电力拖动控制系统第三章习题答案.doc
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1、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,=0.127Vmin/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。已知参数:电动机:=3.7kW, =220V, =20A, =1000 r/min ,电枢回路总电阻=1.5,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
2、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输出达到 =8V时,主电路电流达到最大电流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 某反馈控制系统已校正成典型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
3、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, 则K=?,=?解:取(1) 系统开环增益:(2) 上升时间过度过程时间:(3)L6.9如要求,查表3-1则应取 , 这时,超调量=16.3%。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, 则K0.5/T=50, 所以,积分调节器:。3.7有一个闭环系统,其控制对象的传递函数为,要求校正为典型
4、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,3.8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,已知电动机的额定数据为:kW , V , A , r/min , 电动势系数=0.196 Vmin/r , 主回路总电阻=0.18,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,电流反馈滤波时间常数=0.0025s,转速反馈滤波时间常数=0.015s。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
5、,Ucm =6.5V。系统的静、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)确定电流反馈系数(假设起动电流限制在以内)和转速反馈系数。(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
6、,, 电流调节器参数确定: ,。校验等效条件:可见满足近似等效条件,电流调节器的实现:选,则:,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:因为则 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表明,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表明,上述设计符合要求。速度调节器的实现:选,则,取31
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