千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第2頁/共2頁精品文檔推薦電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)思考題和課后習(xí)題答案電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（阮毅陳伯時(shí)）課

后答案包括思量題和課后習(xí)題

第2章

2-1直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速辦法各有哪些特點(diǎn)

答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速。特點(diǎn)略。

2-2簡述直流PWM變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。

答：直流PWM變換器基本結(jié)構(gòu)如圖，包括IGBT和續(xù)流二極管。三相溝通電經(jīng)過整流濾波后送往直流PWM變換器，通過轉(zhuǎn)變直流PWM變換器中IGBT的控制脈沖占空比，來調(diào)整直流PWM變換器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。

2-3直流PWM變換器輸出電壓的特征是什么

答：脈動(dòng)直流電壓。

2=4為什么直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比V-M系統(tǒng)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)性能答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流PWM變換器的時(shí)光常數(shù)Ts等于其IGBT控制脈沖周期（1/fc），而晶閘管整流裝置的時(shí)光常數(shù)Ts通常取其最大失控時(shí)光的一半（1/（2mf）。因fc通常為kHz級，而f通常為工頻（50或60Hz）為一周內(nèi)），m整流電壓的脈波數(shù)，通常也不會(huì)超過20，故直流PWM變換器時(shí)光常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時(shí)光常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動(dòng)態(tài)性能更好。

2=5在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止不動(dòng)時(shí)，電樞兩端是否還有電壓電路中是否還有電流為什么

答：電樞兩端還有電壓，由于在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓僅取決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，由于電樞電壓和電樞電阻的存在。

2-6直流PWM變換器主電路中反并聯(lián)二極管有何作用假如二極管斷路會(huì)產(chǎn)生什么后果

答：為電動(dòng)機(jī)提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會(huì)使電動(dòng)機(jī)在電樞電壓瞬時(shí)值為零時(shí)產(chǎn)生過電壓。

2-7直流PWM變換器的開關(guān)頻率是否越高越好為什么

答：不是。由于若開關(guān)頻率十分高，當(dāng)給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，有可能導(dǎo)致電樞電流還未升高至負(fù)載電流時(shí)，就已經(jīng)開頭下降了，從而導(dǎo)致平均電流總小于負(fù)載電流，電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。

2-8泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的對系統(tǒng)有何影響如何抑制

答：泵升電壓是當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，因?yàn)槎O管整流器的單向?qū)щ娦?，使得電?dòng)機(jī)由動(dòng)能改變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^整流裝置反饋回溝通電網(wǎng)，而只能向?yàn)V波電容充電，造成電容兩端電壓上升。泵升電壓過大將導(dǎo)致電力電子開關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理挑選濾波電容的容量，或采納泵升電壓限制電路。

2-9在晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增強(qiáng)而降低答：負(fù)載增強(qiáng)意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大，電機(jī)減速，并且在減速過程中，反電動(dòng)勢減小，于是電樞電流增大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增強(qiáng)，達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，電機(jī)不再減速，保持穩(wěn)定。故負(fù)載增強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)較增強(qiáng)之前降低。

2-10靜差率和調(diào)速范圍有何關(guān)系靜差率和機(jī)械特性硬度是一回事嗎舉個(gè)例子。答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速

的穩(wěn)定度的，）而機(jī)械特性硬度是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的降臨的。

2-11調(diào)速范圍與靜態(tài)速降和最小靜差率之間有何關(guān)系為什么必需同時(shí)提才故意義

答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。由于若只考慮減小最小靜差率，則在一定靜態(tài)速降下，允許）的調(diào)速范圍就小得不能滿足要求；而若只考慮增大調(diào)速范圍，則在一定靜態(tài)速降下，允許的最小轉(zhuǎn)差率又大得不能滿足要求。因此必需同時(shí)提才故意義。

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2-13為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)積分調(diào)整器的輸入偏差電壓△U=0時(shí)，調(diào)整器的輸出電壓是多少它打算于哪些因素

答：由于積分調(diào)整器能在電壓偏差為零時(shí)仍有穩(wěn)定的控制電壓輸出，從而克服了比例調(diào)整器必需要存在電壓偏差才有控制電壓輸出這一比例控制的調(diào)速系統(tǒng)存在靜差的根本緣由。當(dāng)積分調(diào)整器的輸入偏差電壓為零時(shí)，調(diào)整器輸出電壓應(yīng)為一個(gè)恒定的積分終值。它取決于輸入偏差量在積分時(shí)光內(nèi)的堆積，以及積分調(diào)整器的限幅值。

2-14在無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測速發(fā)電機(jī)精度的影響為什么

答：仍然受影響。由于無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)誤差為零，因此若給點(diǎn)電源發(fā)生偏移，或者測速發(fā)電機(jī)精度受到影響而使反饋電壓發(fā)生轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)仍會(huì)認(rèn)為是給定或轉(zhuǎn)速發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速，以達(dá)到電壓偏差為零。

