可写成ssKWnnn ASR) 1(+=转速环开环传递函数为) 1() 1(11) 1(22+=+=sTJsLsLnKJsnLLnsTssKWirnnrmpnp r rmpinnn opn令转速环开环增益JLLnKKrnrmpn N2 =，则) 1() 1(2+=sTssKWinN opn按跟随和抗扰性能都较好的原则，取中频宽h=5，则 )(005. 0001. 05shTin=22 2222120000001. 05215 21=+=+=ssThhKiN365.1851061. 02838. 021284. 02898. 0005. 012000022=rmprnN nLnJLKK转速环截止频率11600005. 0120000=ssKnNcn调节器的限幅按 2 倍过电流计算，转速调节器 ASR 输出限幅值 )(8804.239402.1122* maxAiistNst=
