电力拖动自动控制系统 课后习题答案{全,内含两份,阮毅,陈伯时}

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1gU的脉冲变窄而导致di反向时，Ug2变正，于是VT2导通，VT2导通，VT1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易得多了？答：生产机械要求电动机提供的最高转速maxn和最低转速minn之比叫做调速范围，用字母D表示，即：minmaxnnD负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落Nn与理想空载转速min0n之比，称为系统的静差率S,即：min0nnsN调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为：)1(snsnDNN由于在一定的Nn下，D越大，minn越小Nn又一定，则S变大。所以，如果不考虑D，则S的调节也就会容易，1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为min/1500max0rn，最低转速特性为min/150min0rn，带额定负载的速度降落min/15rnN，且不同转速下额定速降Nn不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多大？解1115150151500min0max0minmaxNNnnnnnnD%1015015min0nns1-5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(10%21500)1(101501500minmaxrSDSnnnnDN则2，7.31106.31001KKnnclop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8r/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/4813011511/1/11;;30;1512121221221121rnKKnnnKKnnKnKKKclclclclclcl）（）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94.111513011/1/112122121KKDDDDKKclclclcl）（）（1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速min/1500rn，开环转速降落min/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：min/75201500maxminrDnn，原系统在范围D=20，静差率为10%时，开环增益为：8.27133.82401min/5.31111clNopNopclnnKrKnn静差率10%时原系统的开环增益为：76.598.2776.59%522增加到将从所以系统的开环增益时，同理可得当KKs1-8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)1()1(*kCRIkCUkknedensp，由公式可以看出，当其它量均不变化时，n随着*nU的变化而变化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V-M调速系统，电动机参数为：min,/1500,5.12,220,2.2rnAIVUkWPNNNN电枢电阻2.1aR，整流装置内阻5.1recR，触发整流环节的放大倍数35SK。要求系统满足调速范围Ｄ＝20，静差率Ｓ≤10％。（１）计算开环系统的静态速降opn和调速要求所允许的闭环静态速降cln。min/33.8%1075minmin0rnnnnnnnnclclclclclcl则（２）调整该系统能参数，使当VUn15，NdII，Nnn，则转速负反馈系数应该是多少？（３）计算放大器所需的放大倍数。解：（１）电动机的电动势系数rVnRIUCNaNNemin/1367.015002.15.12220开环系统静态速降min/9.2461367.0)5.12.1(5.12rCRInedNop闭环静态速降min/33.8)1.01(201.01500)1(rSDsnnNcl闭环系统开环放大倍数64.28133.99.2461clopnnK（2）因为)1()1(*kCRIkCUkknedensp所以spkk=407.4288=eSpCKkK/=0.00961rVmin/（3）运算放大器的放大倍数64.111367.0/3500961.064.28/eSpCKKK１－１１在题１－１０的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流NdblII2，临界截止电流NdcrII2.1,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，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阻和比较电压各为多少？解：（1）AIINdbl255.1222AIINdcr155.122.12.1则ssdcrcomRRIU15)421()(*sspcomnspdblRKKRUUKKI0）式式）也可（由由431421(356.11)5.12.1()1515(356.1125ssRR得：SSscomndblRRRUUI151525)431()(*；5.146.1sRVRRIUssdcrcom5.225.11515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：9.0)5.12.1(3131'RRs可选0.5欧姆电流反馈放大系数：35.05.1'ssfiRRK新的比较电压：VRRIUssdcrcom5.85.01515'所以加上的电流反馈放大器的放大倍数为3１－１２某调速系统原理图如图所示，已知数据如下：电动机15.0min;/1000;94;220;18anNNNRrnAIVUKWPＰｎ＝18ＫＷ，Ｕｎ＝220Ｖ，In＝94Ａ，整流装置内阻3.0recR,触发整流环节的放大倍数40SK。最大给定电压VUnm15，当主电路电达到最大值时，整定电流反馈电压VUim10。设计指标：要求系统满足调速范围Ｄ＝20，静差率S≤10％，NdblII5.1，NdcrII1.1。试画出系统的静态结构框图，并计算：（１）转速反馈系数ａ。（２）调节器放大系数PK。（３）电阻1R的数值。（放大器的输入电阻KR200）（４）电阻2R的数值和稳压管ＶＳ的击穿电压值。解：(1)min/56.518/10009201.01000)1(rSDSnnNclrVnRIUCNaNNemin/20597.0100015.094220min/44.2052059.045.094rCRIneNop）取36(95.35156.54.2051clopnnK同1-10可得a=0.0145(2)）取13(8.122059.0/400145.095.35/eSpCKKK(3)kRKRp260201301（4）141945.15.1NdblIIA；4.103941.11.1NdcrIIA；当主电路电流最大即为dblI时，VUim10而当主电路电流为dcrI时，iU为：dcridblimIUIU33.71414.10310dbldcrimiIIUUV此时电流反馈起作用，稳压管的击穿电压vsU可根据iU确定取稍大值：VUvs4.7当主电路的电流增大到dblI时，为起到保护作用应使流过2R的电流2RI等于流过0R的电流，以使电机转速迅速降落。此时：75.020150*2RUInmRmA;47.375.04.71022RvsimIUURkΩ(取3.5kΩ)系统的静态结构框图１－１３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？（１）放大器的放大倍数Ｋｐ（２）供电电网电压（３）电枢电阻Ｒａ（４）电动机励磁电流（５）电压反馈系数a答：3）电枢电阻，４）电动机励磁电流，（５）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。１－１４有一个V-M系统,已知:电动机:（15分）15.0min;/1500;15;220;8.2aNNNNRrnAIVUKWP,Ra=1.5,整流装置内阻1recR,触发整流环节的放大倍数35SK。（15分）(1)系统开环工作时,试计算调速范围D=30时的静差率s值;(2)当D=30,%10S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,%10S,在,NNdnnnIIVU,,10*,计算转速负反馈系数a和放大器放大系数Kp;（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NNdnnnIIVU,,10*,并保持系统原来的开环放大系数Ｋ不变，试求在Ｄ＝30时的静差率。解：（１）rVnRIUCNaNNemin/131.015005.16.15220（原来多加了1）min/7.297131.0)5.11(6.15rCRInedNop%61.857.297507.297min0nns（２）当Ｄ＝30，Ｓ＝10％时计算系统允许的稳态速降min/56.5)1.01(301.0*1500)1(rSDSnnNcl（３）54.52156.57.2971clopnnK求取的方法同1-10可得=0.00652rVmin/）取30(16.30131.0/35*00652.054.52/eSpCKKK（4）改为电压负反馈有静差调速系统闭环转速降落为：min180.825178.6224.2132.05.16.15)54.521(131.016.15)()1(rCRIKCRIneaNerecNcl当调速D范围不变时静差率为：%78.35%1008.1803015008.18030NNNclnDnnDs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１－１５在题1-10的