2-15在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)下列參數(shù)發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)是否有調(diào)整作用為什么（已驗(yàn)證）（1）放大器的放大系數(shù)Kp。（2）供電電網(wǎng)電壓Ud。（3）電樞電阻Ra。（4）電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流If。（5）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。答：（1）有。假設(shè)Kp減小，則控制電壓減小，則電力電子變換器輸出減小，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降；而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，則反饋電壓減小，則偏差電壓增大，則控制電壓增大，則轉(zhuǎn)速升高。（2）有。不解釋。（3）有。不解釋。（4）有。不解釋。（5）沒有。不解釋。2-16在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負(fù)載變化前是增強(qiáng)、削減還是不變在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速n和整流裝置的輸出電壓Ud是增強(qiáng)、削減還是不變（已驗(yàn)證）答：（1）Ud減小。因負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速升高，反饋電壓增強(qiáng)，給定電壓一定，偏差電壓減小，控制電壓減小，故輸出電壓減小。（2）n不變，Ud增強(qiáng)。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓，故不變；略。2-17閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些基本特征它能削減或消退轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實(shí)質(zhì)是什么

一、可以作為填空題或簡答題的

2-1簡述直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速辦法。答：直流調(diào)速系統(tǒng)常以（調(diào)壓調(diào)速）為主，須要時(shí)輔以（弱磁調(diào)速），以（擴(kuò)大調(diào)速范圍），實(shí)現(xiàn)（額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速）。2-2直流調(diào)壓調(diào)速主要計(jì)劃有（G-M調(diào)速系統(tǒng)，V-M調(diào)速系統(tǒng)，直流PWM調(diào)速系統(tǒng)）。

2-3V-M調(diào)速系統(tǒng)的電流脈動(dòng)和斷續(xù)是如何形成的如何抑制電流脈動(dòng)

11-12答：整流器輸出電壓大于反電動(dòng)勢時(shí)，電感儲(chǔ)能，電流升高，整流器輸出電壓小于反電動(dòng)勢時(shí)，電感放能，電流下降。整流器輸出電壓為脈動(dòng)電壓，時(shí)而大于反電動(dòng)勢時(shí)而小于，從而導(dǎo)致了電流脈動(dòng)。當(dāng)電感較小或電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)，電流升高階段電感儲(chǔ)能不夠大，從而導(dǎo)致當(dāng)電流下降時(shí)，電感已放能完畢、電流已衰減至零，而下一個(gè)相卻尚未觸發(fā)，于是形成電流斷續(xù)。

2-4看P14圖簡述V-M調(diào)速系統(tǒng)的最大失控時(shí)光。

14答：t1時(shí)刻某一對晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)延遲角為α1，在t2>t1時(shí)刻，控制電壓發(fā)生變化，但此時(shí)晶閘管已導(dǎo)通，故控制電壓的變化對它已不起作用，惟獨(dú)等到下一個(gè)自然換向點(diǎn)t3時(shí)刻到來時(shí)，控制電壓才干將正在承受正電壓的另一對晶閘管在觸發(fā)延遲角α2后導(dǎo)通。t3-t2即為失控時(shí)光，最大失控時(shí)光即為考慮t2=t1時(shí)的失控時(shí)光。2-5簡述V-M調(diào)速系統(tǒng)存在的問題。16答：整流器晶閘管的單向?qū)щ娦詫?dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的不行逆行性。整流器晶閘管對過電壓過電流的敏感性導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行不行靠性。整流器晶閘管基于對其門極的移相觸發(fā)控制的可控性導(dǎo)致的低功率因數(shù)性。2-6簡述不行逆PWM變換器（無制動(dòng)電流通路與有制動(dòng)電流通路）各個(gè)工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流通路。17-182-7調(diào)速時(shí)普通以電動(dòng)機(jī)的（額定轉(zhuǎn)速）作為最高轉(zhuǎn)速。2-8（調(diào)速范圍）和（靜差率）合稱調(diào)速系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)）。2-8一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指（在最低轉(zhuǎn)速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍）。2-9簡述轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)。答：在閉環(huán)系統(tǒng)中，每增強(qiáng)（或削減）一點(diǎn)負(fù)載，就相應(yīng)地提高（或降低）一點(diǎn)電樞電壓，使電動(dòng)機(jī)在新的機(jī)械特性下工作。因此閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)上就是很多開環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)銜接而成的。2-10簡述比例反饋控制的邏輯。答：比例控制的反饋控制系統(tǒng)是（被調(diào)量有靜差）的控制系統(tǒng)；反饋控制系統(tǒng)的作用是（反抗前向通道的擾動(dòng)，聽從給定）；反饋系統(tǒng)的精度依靠于（給定和反饋檢測的精度）。

2-11簡述積分控制邏輯

答：積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的狀況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。2-12比例調(diào)整器和積分調(diào)整器有何不同

