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1、习题解答供参考习题二2.2 系统的调速范围是1000100，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解： 系统允许的静态速降为。2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为，最低转速特性为 ，带额定负载时的速度降落，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够到达的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1调速范围 (均指额定负载情况下 2) 静差率 2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，那么系统的调速范围又为多少？解： 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M调速系
2、统。直流电动机min/r,求：1当电流连续时，在额定负载下的转速降落为多少？2开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率多少？3假设要满足D=20,s5%的要求，额定负载下的转速降落又为多少?解：(1) (2) (3) 2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如下图，给定电压、比例调节器放大系数、晶闸管装置放大系数、反应系数=0.7。求：1输出电压；2假设把反应线断开，为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？3假设把反应系数减至=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压 应为多少？解：1 (2) ,开环输出电压是闭环的22倍 (3) 2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min15
3、0r/min，要求系统的静差率，那么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，那么闭环系统的开环放大倍数应有多大？解： 1 22.8 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？解： 如果将开环放大倍数提高到30, 那么速降为：在同样静差率要求下，D可以扩大倍2.9 有一V-M调速系统：电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=，整流装置内阻Rrec=1.0,触发整流环节的放大倍
4、数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S相矛盾，故系统不稳定。要使系统能够稳定运行，K最大为。2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，：电动机：，r/min，整流装置内阻=1, 电枢回路电抗器电阻， 触发整流环节的放大倍数。(1)系统开环工作时，试计算调速范围时的静差率值。(2)当，时，计算系统允许的稳态速降。(3)如组成转速负反应有静差调速系统，要求，在时，计算转速负反应系数和放大器放大系数。解：1232.13旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M法测速时间为0.01s，求转速和时的测速分辨率和误差率
5、最大值。解：1M法：分辨率最大误差率：时， 时，时，时，可见M法适合高速。2T法：分辨率：时，时，最大误差率：，当时，当时，时，时，可见T法适合低速习题三3.1双闭环调速系统的ASR和ACR均为PI调节器，设系统最大给定电压=15V，=1500r/min，=20A，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻=2，=20，min/r，求：1当系统稳定运行在=5V，=10A时，系统的、和各为多少？2当电动机负载过大而堵转时，和各为多少？解：(1)2堵转时，3.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR，ACR均采用PI调节器。参数：电动机：， =220V， =20A， =1000 r/min ,电枢
6、回路总电阻,设 =8V，电枢回路最大电流=40A,电力电子变换器的放大系数=40。试求：1电流反应系数和转速反应系数。2当电动机在最高转速发生堵转时的值。解:1 2) 这时： ，ASR处于饱和，输出最大电流给定值。 3.3 在转速、电流双闭环调速系统中，调节器ASR，ACR均采用PI调节器。当ASR输出到达 =8V时，主电路电流到达最大电流80A。当负载电流由40A增加到70A时，试问：1 应如何变化？2应如何变化？3值由哪些条件决定？解: 1) 因此当电流从40A70A时， 应从4V7V变化。 2) 要有所增加。 3) 取决于电机速度和负载大小。因为 3.5 某反应控制系统已校正成典型I型系
7、统。时间常数T=0.1s, 要求阶跃响应超调量10。（1） 系统的开环增益。（2） 计算过渡过程时间 和上升时间 ；（3） 绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间 0.25s, 那么K=?，=?解：取(1) 系统开环增益：(2) 上升时间过度过程时间：3如要求，查表3-1取 , %。3.6有一个系统，其控制对象的传递函数为，要求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量5按线性系统考虑。试对系统进行动态校正，决定调节器结构，并选择其参数。解：按典型I型系统设计，选。选I调节器，校正后系统的开环传递函数为，已选KT0.5, 那么K0.5/T=50, 所以，积分调节器：。3.7有一个闭环系统，其控
8、制对象的传递函数为，要求校正为典型型系统，在阶跃输入下系统超调量30按线性系统考虑。试决定调节器结构，并选择其参数。解：应选择PI调节器，对照典型型系统， ，满足设计要求。 这样，在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，电动机的额定数据为：kW , V , A , r/min , 电动势系数= Vmin/r , 主回路总电阻,触发整流环节的放大倍数=35。电磁时间常数=0.012s,机电时间常数=0.12s,电流反应滤波时间常数=0.0025s,转速反应滤波时间常数。额定转速时的给定电压(Un*)N =10V,调节器ASR，ACR饱和输出电压Uim*=8V,Ucm 。系
9、统的静、动态指标为:稳态无静差,调速范围D=10,电流超调量5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量10%。试求：1确定电流反应系数(假设起动电流限制在以内)和转速反应系数。2试设计电流调节器ACR,计算其参数Ri, 、Ci 、COi。画出其电路图,调节器输入回路电阻R0=40。3设计转速调节器ASR,计算其参数Rn 、Cn 、COn。(R0=40k)4计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量n。5计算空载起动到额定转速的时间。解：1 2电流调节器设计 确定时间常数：电流调节器结构确定：因为，可按典型I型系统设计，选用PI调节器，, 电流调节器参数确定: ，。校验等效条件：可见满
10、足近似等效条件，电流调节器的实现：选,那么：,取9K.由此3速度调节器设计 确定时间常数：a) 电流环等效时间常数:因为那么 b)c)速度调节器结构确定：按照无静差的要求，应选用PI调节器，, 速度调节器参数确定：校验等效条件：可见满足近似等效条件。转速超调量的校验 (空载Z=0转速超调量的校验结果说明，上述设计不符合要求。因此需重新设计。查表，应取小一些的h，选h=3进行设计。按h=3，速度调节器参数确定如下：校验等效条件：可见满足近似等效条件。转速超调量的校验：转速超调量的校验结果说明，上述设计符合要求。速度调节器的实现：选,那么,取310K。4) 40%额定负载起动到最低转速时:5) 空
11、载起动到额定转速的时间是：(书上无此公式仅考虑起动过程的第二阶段。所以：3.10 有一转速、电流双闭环调速系统,主电路采用三相桥式整流电路。电动机参数为：PN =500kW，UN =750V，IN =760A，nN=375 r/min，电动势系数Ce min/r, 电枢回路总电阻,允许电流过载倍数=1.5,触发整流环节的放大倍数Ks=75,电磁时间常数=0.031s,机电时间常数=0.112s,电流反应滤波时间常数=0.002s,转速反应滤波时间常数。设调节器输入输出电压Unm*=Uim*= Unm =10V,调节器输入电阻R0=40k。设计指标:稳态无静差，电流超调量5%，空载起动到额定转速
12、时的转速超调量10%。电流调节器已按典型I型系统设计,并取参数。1选择转速调节器结构,并计算其参数。2计算电流环的截止频率和转速环的截止频率，并考虑它们是否合理?解：1电流调节器已按典型I型系统设计如下：确定时间常数：电流调节器结构确定：因为%5%，可按典型I型系统设计，选用PI调节器， WACR(s)=Ki(is+1)/is， Tl/Ti=0.031/0.00367=8.2510电流调节器参数确定：i=Tl=0.031s， KITi= 0.5， KI= i=136.24 s-1校验等效条件：ci=KI=136.24 s-1可见满足近似等效条件。电流调节器的实现：选R0=40K，那么 取36K速度调节器设计 确定时间常数：a) 电流环等效时间常数1/KI：因为KITi= 0.5 那么1/KI=2Tib) b)Tonc) c)Tn=1/KI+Ton速度调节器结构确定：按照无静差的要求，应选用PI调节器，WASR(s)=Kn(ns+1)/ns
