电力拖动自控系统文档格式.docx

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另一种是电动机运行时，工作在电动状态，停车时，电磁转矩反向，电机工作在回馈制动状态，称为　　　　　　　　　　。

这两种可逆情况，其本质是　　　　　　　　　　　　。

二、选择题

1、在直流电动机调速方法中，调速性能最好的是（　　）

A、减弱励磁磁通　　　　　　B、调节电枢供电电压　　

C、改变电枢回路电阻　　　　D、改变负载

2、在直流电动机变压调速中，最常用的得到可变电压的方法为（　　　）

A、旋转变流机组　　　　　　　B、直流斩波器　　

C、脉宽调制变换器　　　　　　D、静止可控整流器

3、与开环系统相比，闭环系统增加了反馈电路，反馈电路对干扰（　　　）不起作用。

A、电压扰动　　　　　　　　　B、负载扰动　　　

C、反馈电路元件的本身影响　　D、负载冲击

三、简答题

1、某双闭环调速系统，ASR、ACR均采用近似PI调节器，试问①调试中怎么才能做到Uim*=6V时，Idm=20A；

如欲使Unm*=10V时，n=1000r/min，应调什么参数？

②如发现下垂特性不够陡或工作段特性不够硬，应调什么参数？

2、试比较开环系统机械特性和闭环系统机械特性的静特性。

3、直流斩波器有哪几种控制方式？

4、晶闸管调速系统中，在回馈制动时电机工作在哪几个象限？

5、直流电机常用的调速方法有那些？

试写出各自的适用范围。

6、直流调速系统常用的可控直流电源有那些？

试做详细说明。

7、双极式控制的桥式可逆PWM变换器有什么优点？

8、常用的PID调节器的类型有那些？

试写出各自的优缺点和适用范围。

9、转速单闭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，调节转速反馈系数能否改变转速？

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？

10、双闭环调速系统中，转速调节器的作用

11、试绘出转速、电流双闭环调速系统的原理图、稳态结构图和动态结构图。

12、试比较闭环控制系统中串联校正方案中PD、PI、PID三种方法。

13、直流脉宽调速系统的优点。

14、闭环系统可以减少速降的实质是什么？

结合负载增加的情况加以说明。

四、绘图题

1、试对应绘出双闭环调速系统起动过程转速、电流变化曲线并注明图中各个阶段名称。

五、计算题

1、被控对象的传递函数为

式中，K1＝2；

T1＝0.4s；

T2＝0.08s；

T3＝0.015s；

T4＝0.005s。

要求阶跃输入时系统的超调量σ%<

5%。

试分别用I、PI和PID调节器校正成典型Ⅰ系统，并设计各调节器参数并计算调节时间ts。

2、旋转编码器光栅数为1024，倍频系数为4，高频时钟脉冲频率f0=1MHz，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟个数均采用16位计数器，M法和T法测速时间均为0.01s，求转速n=1500r/min和n=150r/min时的测速分辨率和误差率最大值。

六、分析题

试分析双极性H型变换器是如何实现系统可逆的？

并画出相应的电压、电流波形。

参考答案：

1、V－M系统。

2、稳速、调速和加减速。

3、P（比例）、PI（比例积分）、PID（比例积分微分）。

4、双极式、单极式和受限单极式。

5、电流上升阶段、恒流升速阶段和转速调节阶段。

6、转速可逆、状态可逆和转矩可逆。

1、B　2、D　3、C

1、

（1）调节电流调节器和转速调节器中的反馈系数。

（2）比例积分环节中的放大系数。

2、

（1）闭环系统静特性比开环系统机械特性硬得多。

（2）如果比较同一no的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多。

（3）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。

（4）闭环调速系统要增加运算放大器。

3、PWM、PFM和两点式控制。

4、位势性负载工作在第二象限；

发电回馈制动工作在第四象限。

5、有三种方法调节电动机的转速：

（1）调节电枢供电电压U。

（2）减弱励磁磁通Φ。

（3）改变电枢回路电阻R。

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。

改变电阻只能有级调速；

减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。

因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。

6、旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。

静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。

直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。

7、

（1）电流一定连续；

（2）可使电机在四象限运行；

（3）电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；

（4）低速平稳性好，系统的调速范围可达1:

20000左右；

（5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。

8、由PD调节器构成的超前校正，可提高系统的稳定裕度，并获得足够的快速性，但稳态精度可能受到影响；

由PI调节器构成的滞后校正，可以保证稳态精度，却是以对快速性的限制来换取系统稳定的；

用PID调节器实现的滞后—超前校正则兼有二者的优点，可以全面提高系统的控制性能，但具体实现与调试要复杂一些。

9、

（1）只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。

（2）反馈控制系统的作用：

抵抗扰动，服从给定（3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度

给定电压能改变电动机的转速！

服从给定

如果给定电压不变，调节转速反馈系数能改变转速，反馈的大小发生了变化，闭环保证稳定，改变的参数在反馈通道内。

如果测速发电机的励磁发生了变化，系统没有克服这种干扰的能力

10、

（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。

（2）对负载变化起抗扰作用。

（3）其输出限幅值决定电机允许的最大电流。

12、由PD调节器可构成的超前校正，提高稳定裕度和改善快速性能；

由PI调节器构成的滞后校正，可以保证系统的稳态精度；

用PID调节器构成滞后－超前校正，兼具两者的优点。

13、

（1）主电路线路简单，需用的功率元件少；

（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较小；

（3）低速性能好，稳速精度高，因而调速范围宽；

（4）系统频带宽，快速响应性能好，动态抗扰能力强；

（5）主电路元件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率较高；

（6）直流电源采用不控三相整流时，电网功率因数高。

14、闭环调速系统的稳定转速的实质：

通过反馈调节电枢电压。

第Ⅰ阶段0～t1是电流上升的阶段。

第Ⅱ阶段t1～t2是恒流升速阶段。

第Ⅲ阶段t2以后是转速调节阶段。

1、用I调节器校正时，调节器的传递函数为　　　

按典型I型系统校正，校正后的开环传递函数为

式中，

　　按σ%<

5%，可取K＝KIK1＝1/2T，所以

调节时间

用PI调节器校正时，调节器传递函数为

取

，并将T2、T3、T4看成小时间常数，令

则按典型I型系统校正时系统开环传递函数为

同样，取

，则

调节时间　　　

用PID调节器校正时，其传递函数为

，

，令

调节时间　　

比较采用不同调节器时的调节时间，用PID调节器校正效果比较好。

2、电机每转一圈共产生Z=4×

2048=8192

（1）M法测速

测速分辨率

当n=1500r/min时，

测速误差最大值

当n=150r/min时，

（2）T法测速

测速分辨率

双极式可逆PWM变换器的电流波形和不可逆但有制动电流通路的PWM变换器也差不多，怎样才能反映出“可逆”的作用呢？

这要视正、负脉冲电压的宽窄而定。

当正脉冲较宽时，ton>

T／2，则电枢两端的平均电压为正，在电动运行时电动机正转。

当正脉冲较窄时，ton<

T／2，平均电压为负，电动机反转。

如果正、负脉冲宽度相等，ton=T／2，平均电压为零，则电动机停止。