答：比例調(diào)整器的輸出只取決于（輸入偏差的現(xiàn)狀），而積分調(diào)整器的輸出則包含了（輸入偏差量的所有歷史）2-13簡述比例積分控制邏輯。答：比例部分能（快速響應(yīng)控制作用），積分部分則（終于消退穩(wěn)態(tài)偏差）。2-14微機(jī)控制的調(diào)速系統(tǒng)有什么特點(diǎn)答：（信號離散化，信息數(shù)字化）。2-15旋轉(zhuǎn)編碼器分為哪幾種各有什么特點(diǎn)答：肯定式編碼器：常用語檢測轉(zhuǎn)角信號，若需要轉(zhuǎn)速信號，應(yīng)對轉(zhuǎn)角微分。增量式編碼器：可直接檢測轉(zhuǎn)速信號。2-16數(shù)字測速辦法有哪些精度指標(biāo)答：（辨別率，測速誤差率）。2-17采納旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測速辦法有（M，T，M/T）。凹凸全2-18為什么積分需限幅答：若沒有積分限幅，積分項(xiàng)可能很大，將產(chǎn)生較大的退飽和超調(diào)。

2-19簡述帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性的特點(diǎn)。

答：電流負(fù)反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻KpKsR，導(dǎo)致當(dāng)Id=Idcr時(shí)，機(jī)械特性急劇下垂；比較電壓Ucom與給定電壓Un*作用全都，相當(dāng)于把抱負(fù)空載轉(zhuǎn)速提高到n0`=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(1+K))。

二、公式和特性

1.整流電壓平均值：Ud0=(m/π)Umsin(m/π)cosα（Um/m_單相全

波/三相半波/三相全波_√2U2/√2U2/√6U2/2/3/6）

調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性方程：n=(Ud0-IdR)/Ce

3.晶閘管整流器最大失控時(shí)光：Tsmax=1/mf

4.調(diào)速范圍定義式：D=nmax/nmin

5.靜差率定義式：s=△n/n

6.閉環(huán)靜特性與開環(huán)靜特性：ncl=(Ud0cl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K))nop=(Ud0op-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce

7.調(diào)速范圍，靜差率和額定速降之間的關(guān)系式（開環(huán)和閉環(huán)）：D_=(nN/△n_)(s/(1-s))（△ncl=△nop/(1+K)）8.轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的K定義式及表達(dá)式：K=KpKsα/Ce9.臨界開環(huán)放大倍數(shù)Kcr=(Tm(Tl+Ts)+Ts^2)/(TlTs)δT|高速—>δM|11.延續(xù)式PI算式：u(t)=Kpe(t)+(1/τ)∫(0_t)e(t)dt12.位置式PI算式：u(k)=Kpe(k)+(Tsam/τ)∑(i=0_k)e(i)13.增量式PI算式：△u(k)=u(k)-u(k-1)=Kp(e(k)-e(k-1))+(Tsam/τ)e(k)調(diào)速-系統(tǒng)原理圖：2.（無制動(dòng)和有制動(dòng)）直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)-電路原理圖：3.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：4.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：5.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)-動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：6.帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.有制動(dòng)電流通路的不行逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)各工作狀態(tài)下的電壓和電流波形：2.帶電流截止負(fù)反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-靜特性：

第3章

三、思量題

3-1在恒流起動(dòng)過程中，電樞電流能否達(dá)到最大值Idm為什么

答：不能。由于恒流升速過程中，電流閉環(huán)調(diào)整的擾動(dòng)是電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢，是一個(gè)線性漸增的斜坡擾動(dòng)量，而電流閉環(huán)采納的PI調(diào)整器對斜坡擾動(dòng)無法消退靜差，故Id略低于Idm。

3-2因?yàn)闄C(jī)械緣由，造成轉(zhuǎn)軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。（未驗(yàn)證）

答：電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當(dāng)大，從而使ASR快速達(dá)到飽和，又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速因?yàn)檗D(zhuǎn)軸堵死無法提升，故ACR無法退飽和，因此系統(tǒng)處于ASR飽和狀態(tài)。

3-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓Un*不變，增強(qiáng)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)α，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un和實(shí)際轉(zhuǎn)速n是增強(qiáng)、減小還是不變（已驗(yàn)證）答：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α增強(qiáng)，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un增強(qiáng)，給定電壓Un*，則轉(zhuǎn)速偏差電壓減小，則ASR給定電壓Ui*減小，則控制電壓Uc減小，則轉(zhuǎn)速n減?。晦D(zhuǎn)速n減小，則轉(zhuǎn)速反饋電壓Un減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速反饋電壓Un不變，且實(shí)際轉(zhuǎn)速n減小。

3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，碰到下列狀況會(huì)浮現(xiàn)什么現(xiàn)象（未通過驗(yàn)證，

求姐）（1）電流反饋極性接反。（2）轉(zhuǎn)速極性接反。

答：（1）因?yàn)殡娏鳝h(huán)的正反饋?zhàn)饔?，電樞電流將持續(xù)升高，轉(zhuǎn)速升高飛速，電動(dòng)機(jī)飛車。（2）因?yàn)檗D(zhuǎn)速環(huán)的正反饋?zhàn)饔?，ACR無法退飽和，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)恒流升高。

