習題解答（供參考）
習題二2.2 系統的調速範圍是1000~100，要求靜差率s=2%，那麼系統允許的靜差轉速降是多少？
解： 系統允許的靜態速降為。
2.3 某一調速系統，在額定負載下，最高轉速特性為，最低轉速特性為，帶額定負載時的速度降落，且在不同轉速下額定速降不變，試問系統能夠達到的調速範圍有多大？系統允許的靜差率是多少？
解：1）調速範圍 (均指額定負載情況下）
2) 靜差率
2.4 直流電動機為pn=74kw,un=220v，in=378a，nn=1430r/min，ra=0.023ω。
相控整流器內阻rrec=0.022ω。採用降壓調速。
當生產機械要求s=20%時，求系統的調速範圍。如果s=30%時，則系統的調速範圍又為多少？？
解：2.5 某龍門刨床工作台採用v-m調速系統。已知直流電動機，主電路總電阻r=0.18ω,ce=0.2vmin/r,求：
（1）當電流連續時，在額定負載下的轉速降落為多少？
（2）開環系統機械特性連續段在額定轉速時的靜差率多少？
（3）若要滿足d=20,s≤5%的要求，額定負載下的轉速降落又為多少?
解：(1)
(2)(3)2.6 有一閘流體穩壓電源，其穩態結構圖如圖所示，已知給定電壓、比例調節器放大係數、閘流體裝置放大係數、反饋係數γ=0.7。
求：（1）輸出電壓；（2）若把反饋線斷開，為何值？開環時的輸出電壓是閉環是的多少倍？
（3）若把反饋係數減至γ=0.35，當保持同樣的輸出電壓時，給定電壓應為多少？
解：（1）
2),開環輸出電壓是閉環的22倍
3) 2.7 某閉環調速系統的調速範圍是1500r/min~150r/min，要求系統的靜差率，那麼系統允許的靜態速降是多少？如果開環系統的靜態速降是100r/min，則閉環系統的開環放大倍數應有多大？
解： 1）
2）2.8 某閉環調速系統的開環放大倍數為15時，額定負載下電動機的速降為8 r/min，如果將開環放大倍數提高到30，它的速降為多少？在同樣靜差率要求下，調速範圍可以擴大多少倍？
解：如果將開環放大倍數提高到30, 則速降為：
在同樣靜差率要求下，d可以擴大倍
2.9 有一v-m調速系統：電動機引數pn=2.
2kw, un=220v, in=12.5a, nn=1500 r/min，電樞電阻ra=1.5ω，電樞迴路電抗器電阻rl=0.
8ω，整流裝置內阻rrec=1.0ω,觸發整流環節的放大倍數ks=35。要求系統滿足調速範圍d=20，靜差率s<=10%。
（1）計算開環系統的靜態速降δnop和調速要求所允許的閉環靜態速降δncl 。
（2）採用轉速負反饋組成閉環系統，試畫出系統的原理圖和靜態結構圖。
（3）調整該系統引數，使當un*=15v時，id=in，n=nn ，則轉速負反饋係數 α應該是多少？
（4）計算放大器所需的放大倍數。
解：（1）
所以，（2）（3）（4）
可以求得，
也可以用粗略演算法：
， ，2.10 在題2.9的轉速負反饋系統中增設電流截止環節，要求堵轉電流，臨界截止電流，應該選用多大的比較電壓和電流反饋取樣電阻？
要求電流反饋取樣電阻不超過主電路總電阻的1/3 ,如果做不到，需要增加電流反饋放大器，試畫出系統的原理圖和靜態結構圖，並計算電流反饋放大係數。這時電流反饋取樣電阻和比較電壓各為多少？
解：（1） ，
， （2）
由於需要的檢測電阻值大，說明要求的電流訊號值也大。要同時滿足檢測電阻小和電流訊號大的要求，則必須採用放大器，對電流訊號進行放大。為此，
取，則（3） 當時，有
當n=0時，
2.11在題2.9的系統中，若主電路電感l=50mh，系統運動部分的飛輪慣量，整流裝置採用三相零式電路，試判斷按題2-9要求設計的轉速負反饋系統能否穩定執行？
如要保證系統穩定執行，允許的最大開環放大係數是多少？
