《电力拖动自动控制系统 运动控制系统》习题

《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1000~100r/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(5.2742.018.0305rCRIneNN（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率%5.21215.05.27410005.274NNNNnnns（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(rsDsnnNN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。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(128.87.015211521*uspspdUKKKKU；（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*dspspuUKKKKU。2-12有一晶闸管-电动机调速系统，已知：电动机kWPN.82，VUN220，AIN.615，min1500rnN，5.1aR，整流装置内阻1recR，电枢回路电抗器电阻8.0LR，触发整流环节的放大倍数35sK。求：（1）系统开环时，试计算调速范围30D时的静差率s。（2）当%10,30sD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%10,30sD，在V10*nU时NdII，Nnn，计算转速反馈系数和放大器放大系数pK。解：先计算电动机的反电动势系数)minV(131.015005.16.15220rnRIUCNaNNe系统开环时的额定转速降落)min(393131.0)8.015.1(6.15)(rCRRRIneLrecaNNop（1）系统开环时，调速范围30D时的静差率%.788887.039330150039330NNNnDnnDs；（2）当%10,30sD时，系统允许的稳态速降)min(56.5)1.01(301.01500)1(rsDsnnNN（3）如组成转速负反馈有静差调速系统，要求%10,30sD，则系统开环放大系数8.669156.53931clopnnK；转速反馈系数)minV(0067.0150010*rnUNn放大器放大系数3.9380067.035131.08.669sepKKCK。2-13旋转编码器光栅数为1024，倍数系数为4，高频时时钟脉冲频率MHz10f，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位计算器，M法和T法测速时间均为0.01s，求转速n=1500r/min和n=150r/min时的测速分辨率和误差率最大值。解：（1）M法测速转速n=1500r/min和n=150r/min时的测速分辨率465.101.0410246060cZTQ转速n=1500r/min时，10246001.040961500601cnZTM，误差率最大值%097.000097.01024111maxM；转速n=150r/min时，4.1026001.04096150601cnZTM，误差率最大值%97.00097.04.102111maxM。（2）T法测速转速n=1500r/min时，8.9150040961016060602ZnfM，测速分辨率150040961016015004096606202ZnfZnQ171误差率最大值%3.10103.018.91112maxM。转速n=150r/min时，9815040961016060602ZnfM，测速分辨率1504096101601504096606202ZnfZnQ1.55误差率最大值%03.10103.01981112maxM。3-1双闭环直流调速系统的ASR和ACR均为PI调节器，设系统最大给定电压V15**imnmUU，min1500rnN，A20NI，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻2R，20sK，rCeminV127.0，求：（1）当系统稳定运行在V5*nU，A10dLI时，系统的iinUUUn、、、*和cU各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*iU和cU各为多少？解：转速反馈系数)minV(01.0150015*rnUNnm电流反馈系数)AV(375.020215*dmimIU（1）当系统稳定运行在V5*nU，A10dLI时，)V(5*nnUU)min(50001.05*rUnn)V(75.310375.0dLiIU)V(75.3*iiUU)V(175.420210500127.00sdLesdcKRInCKUU。（2）当电动机负载过大而堵转时，n=0;)V(15202375.0*dmiIU)V(4202202sdmcKRIU。3-2在转速、电流双闭环直流调速系统中，两个调节器ASR、ACR均采用PI调节器。已知参数：电动机：min,1000A20V220kW7.3rnIUPNNNN，，，电枢回路总电阻5.1R；设V8**cmimnmUUU，电枢回路最大电流A40dmI，电力电子变换器的放大倍数40sK。试求：（1）电流反馈系数和转速反馈系数；（2）当电动机在最高转速发生堵转时的0dU，*iU，iU和cU的值。解：（1）电流反馈系数)AV(2.0408*dmimIU转速反馈系数)minV(008.010008*rnUNnm。（2）当电动机在最高转速发生堵转时，n=0;)V(605.14000RInCUdmed)V(8402.0*dmiiIUU)V(5.140600sdcKUU。3-5某反馈系统已校正成典型I型系统。已知时间常数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st和上升时间rt。（3）绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间str25.0，则K=??解：典型I型系统开环传递函数为)1()(TssKsW（1）要求阶跃响应超调量%10，则要求69.0KT，为获得尽量短的上升时间rt，选择69.0KT；则9.61.069.0K（2）过渡过程时间)(6.01.066sTts；上升时间)(33.01.03.33.3sTtr。（3）如果要求上升时间str25.0，则选择1KT；101.01K，%.316。3-10有一转速、电流双闭环直流调速系统，主电路采用三相桥式整流电路。已知电动机参数为：min375A760,V750,kW500rnIUPNNNN，，电动势系数rCeminV82.1，电枢回路总电阻14.0R，允许电流过载倍数.51，触发整流环节的放大倍数75sK，电磁时间常数sTl031.0，机电时间常数sTm112.0，电流反馈滤波时间常数sToi002.0，转速反馈滤波时间常数sTon02.0。设调节器输入输出电压V10**nmimnmUUU，调节器输入电阻kR400。设计指标：稳态无静差，电流超调量%5i，空载起动到额定转速时的转速超调量%10n。电流调节器已按典型I型系统设计，并取参数5.0KT。（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ci和转速环的截止频率cn，并考虑它们是否合理？解：三相桥式整流电路的平均失控时间sTs0017.0，电流环小时间常数之和sTTToisi0037.0，要求电流超调量%5i，应取5.0iITK，因此11.135sKI。（1）电流环等效时间常数sKI0074.01；转速环小时间常数sTKTonIn0274.002.00074.01；电流反馈系数)AV(0088.07605.110*NimIU转速反馈系数)minV(0267.037510*rnUNnm选择转速调节器结构，其传递函数为ssKsWnnnASR)1()(按跟随和抗扰动性能都较好的原则，取,5h则ASR的超前时间常数为shTnn137.00274.05转速环开环增益2222284.1590274.0521521sThhKnN，可得ASR的比例系数为51.100274.014.00267.052112.082.10088.062)1(nmenRThTChK；取调节器输入电阻kR400，则kRKRnn4.4204051.100，取420kF326.0)F(1026.310420137.073nnnRC，取0.33FF2)F(102104002.044630RTConon，取2F。（2）电流环的截止频率11.135sKIci，转速环的截止频率19.21137.084.159sKnNcn；检验近似条件1）校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件cissT)(1.1960017.031311，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cilmsTT)(91.50031.0112.013131，满足近似条件；校验电流环小时间常数近似条件cioissTT)(8.180002.00017.01311311，满足近似条件；校验电流环传递函数近似条件cniIsTK)(7.630037.01.13531311，满足近似条件；校验转速环小时间常数近似条件cnonIsTK)(4.2702.01.13531311，满足近似条件。校核转速超调量%10093.0112.00274.037582.114.0760)05.1(812.02)(2*max*maxmnNbbbnTTnnzCCnnCC满足设计要求。5-1一台三相鼠笼异步电动机的铭牌数据为：额定电压V380NU，额定转速min960rnN，额定频率zfNH50，定子绕组为Y联接。由实验测得定子电阻35.0sR，定子漏感H006.0lsL，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感H26.0mL，转子电阻5.0rR，转子漏感H007.0lrL，转子参数已折算到定子侧，忽略铁芯损耗。（1）画出异步电动机T形等效电路和简化电路。（2）额定运行时的转差率Ns，定子额定电流NI1和额定电磁转矩