3-5某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、均采納PI調(diào)整器，ACR調(diào)試中怎樣才干做到Uim*=6V時(shí)，Idm=20A；如欲使Un*=10V時(shí)，n=1000rpm，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)

答：（1）調(diào)整電流反饋系數(shù)β=；（2）調(diào)整轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=。

3-6在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若要轉(zhuǎn)變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)整什么參數(shù)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速調(diào)整器的放大倍數(shù)Kn行不可（==|||）轉(zhuǎn)變電力電子變換器的放大倍數(shù)Ks行不可轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α行不可若要轉(zhuǎn)變電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)中的什么參數(shù)

答：通?？梢哉{(diào)整給定電壓。轉(zhuǎn)變Kn和Ks都不可，由于轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對前向通道內(nèi)的階躍擾動(dòng)均有能力克服。也可以轉(zhuǎn)變?chǔ)?，但目的通常是為了獲得更抱負(fù)的機(jī)械特性。若要轉(zhuǎn)變堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)整電流反饋系數(shù)β。3-7轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)調(diào)整器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少為什么

答：輸入偏差電壓皆是零。由于系統(tǒng)無靜差。則ASR輸出電壓Ui*=Ui=βId=βIdL；ACR輸出電壓Uc=Ud0/Ks=見P62。

3-8在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若速度調(diào)整器改為比例調(diào)整器，或電流調(diào)整器改為比例調(diào)整器，對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響如何

答：速度調(diào)整器對階躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/（1+Kn），或電流調(diào)整器對階躍擾動(dòng)的靜差由0變?yōu)?/（1+Kc），而對斜坡擾動(dòng)的靜差變得更大。3-9從下述五個(gè)方面來比較轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：（1）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。（2）動(dòng)態(tài)限流性能。（3）起動(dòng)的迅速性。（4）抗負(fù)載擾動(dòng)的性能。（5）抗電源電壓波動(dòng)的性能。答：3-10按照ASR和ACR的作用，回答（均為PIR）（已驗(yàn)證）：（1）雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行中，假如電流反饋信號線斷開，系統(tǒng)仍能正常工作嗎（2）雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，若電動(dòng)機(jī)驟然失磁，終于電動(dòng)機(jī)會(huì)飛車嗎答：（1）穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速不變，電流減小。（2）不會(huì)飛車，而是停轉(zhuǎn)。

一、可以作為填空題或簡答題的

3-1為了實(shí)現(xiàn)（電流的實(shí)時(shí)控制和迅速尾隨），希翼電流調(diào)整器（不要）進(jìn)入飽和狀態(tài)，因此，對于靜特性來說，惟獨(dú)（轉(zhuǎn)速調(diào)整器的飽和與不飽和兩種狀況）。

3-2當(dāng)兩個(gè)調(diào)整器都不飽和且穩(wěn)態(tài)時(shí)，它們的輸入偏差電壓分離為（0）。

3-3當(dāng)ASR輸出（達(dá)到限幅值Uim*），轉(zhuǎn)速外環(huán)呈（開環(huán)狀態(tài)），轉(zhuǎn)速變化對轉(zhuǎn)速環(huán)（不會(huì)）產(chǎn)生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)（電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)整系統(tǒng)）。穩(wěn)態(tài)時(shí)，Id（=）Idm。

3-4電流限幅值Idm取決于（電動(dòng)機(jī)的容許過載能力和系統(tǒng)要求的最大加速度）。

3-5簡述采納兩個(gè)PI調(diào)整器分離形成內(nèi)外閉環(huán)的效果。答：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，此時(shí)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要調(diào)整作用。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到Idm時(shí)，對應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)整器為飽和輸出Uim*，此時(shí)電流調(diào)整器起主要調(diào)整作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，起到過電流的自動(dòng)

庇護(hù)作用。

3-6簡述ASR的退飽和條件。答：當(dāng)ASR處于飽和狀態(tài)時(shí)，若實(shí)際轉(zhuǎn)速大于給定轉(zhuǎn)速，則反饋電壓大于給定電壓，使偏差電壓小于零，則ASR反向積分，從而退飽和，返回線性調(diào)整狀態(tài)。3-7簡述轉(zhuǎn)速電流負(fù)反饋控制電流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程。633-8簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程的特點(diǎn)。（飽和非線性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；及時(shí)間最優(yōu)控制）

3-9雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能主要包括（抗負(fù)載擾動(dòng)；抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)）。3-10簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)整器的作用。答：作為主導(dǎo)調(diào)整器，在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，使轉(zhuǎn)速迅速尾隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)減小轉(zhuǎn)速誤差，采納PIR可實(shí)現(xiàn)無靜差。對負(fù)載變化其抗擾作用。其輸出限幅值打算電動(dòng)機(jī)允許最大電流。