解： ，，，
可見與前面的k>35.955相矛盾，故系統不穩定。要使系統能夠穩定執行，k最大為30.52。
2.12 有乙個晶閘-電動機調速系統，已知：電動機：
，，， r/min， =1.5ω，整流裝置內阻=1ω, 電樞迴路電抗器電阻=0.8ω， 觸發整流環節的放大倍數。
(1)系統開環工作時，試計算調速範圍時的靜差率值。
(2)當，時，計算系統允許的穩態速降。
(3)如組成轉速負反饋有靜差調速系統，要求，，在時，，計算轉速負反饋係數和放大器放大係數。
解：（1）
（2）（3）
2.13旋轉編碼器光柵數1024，倍頻係數4，高頻時鐘脈衝頻率，旋轉編碼器輸出的脈衝個數和高頻時鐘脈衝個數均採用16位計數器，m法測速時間為0.01s，求轉速和時的測速解析度和誤差率最大值。
解：（1）m法：解析度
最大誤差率：
時， 時，
時， 時，
可見m法適合高速。
（2）t法：
解析度：
時， 時，
最大誤差率：，，
當時，當時，時， 時，
可見t法適合低速
習題三3.1雙閉環調速系統的asr和acr均為pi調節器，設系統最大給定電壓=15v，， =1500r/min， =20a，電流過載倍數為2，電樞迴路總電阻=2ω， =20， =0.127v·min/r，求：
（1）當系統穩定執行在=5v， =10a時，系統的、、、和各為多少？（2）當電動機負載過大而堵轉時，和各為多少？
解：(1)
（2）堵轉時，，
3.2 在轉速、電流雙閉環調速系統中，兩個調節器asr，acr均採用pi調節器。已知引數：
電動機： =3.7kw， =220v， =20a， =1000 r/min ,電樞迴路總電阻=1.
5ω,設=8v，電樞迴路最大電流=40a,電力電子變換器的放大係數=40。試求：
（1）電流反饋係數和轉速反饋係數。
（2）當電動機在最高轉速發生堵轉時的值。
解:1）
2)這時：
，asr處於飽和，輸出最大電流給定值。
3.3 在轉速、電流雙閉環調速系統中，調節器asr，acr均採用pi調節器。當asr輸出達到=8v時，主電路電流達到最大電流80a。
當負載電流由40a增加到70a時，試問：（1）應如何變化？（2）應如何變化？
（3）值由哪些條件決定？
解: 1)
因此當電流從40a70a時， 應從4v7v變化。
2) 要有所增加。
3) 取決於電機速度和負載大小。因為
3.5 某反饋控制系統已校正成典型i型系統。已知時間常數t=0.1s, 要求階躍響應超調量≤10％。
（1） 系統的開環增益。
（2） 計算過渡過程時間和上公升時間；
（3） 繪出開環對數幅頻特性。如果要求上公升時間<0.25s, 則k=?，％=?
解：取(1) 系統開環增益：
(2) 上公升時間
過度過程時間：
（3）如要求，查表3-1則應取 , 這時,超調量=16.3%。
3.6有乙個系統，其控制物件的傳遞函式為，要求設計乙個無靜差系統，在階躍輸入下系統超調量％≤5％（按線性系統考慮）。試對系統進行動態校正，決定調節器結構，並選擇其引數。
解：按典型型系統設計，選。
選i調節器，校正後系統的開環傳遞函式為，已選kt＝0.5, 則k＝0.5/t=50, 所以，積分調節器：。
3.7有乙個閉環系統，其控制物件的傳遞函式為，要求校正為典型ⅱ型系統，在階躍輸入下系統超調量％≤30％（按線性系統考慮）。試決定調節器結構，並選擇其引數。
解：應選擇pi調節器，，對照典型ⅱ型系統，，滿足設計要求。 這樣，
3.8在乙個由三相零式閘流體整流裝置供電的轉速、電流雙閉環調速系統中，已知電動機的額定資料為： kw , v , a , r/min , 電動勢係數=0.
196 v·min/r , 主迴路總電阻=0.18ω,觸發整流環節的放大倍數=35。電磁時間常數=0.
