运动控制课后答案第三版Word格式文档下载.docx

1、= 11min150 15s= =15= 10%1501-5 闭环调速系统的调速范围是 r/min，要求系统的静差 S=2%,那末系统允许的静1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1，1500则n =10nNS1500 2% / min2，nopK则K100 SD（1 ）10（1 2%）cl= + 11 =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 8 r/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K1= 15; K2= 30; ncl; K1 2 n2同

2、样负载扰动的条件下K1+ 1+与开环放大倍数加 1成反比，则（+ 1）（/）+ 1 = ncl 2/cl 1+ 1ncl1=15 130 18 4r / min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（ K+ 1）（/ K+ 1 =D DD 1-7 某调速系统的调速范围D=20 ，额定转速n = 1500r / min ，开环转速降落nNop= 240r / min ，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：nmax1500，20= 75r / minnclnmin+ ncl75+ ncl=10%则ncl=原系统在范

3、围 D=20，静差率为 10%时，开环增益为：nNop = / min =静差率 10%时原系统的开环增益为：当s2= 5%时，同理可得K 2 = 所以系统的开环增益K将从增加到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 n =kpk Us nRId，由公式可以看出，当其

4、它量均不变化时 ， n 随着 Un*C + kC+ k的变化而变化e（1 ）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

5、V-M 调速系统，电动机参数为：PkW U ,V I220 ,A n1500r / min,电枢电阻Ra= ，整流装置内阻Rrec= ，触发整流环节的放大倍数 KS= 35 。要求系统满足调速范围 20，静差率10。（） 计算开环系统的静态速降 nop和调速要求所允许的闭环静态速降 ncl。（） 调整该系统能参数 ，使当Un=15V ，Id= IN， n = nN，则转速负反馈系数 应该是多少（） 计算放大器所需的放大倍数。（）电动机的电动势系数 CU I RN N a220 V min/r开环系统静态速降 nop=RIdNCe + 闭环静态速降nNs1500 D（1 S ）20（1 闭环系统

6、开环放大倍数K =1 = （2）因为 n =k k Up s n所以 kpks=（3） =kpKS/ Ce= min/ r运算放大器的放大倍数pK / CS e 35 / 在题的转速负反 馈系统中增设电流 截止环节，要求堵转电流 Idbl 2IN，临界截止电流 Idcr ,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（1） I 2IAIdbl2 25= A 15（*K K U + UU= IRcom（1 42）com

7、 dcr s = 15R + K K Rp s s35（15 + 15 ）25 =由 式）也可（由）式 + +（U + U R 35（ 1 421 43得：IdblRs）（1 ；43） 2515 15RSS3Rs= = U = I R = 15R = 15 = V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 *1/3 倍，所以增加电流反馈放大器后：新的采样电阻： Rs=R = +可选 欧姆电流反馈放大系数： Kfi= 3新的比较电压： U = I R= 15R = 15 所以加上的电流反馈放大器的放大倍数为 34KW U某调速统原图如图示，知数据下：动机V I A n

8、18， 220， In94= 18 ;= 220 ;= 94 ;= 1000r / min;a，整流装置内阻Rrec= ,触发整流环节的放大倍数 KS= 40 。最大给定电压 Unm= 15V ，当主电路电达到最大值时，整定电流反 馈电压Uim= 10V 。设计指标：要求系统满足调速范围 20，静差率 S10，系统的静态结构框图，并计算：（） 转速反馈系数。（） 调节器放大系数 KP。（） 电阻 R1的数值。（放大器的输入电阻 R0= 20K ）（） 电阻 R2的数值和稳压管的击穿电压值。n S 1000 = ， I 。试画出（1）ncl=20 09100 / 18 = / minUN I R

9、N a220 94 nNI R100094 nop=1 5（取36）同 1-10 可得 a=（2） 40 / （取13）（3） R1= KpR20 260k= 13 （4） I 94 141 A； Idcr= = 94 = A；当主电路电流最大即为时，Uim= 10V而当主电路电流为IdcrUi为：imiU =U Iim dcr10 V141此时电流反馈起作用，稳压管的击穿电压 Uvs可根据 Ui确定取稍大值： Uvs= 当主电路的电流增大到 Idbl时，为起到保护作用应使流过 R2的电流 IR2 等于流过 R0的电流，以使电机转速迅速降落。此时：R2nm15= = mA ;U Uim vs1

10、0 k（取 ）R0IR2系统的静态结构框图 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（）放大器的放大倍数（）电动机励磁电流（）供电电网电压（）电压反馈系数 a（）电枢电阻3）电枢电阻，）电动机励磁电流，（）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。 有一个 V-M 系统,已知:电动机: （15 分） ;= 15 ;= 1500r / min;,Ra=, 整流装置内阻Rrec= 1 ,触发整流环节的放大倍数 KS= 35 。（15 分）（1） 系统开环工作时 ,试计算调速范围 D=30 时的静差率