3-11簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中電流調(diào)整器的作用。答：作為內(nèi)環(huán)調(diào)整器，在轉(zhuǎn)速調(diào)整過程中，使電流緊緊尾隨給定電流變化。對電網(wǎng)電壓波動(dòng)起準(zhǔn)時(shí)抗擾作用。在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中，保證獲得電動(dòng)機(jī)最大允許電流，從而加快動(dòng)態(tài)過程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載或堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流最大值，起迅速的自動(dòng)庇護(hù)作用。一旦故障消逝，系統(tǒng)立刻自動(dòng)恢復(fù)正常。

二、公式和特性

穩(wěn)態(tài)時(shí)：Un*=Un=αn=αn0Ui*=Ui=βId=βIdLUc=Ud0/Ks=(Cen+IdR)/Ks=(Ce(Un*/α)+IdR)/Ks

2.轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：α=Un*m/nm

3.電流反饋系數(shù)：β=Ui*m/Idm1.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：2.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：3.轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)-動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖：1.時(shí)光最優(yōu)的抱負(fù)過渡過程：2.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性：

第4章

一、可以作為填空題或簡答題的

4-1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，電樞電壓瞬時(shí)值（）零，是（正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓），故（電流也是交變的），稱為（高頻微振電流），其平均值為（），不能產(chǎn)生（平均轉(zhuǎn)矩）。

4-2高頻微振電流對電機(jī)有何影響答：消退電機(jī)正反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起動(dòng)力潤滑作用。同時(shí)也增大了電機(jī)的損耗。

二、公式和特性

1.雙極式控制可逆PWM變換器輸出電壓平均值：Ud=(2ton/T-1)Us1.調(diào)速系統(tǒng)四象限運(yùn)行-暗示圖：

2.橋式可逆PWM變換器電路-原理圖：

3.橋式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)主電路-原理圖：

第5章

5-1對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大電機(jī)機(jī)械特性越軟調(diào)速范圍越大嗎

答：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí)，一般籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速時(shí)的穩(wěn)定工作范圍為0（旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型）轉(zhuǎn)速為（）。

6-15旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系的優(yōu)點(diǎn)在于（增強(qiáng)了一個(gè)輸入量ω1，提高了系統(tǒng)控制的自由度）。二、公式和特性1.異步電動(dòng)機(jī)三相動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：磁鏈方程+電壓方程+轉(zhuǎn)矩方程+運(yùn)動(dòng)方程+約束條件：

習(xí)題解答（供參考）

習(xí)題二

系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000~100minr，要求靜差率s=2%，那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是多少解：10000.02(100.98)2.04(1)nnsnrpmDs?==??=-

系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為2.04rpm。

某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為0max1500minnr=，最低轉(zhuǎn)速特性為0min150minnr=，帶額定負(fù)載時(shí)的速度降臨15minNnr?=，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降不變，試問系統(tǒng)能夠達(dá)到的調(diào)速范圍有多大系統(tǒng)允許的靜差率是多少

解：1）調(diào)速范圍maxminDnn=(均指額定負(fù)載狀況下）

max0max1500151485Nnnn=-?=-=

min0min15015135Nnnn=-?=-=

maxmin148513511Dnn===

2)靜差率01515010%Nsnn=?==

直流電動(dòng)機(jī)為PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=Ω。相控整流器內(nèi)阻Rrec=Ω。采納降壓調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求s=20%時(shí)，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。假如s=30%時(shí)，則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少解：()(2203780.023)14300.1478NNaNCeUIRnVrpm=-=-?=

378(0.0230.022)0.1478115NnIRrpm?==?+=

(1)]14300.2[115(10.2)]3.1NDnSns=?-=??-=

[(1)]14300.3[115(10.3)]5.33NDnSns=?-=??-=

某龍門刨床工作臺采納V-M調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動(dòng)機(jī)60,220,305,1000minNNNNPkWUVIAnr====，主電路總電阻R=Ω,Ce=?min/r,求：

（1）當(dāng)電流延續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降臨Nn?為多少

（2）開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性延續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率NS多少

（3）若要滿足D=20,s≤5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降臨Nn?又為多少

解：(1)3050.180.2274.5/minNNnIRCer?=?=?=(2)0274.5(1000274.5)21.5%NNSnn=?=+=

(3)[(1)]10000.05[200.95]2.63/minNnnSDsr?=-=??=

有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，已知給定電壓*8.8uUV=、比例調(diào)整器放

大系數(shù)2PK=、晶閘管裝置放大系數(shù)15SK=、反饋系數(shù)γ=。求：（1）輸出電壓dU；（2）若把反饋線斷開，dU為何值開環(huán)時(shí)的輸出電壓是閉環(huán)是的多少倍（3）若把反饋系數(shù)減至

γ=，當(dāng)保持同樣的輸出電壓時(shí)，給定電壓*uU應(yīng)為多少

解：（1）*(1)2158.8(12150.7)12dpsupsUKKUKKVγ=+=??+??=

(2)8.8215264dUV=??=,開環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的22倍(3)*(1)12(12150.35)(215)4.6udpspsUUKKKKVγ=+=?+???=

某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1500r/min~150r/min，要求系統(tǒng)的靜差率5%s≤，那么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少假如開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100r/min，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大

解：1）()snsnDNN-?=1/

1015002%/98%Nn=???