012s,機電時間常數=0.12s,電流反饋濾波時間常數=0.0025s,轉速反饋濾波時間常數=0.
015s。額定轉速時的給定電壓(un*)n =10v,調節器asr，acr飽和輸出電壓uim*=8v,ucm =6.5v。
系統的靜、動態指標為:穩態無靜差,調速範圍d=10,電流超調量≤5% ,空載起動到額定轉速時的轉速超調量≤10%。試求：
（1）確定電流反饋係數β(假設起動電流限制在以內)和轉速反饋係數α。
（2）試設計電流調節器acr,計算其引數ri, 、ci 、coi。畫出其電路圖,調節器輸入迴路電阻r0=40。
（3）設計轉速調節器asr,計算其引數rn 、cn 、con。(r0=40kω)
（4）計算電動機帶40%額定負載起動到最低轉速時的轉速超調量σn。
（5）計算空載起動到額定轉速的時間。
解：（1）
（2）電流調節器設計
確定時間常數：
電流調節器結構確定：
因為，可按典型i型系統設計，選用pi調節器，,
電流調節器引數確定:，。
校驗等效條件：
可見滿足近似等效條件，電流調節器的實現：選,則：
, 取9k.
由此（3）速度調節器設計
確定時間常數：
a) 電流環等效時間常數:因為
則 b)
c) 速度調節器結構確定：
按照無靜差的要求，應選用pi調節器，
, 速度調節器引數確定：
校驗等效條件：
可見滿足近似等效條件。
轉速超調量的校驗 (空載z=0）
轉速超調量的校驗結果表明，上述設計不符合要求。因此需重新設計。
查表，應取小一些的h，選h=3進行設計。
按h=3，速度調節器引數確定如下：
校驗等效條件：
可見滿足近似等效條件。
轉速超調量的校驗：
轉速超調量的校驗結果表明，上述設計符合要求。
速度調節器的實現：選,則,取310k。
4) 40%額定負載起動到最低轉速時:
5) 空載起動到額定轉速的時間是：(書上無此公式）
僅考慮起動過程的第二階段。
所以：3.10 有一轉速、電流雙閉環調速系統,主電路採用三相橋式整流電路。已知電動機引數為：
pn =500kw，un =750v，in =760a，nn=375 r/min，電動勢係數ce =1.82v·min/r, 電樞迴路總電阻r=0.14ω,允許電流過載倍數λ=1.
5,觸發整流環節的放大倍數ks=75,電磁時間常數=0.031s,機電時間常數=0.112s,電流反饋濾波時間常數=0.
002s,轉速反饋濾波時間常數=0.02s。設調節器輸入輸出電壓unm*=uim*= unm =10v,調節器輸入電阻r0=40kω。
電力拖動自動控制系統 試卷
一 選擇填空 每空2分 共20分 1 乙個調速系統的調速範圍，是指在時還能滿足所需靜差率的轉速可調範圍。答案 最低速最高速 平均速不能確定 2 閉環調速系統可以獲得比開環調速系統的穩態特性 硬得不多硬得多 軟得多軟得不多 答案 3 無靜差調速系統的最高轉速nmax，最高給定電壓u nmax其速度反饋...
電力拖動自動控制系統複習題
一 簡答題 1 為什麼直流電動機在電力拖動領域中得到了廣泛的應用？答 直流電動機具有良好的起 制動效能，宜於在大範圍內平滑調速，在許多需要調速或快速正反向的電力拖動領域中得到了廣泛的應用。2 在 電機拖動自動控制系統 課程體系內，為什麼非常重視直流拖動控制系統部分？答 直流拖動控制系統在理論和實踐上...
電力拖動自動控制系統實驗報告
實驗一轉速反饋控制直流調速系統的 一 實驗目的 1 了解matlab下simulink軟體的操作環境和使用方法。2 對轉速反饋控制直流調速系統進行 和引數的調整。二 轉速反饋控制直流調速系統 根據課本的操作步驟可得到如下的 框圖 圖 1 框圖 1 執行 模型結果如下 圖2 電樞電流隨時間變化的規律 ...