直流自动控制系统B卷谭树彬(2)

课程名称:直流自动控制系统1东北大学继续教育学院直流自动控制系统试卷（作业考核线上）B卷学习中心：院校学号：姓名（共3页）总分题号一二三四五六七八九十得分第一题（15分）有一V-M调速系统，电动机参数为nom2.5kWP，nom220VU，nom15AI，nom1500r/minn，a2R；整流装置内阻rec1R，触发整流装置的放大倍数s30K。要求调速范围D＝20，静差率S10%，试求1.计算开环系统的静态速降opn；（3分）2.计算调速要求所允许的静态速降cln；（3分）3.采用负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图；（3分）4.调整该系统，使*n20VU时转速1000r/minn，此时转速反馈系数应为多少（可认为*nnUU）？（3分）5.计算所需放大器的放大倍数。（3分）课程名称:直流自动控制系统2第二题（20分）某调速系统如下图所示，已知数据为：电动机参数为nom30kWP，nom220VU，nom157.8AI，nom1000r/minn，a0.1R；整流装置内阻rec0.3R，触发整流装置的放大倍数s40K；最大给定电压*nm12VU，当主电路电流最大时，整定im45VU。系统的设计指标为：D=20，S=10%，1.5dbLnomII，1.1dcrnomII。1.画出系统的静态结构图；（4分）2.计算转速反馈系数；（3分）3.计算放大器放大倍数；（4分）4.计算电流反馈系数；（3分）5.当020kR时，求1R的数值；（3分）6.计算稳压管的击穿电压comU。（3分）课程名称:直流自动控制系统3解：1）2）当*nm12VU时，nom1000r/minnn代入nUn120.012Vmin/r1000nnomUn3）nomnoma220157.80.10.204Vmin/r1000enomUIRCnnomop(0.10.3)157.8309.41r/minΦ0.204eRInC由nomcl(1)SnDnS，得nomcl0.110001005.56r/min(1)20(10.1)18SnnDSopcl309.411154.655.56nKnpseKKKCpsΦ54.650.20423.23400.012eKCKK4）当45imUV时，则有所以450.191.51.5157.8imimdbLnomUUIIV/A5）110023.2320464.6kppRKRKRR6）0.191.10.0841.1157.832.98comdcrnomUIIV课程名称:直流自动控制系统4解：(1)用P调节器校正时，调节器传递函数为()ppWsK需近似处理后才能校正成为二阶典型系统11111TsTs则校正后系统开环传递函数为11234()(1)(1)(1)(1)pKKKWsTsTsTsTssTs式中，11/pKKKT，2340.060.0080.0020.07TTTTs为使%5%，取二阶工程最佳参数12KT，因此1110.431.542220.07pTKKKKT调节时间660.070.42stTs(2)用I调节器校正时，调节器传递函数为1()IiWss(也可以写成()iIKWss)按二阶典型系统校正，校正后开环传递函数为11()1(1)iKKWssTssTs第三题（20分）设控制对象的传递函数为11234()(1)(1)(1)(1)objKWsTsTsTsTs式中，12K；10.4Ts；20.08Ts；30.015Ts；40.005Ts。要求阶跃输入时系统超调量%5%。分别用P、I、PI和PID调节器将系统校正成二阶典型系统，试设计各调节器参数（可不作近似条件的验证）。（20分）课程名称:直流自动控制系统5式中，1iKK，12340.5TTTTTs。按%5%，可取112iKKT，所以12220.52iKTs调节时间660.53stTss。(3)用PI调节器校正时，调节器传递函数为11()iPIpisWsKs取110.43Ts，并将2T，3T，4T看成小时间常数，令2340.060.0080.0020.07TTTTsSsS则按二阶典型系统校正时系统开环函数为1111(1)()(1)(1)(1)piKsKKWssTsTssTs同样，取1112piKKKT，则110.431.542220.07piKKT调节时间660.070.42stTss。(4)用PID调节器校正时，其传递函数为12(1)(1)()PIDssWss取110.43Ts，220.06Ts，令340.0080.0020.01TTTsSs，则按二阶典型系统校正后系统开环传递函数为12112(1)(1)()(1)(1)(1)(1)ssKKWssTsTsTssTs同样，取112KKT，则12220.010.04KTss调节时间660.010.06stTss。课程名称:直流自动控制系统6比较采用不同调节器的ts，可知采用PID调节器调节时间最短，效果最好；采用I调节器调节时间最长，效果最差；采用P调节器和PI调节器虽然有相同的调节时间，但采用P调节器时，系统是有差系统，因此两者的稳态性能是截然不同的。（1）计算带40%额定负载启动到额定转速时的超调量和启动时间。参考答案(1)电流环小时间常数为00.00170.0020.0037isiTTTs电流调节器ACR的传递函数为第四题（45分）某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，变流装置采用三相全控桥式整流电路，已知如下数据：直流电动机：220nomUV，624nomIA，750/minnomnr,0.278eC,1.5I;变流装置：38sK，0.0017sTs;电枢回路总电阻：0.05R;时间常数：10.06Ts，0.08mTs;电流反馈:0.008/(5/)nomVAVI，00.002iTs转速反馈：0.013min/(10/)nomVrVn，0.005onTs设计要求：1.电流环按二阶典型系统设计（取工程最佳参数12KT），请计算电流调节器参数（不要求计算电阻电容值）；（20分）2.转速环按对称三阶系统设计（取对称最佳参数4h，/%88.5%mcZ），请计算转速调节器参数（不要求计算电阻电容值）；（20分）3.计算带20%额定负载启动到额定转速时的超调量和启动时间。（5分）课程名称:直流自动控制系统71()nASRpnnsWsKs电流环开环放大倍数：11135.1220.0037IiKT电流调节器参数选择为积分时间常数：10.06iTs比例放大系数：110.050.06.1.3322380.0080.0037ipiIssiRRTKKKKT选择ACR输入电阻020Rk则ACR的反馈电阻和电容可计数如下：01.332026.6ipiRKRk，实取27iRk30.062.226.610iiiCFR滤波电容为0030440.0020.42010iiTCFR近似条件校验：电流环截止频率：1135.1ciIKs1011180.830.00170.002sisTT所以013cisiTT满足近似条件（2）转速环小时间常数为0220.00370.0050.0124ninTTTs转速调节器ASR的传递函数为1()iACRpiisWsKs按对称三阶系统设计，取对称最佳参数4h，则转速环开环放大倍数：课程名称:直流自动控制系统82211813.0420.0124NnKhhT转速调节器参数选择为积分时间常数：40.01240.0496nnhTs比例放大系数：0.04960.0080.2780.08813.011.040.0130.05nempnNCTKKR对近似条件进行如下校验：转速环的截止频率为11140.320.0124cnnshT电流环传递函数简化条件（13IcniKK）12111163.7332320.0037IiiKsKK满足近似处理条件。转速环小时间常数近似处理条件（0132cninTT）101154.832320.00370.005cninsTT满足近似处理条件。选择ASR输入电阻020Rk则ASR的反馈电阻和电容可计数如下：011.0420220.8npnRKRk，实取230nRk30.04960.2123010nnnCFR滤波电容为0030440.00512010nnTCFR（3）转速环按对称三阶系统设计，取对称最佳参数4h，/%88.5%mcZ，基值为：220.050.012422(0.4)21.138.270.2780.08nInomemTRTZNKITCT所以，带40%额定负载启动到额定转速时的超调量为：课程名称:直流自动控制系统988.5%88.5%38.27%4.51%750nomZn启动时间：0.2780.087500.49(0.4)0.051.1624emnomstInomCTntsRI