15002%/98%103.06/minNnr?=??=

2）()

7.31106.3/1001/=-=-??=clopnnK

某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為8r/min，假如將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30，它的速降為多少在同樣靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少倍解：()()12881511=?+=?+=?clopnKn

假如將開環(huán)放大倍數(shù)提高到30,則速降為：()()rpmKnnopcl13.4301/1281/=+=+?=?

在同樣靜差率要求下，D可以擴(kuò)大937.1/21=??clclnn倍

有一V-M調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù)PN=,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500r/min，電樞電阻Ra=Ω，電樞回路電抗器電阻RL=Ω，整流裝置內(nèi)阻Rrec=Ω,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=35。要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍D=20，靜差率S=Ω不符合要求，取需加電流反饋放大器

因?yàn)樾枰臋z測電阻值大，說明要求的電流信號值也大。要同時(shí)滿足檢測電阻小和電流信號大的要求，則必需采納放大器，對電流信號舉行放大。為此，

取1.1sR=Ω，則151.116.5comdcrsUIRV=?=?=

（3）當(dāng)dcrdII>時(shí)，有

()[]()()[]()[]

()()()[]()()()[]

KCIRKKKRKCUKUKKKCRIKCUIRKKKKCUKKnedsispecominspedecomdsispensp++-++=+-+--+=1/1/1/1/1/**當(dāng)n=0時(shí)，

()()()**//dblpsnicompsisnicomisIKKUKURKKKRUKUKR=++≈+

()()251516.5/1.115/22.513.51.36iiiKKK=+?=-=

在題的系統(tǒng)中，若主電路電感L=50mH，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪慣量22GD=1.6Nm，整流裝置采納三相零式電路，試推斷按題2-9要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行如要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，允許的最大開環(huán)放大系數(shù)是多少

解：mHL50=，226.1NmGD=，3.3R∑=Ω，0.134/eCVrpm=

()()

2/0.05/3.30.015/3751.63.3/3750.1340.13430/3.145.28/64.330.0820.00333lmemsTLRs

TGDRCCs

Ts∑∑=====????===

()()222/0.0820.0150.003330.00333/0.0151*0.003330.00150.00333/0.0000498330.52lmlsssKTTTTTT????相沖突，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，K最大為。有一個(gè)晶閘-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動(dòng)機(jī)：kWPN8.2=，VUN220=，AIN6.15=，1500=Nnr/min，aR=Ω，整流裝置內(nèi)阻recR=1Ω,電樞回路電抗器電阻LR=Ω，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)35=sK。

(1)系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍30=D時(shí)的靜差率s值。

(2)當(dāng)30=D，%10=s時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。

(3)如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求30=D，%10=s，在VUn

10*=時(shí)NdII=，

Nnn=，計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)α和放大器放大系數(shù)pK。

解：

()rVCemin/1311.01500/5.16.15220=?-=

（1）

()min0min/15.63.3/0.1311392.68/min

1500/3050

/392.68/392.685088.7%

opNeopnIRCrnsnn∑?=?=?====??=+=

（2）()

min

/56.59.0/550/1.0rnnn==?+??=

（3）()()??

???=+-+=∑espedenspCKKKKCIRKCUKKn/1/1/*α()()()()

()?????=-=-??=+-+=∑5.52156.5/48.2971/1/6.151/1500*clopeenspnnKKCRKCUKK旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024，倍頻系數(shù)4，高頻時(shí)鐘脈沖頻率MHz1f0=，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)均采納16位計(jì)數(shù)器，M法測速時(shí)光為，求轉(zhuǎn)速min/r1500n=和min/r150n=時(shí)的測速辨別率和誤差率最大值。

解：

（1）M法：辨別率min/465.101

.0410246060rZTQc=??==最大誤差率：→=c

ZTMn160min/1500rn=時(shí)，102460

01.0102441500601=???==cnZTMmin/150rn=時(shí)，4.10260

01.010*********=???==cnZTMmin/1500r時(shí)，%098.0%10010241%1001%1max=?=?=

Mδmin/150r時(shí)，%98.0%1004

.1021%1001%1max=?=?=Mδ

可見M法適合高速。

（2）T法：

辨別率：

min/1500rn=時(shí)，min/1711500

41025101601500410246062

02rZnfZnQ=??-????=-=min/150rn=時(shí)，min/55.1150

4102410160150410246062

02rZnfZnQ=??-????=-=最大誤差率：2

060ZMfn=，ZnfM0260=，當(dāng)min/1500rn=時(shí)，77.91500

4102410606

2=???=M當(dāng)min/150rn=時(shí)，7.97150

4102410606

2=???=Mmin/1500rn=時(shí)，%4.11%100177.91%1001

1

%2max=?-=?-=Mδmin/150rn=時(shí)，%1%1001

7.971%10011%2max=?-=?-=

Mδ可見T法適合低速

習(xí)題三

雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的ASR和ACR均為PI調(diào)整器，設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓*nmU=15V，Nn=1500r/min，NI=20A，電流過載倍數(shù)為2，電樞回路總電阻R=2Ω，

sK=20，eC=·min/r，求：（1）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在*nU=5V，dLI=10A時(shí)，系統(tǒng)的n、nU、*

iU、iU和cU各為多少（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大而堵轉(zhuǎn)時(shí)，*iU和cU各為多少