11、s 值;（2） 当 D=30,S = 10% 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, S = 10% ,在,U*=10V , I = I , n n,计算转速负反馈系数 a 和放大器放大系数 Kp;6（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,并保持系统原来的开环放大系数不变，试求在 30 时的静差率。（）（原来多加了 1） （1+s = n=50 +%（）当 30，10 时计算系统允许的稳态速降n S1500 * 30（1 （） K =求取 的方法同 1-10可得 = min/ r * 35 / （取30）（4）改为电压负

12、反馈有静差调速系统闭环转速降落为：（ ） 1cl=N rec+ K= + = min当调速 D 范（1围不变时静差率为：D n30 scl=nN+ Dn+ 1500 30100% = %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在题 1-10 的系统中 , 若主电路电感L=50m , 系统运动部分的飞轮惯量GD2= Nm2,整流装置采用三相零式电路 ,试判断按题 1-10 要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行如果保证系统稳定运行 ,允许的最大开怀放大系数 K 是多少电磁时间常数机电时间数LTl= =Tm=GD R375* C C30e T375（或 TS=

13、S （查表全波为 ）（T + T ） + T2K Tml sTTls + +在 1-10 题中 K = 如要系统稳定须保证 K 则系统不稳定。如要系统稳定，允许的最大的开环放大系数为 K 但调速范围不满足了16.为什么用积分控制的调速系统是无静差的 在转速负反馈调速系统中 ,当积分调节器的输入偏差电压 U = 0 时,调节器的输出电压是多少 它取决于那些因素 7 使用积分控制时可以借助积分作用 ，使反馈电压 Un与给定电压 Un* 相等，即使 Un为零 UC一样有输出，不再需要 Un来维持UC，由此即可使输出稳定于给定值使调速系统无静差。当 Un= 0 时调节器的输出为电压 UC，是对之前时刻

14、的输入偏差的积累。它取决于 Un的过去变化，当 Un为正 UC增加，当 Un为负 UC下降，当 Un为零时UC不变。17.在无静差转速单闭环调速系统中 ,转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响试说明理由; 在无静差转速单闭环调速系统中 ，转速的稳态精度同样受给定电源和测速发电机精度的影响。无静差转速单闭环调速系统只是消除了误差，使输出的转速基本稳定于给定的转速。但是，这种系统依然属于反馈控制系统，只能抑制被反馈环包围的前向通道上的扰动，对于其他环节上的精度影响无可奈何。18.采用比例调节器控制的电压负反馈系统 ,稳态运行时的速度是否有静差 为什么 试说明理由;有静差。电压负反馈系

15、统中是在转速较高时，C n I R = U 忽略了转速的降落认为 电枢电压正比于转速，而实际上是电枢电a ad 0压无静差，从公式中可以看出速度的降落是不能消除的。因为调节器的输出是电力电子变换器的控制电压 U = K U 。P n所以只要电动机在运行，就必须有控制电压 UC, 因而也必须有转速偏差电压 Un。第二章 习题答案2-1 在转速、电流双闭环调速系统中 ，若改变电动机的转速 ，应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数 Kn行不行改变电力电子变换器的放大倍 数 Ks 行不行改变转速反馈系数 行不行若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数改变转速，调节给定电压*电流调节电流反馈系数

16、 .Un，改变转速调节器放大倍数 Kn不行，改变 Ks也不行，改变 行。改变堵转2-2 转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少为什么 两个调节器的输入偏差电压均为 0，如果不为 0 则Uc和Ui* 继续变化，就不是稳态。转速调节器的输出电压为：Ui*=Id电流调节器的输出电压为： UcdoU*/ +CenKs2-3 如果转速、电流双闭环调速系统中的转速调节器不是 PI 调节器 ，而改为 P 调节器 ，对系统的静 、动态性能将会产生什么影响稳态精度变差，但跟随性和抗干扰能力都不会得到改善，使系统成为不稳定系统。静特性 1）闭环系统的静特性变软 2）存在静差

17、率相对较大。动特性：跟随性和抗干扰能力不会得到改善，动态稳定性降低，而快速性却提高了。2-4 试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统：（） 调速系统的静态特性 ;（） 动态限流性能 ;（） 起动的快速性 ;（） 抗负载扰动的性能 ;（） 抗电源电压波动的性能 ;（1）单闭环：在系统稳定时实现转速无静差。双闭环：可实现转速无静差和电流无静差。（2）单闭环：只能在超过临界电流 Idcr后，限制电流冲击8电流调节器通过电流反馈系数 随时调节控制电流（3）单闭环：快、不平稳起动快、平稳（4）单闭环：差强、靠 ASR单闭环：由电流内环 ACR 及时调节2-5 在转速、电流双闭环调速系统中 ，两个调节器均采用 PI 调节。当系统带额定负载运行时 ，转速线突然断线 ，系统重新进入后，电流调节器的输入偏差电压