解：(1)

***

**0*/15/15000.01/55,5000.01/150.375/400.375*103.750.127*50010*24.17520500,5,3.75,nmNn

nimdmidi

ddL

eNdLCsssniicUnVrpmVrpm

UVUVnrpmVrpm

UVVAIA

UIVUUEIRCnIRUVKKKnrpmUVUUVUααββ==============+++=

========當(dāng)轉(zhuǎn)速即4.175v=

（2）堵轉(zhuǎn)時(shí)，VIUdmi15*==β，

()040*2420

edddmcsssCnIRUIRUVKKK+=====在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)整器ASR，ACR均采納PI調(diào)整器。已知參數(shù)：電動(dòng)機(jī)：NP=，NU=220V，NI=20A，Nn=1000r/min,電樞回路總電阻R=Ω,設(shè)cmimnmUUU==**=8V，電樞回路最大電流dmI=40A,電力電子變換器的放大系數(shù)sK=40。試求：

（1）電流反饋系數(shù)β和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。

（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的,0dUciiUUU,,*值。

解:1）**880.2/0.008/401000imnmdmNUVUVVAVrpmIAnrpm

βα======2)040*1.560ddleNdlUEIRCnIRAV∑∑=+=+=Ω=

這時(shí)：

*8,0nnUVU==，ASR處于飽和，輸出最大電流給定值。

*8,8,iiUVUV==060401.5CdSUUKV===

在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)整器ASR，ACR均采納PI調(diào)整器。當(dāng)ASR輸出達(dá)到*imU

=8V時(shí)，主電路電流達(dá)到最大電流80A。當(dāng)負(fù)載電流由40A增強(qiáng)到70A時(shí)，試問：（1）*iU應(yīng)如何變化（2）cU應(yīng)如何變化（3）cU值由哪些條件打算

解:1)*80.1/80imdmUVVAIA

β===

因此當(dāng)電流從40A?70A時(shí)，*iU應(yīng)從4V?7V變化。

2)CU要有所增強(qiáng)。

3)CU取決于電機(jī)速度和負(fù)載大小。由于0ddleNdlUEIRCnIR∑∑=+=+()0eddcss

CnIRUUKK+==某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型I型系統(tǒng)。已知時(shí)光常數(shù)T=,要求階躍響應(yīng)超調(diào)量σ≤10％。

（1）系統(tǒng)的開環(huán)增益。

（2）計(jì)算過渡過程時(shí)光st和升高時(shí)光rt；

（3）繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。假如要求升高時(shí)光rt?==電力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件：忽視反電勢的影響的近似條件：

可見滿足近似等效條件，電流調(diào)整器的實(shí)現(xiàn)：選040RK=,則：

00.224408.96iiRKRKK==?=,取9K.

由此33000/0.012/(910)1.334/40.0025/40100.25iiiiiCRF

CTRFτμμ==?===??=

（3）速度調(diào)整器設(shè)計(jì)

確定時(shí)光常數(shù)：

a)電流環(huán)等效時(shí)光常數(shù)1/IK:由于0.5IiKT∑=

則1/220.005830.01166IiKTs∑==?=

b)0.015onTs=

c)1/0.011660.0150.02666nIonTKTs∑=+=+=

速度調(diào)整器結(jié)構(gòu)確定：

根據(jù)無靜差的要求，應(yīng)選用PI調(diào)整器，

(1)()nnASRnKsWss

ττ+=,速度調(diào)整器參數(shù)確定：,5,0.1333nnnnhThhTsττ∑∑====取

2

222216168.822250.02666

(1)60.02360.1960.126.942250.010.180.02666NnemnnhKshThCTKhRTβα-∑∑+===??+???===????校驗(yàn)等效條件：

11/168.820.133322.5cnNNnKKsωωτ-===?=

11)40.43)25.2cncnasbsωω--==>==>

可見滿足近似等效條件。

轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)(空載Z=0）max*3080.180.02666%2*()()281.2%1.10.19610000.1211.23%10%

nNnbmTCnzCnTσλ∑???=-=?????=>轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果表明，上述設(shè)計(jì)不符合要求。因此需重新設(shè)計(jì)。

查表，應(yīng)取小一些的h，選h=3舉行設(shè)計(jì)。

按h=3，速度調(diào)整器參數(shù)確定如下：0.07998nnhTsτ∑==

2222(1)/24/(290.02666)312.656(1)/240.02360.1960.12/(230.010.180.02666)7.6

NnnemnKhhTs

KhCThRTβα-∑∑=+=??==+=???????=校驗(yàn)等效條件：11/312.6560.0799825cnNNnKKsωωτ-===?=

1/21/211/21/21)1/3(/)1/3(85.76/0.00583)40.43)1/3(/)1/3(85.76/0.015)25.2Iicn

IoncnaKTsbKTsωω-∑-==>==>

可見滿足近似等效條件。

轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)：

272.2%1.1(3080.18/0.1961000)(0.02666/0.12)9.97%10%nσ=??????==?=

可見滿足近似等效條件。

電流調(diào)整器的實(shí)現(xiàn)：選R0=40K，則

00.8994035.96iiRKR=?=?=取36K

33000/0.031/36100.864/40.002/40100.2iiiiiCTRF

CTRfμμ==?===??=

速度調(diào)整器設(shè)計(jì)

確定時(shí)光常數(shù)：

a)電流環(huán)等效時(shí)光常數(shù)1/KI：由于KIT∑i=則1/KI=2T∑i=2*=

b)b)Ton=

c)c)T∑n=1/KI+Ton=+=

速度調(diào)整器結(jié)構(gòu)確定：

根據(jù)無靜差的要求，應(yīng)選用PI調(diào)整器，

WASR(s)=Kn(τns+1)/τns

速度調(diào)整器參數(shù)確定：

τn=hT∑n，選h=5，則τn=hT∑n=,

KN=(h+1)/（2h2T2∑n）=6/2*25*=s-2

Kn=(h+1)βCeTm/（2hαRT∑n）=6***2*5***=

校驗(yàn)等效條件：ωcn=KN/ω1=KNτn=*=s-2

a)1/3(KI/T∑i)1/2=1/31/2=>ωcn

b)1/3(KI/Ton)1/2=1/31/2=>ωcn

可見滿足近似等效條件。

速度調(diào)整器的實(shí)現(xiàn)：選R0=40K，則Rn=Kn*R0=*40=420K

由此Cn=τn/Rn=420*103=μF取μFC0n=4T0n/R0=4*40*103=2μF

2)電流環(huán)的截止頻率是：ωci=KI=s

-1速度環(huán)的截止頻率是：ωcn=s-2

從電流環(huán)和速度環(huán)的截止頻率可以看出，電流環(huán)比速度環(huán)要快，在保證每個(gè)環(huán)都穩(wěn)定的狀況下，再求系統(tǒng)的迅速性，充分體現(xiàn)了多環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

在一個(gè)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)V-M系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)整器ASR，電流調(diào)整器ACR均采納PI調(diào)整器。

（1）在此系統(tǒng)中,當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號最大值Unm*

=15V時(shí),n=nN=1500r/min;電流給定信號最大值Uim*=10V時(shí),允許最大電流Idm=30A,電樞回路總電阻R=2Ω,晶閘管裝置的放大倍數(shù)Ks=30,電動(dòng)機(jī)額定電流IN=20A,電動(dòng)勢系數(shù)Ce=·min/r?，F(xiàn)系統(tǒng)在Un*=5V,Idl=20A時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行。求此時(shí)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n=ACR的輸出電壓Uc=

（2）當(dāng)系統(tǒng)在上述狀況下運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)驟然失磁(Φ=0),系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象試分析并說明之。若系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來,則穩(wěn)定后n=Un=Ui*=Ui=Id=Uc=

（3）該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì),且按Mrmin準(zhǔn)則挑選參數(shù),取中頻寬h=5,已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)光常數(shù)T∑n=,求轉(zhuǎn)速環(huán)在尾隨給定作用下的開環(huán)傳遞函數(shù),并計(jì)算出放大系數(shù)及各時(shí)

間常數(shù)。

（4）該系統(tǒng)由空載(dLI=0)突加額定負(fù)載時(shí),電流dI和轉(zhuǎn)速n的動(dòng)態(tài)過程波形是怎樣的已知機(jī)電時(shí)光常數(shù)mT=,計(jì)算其最大動(dòng)態(tài)速降maxn?和恢復(fù)時(shí)光vt。

1)α=U*nm/nN=15/1500=Vmin/r

β=U*im/Idm=10/30=V/A

U*n=5V，n=U*n/α=5/=500r/min

Uc=Ud0/Ks=(E+IdR∑)/Ks=(Cen+IdLlR∑)/Ks=*500+20*2)/30=V

2)在上述穩(wěn)定運(yùn)行狀況下，電動(dòng)機(jī)驟然失磁（Φ=0）則電動(dòng)機(jī)無電動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速快速下降到零，轉(zhuǎn)速調(diào)整器很快達(dá)到飽和，要求整流裝置輸出最大電流Idm。因此，系統(tǒng)穩(wěn)定后，n=0，Un=0

U*i=U*im=10，Ui=U*i=10

Id=Idm=30A

Uc=Ud0/Ks=(E+I