运动控制直流部分复习题
一、填空:
1. 调速系统的稳态性能指标主要是指和静差率。
2. 采用V-M系统,当系统处于深调速状态时,功率因数将较。
3. 直流调速系统中,晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成环节,
时间常数称为。
4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中,环为内环,环为
外环。
5. 双惯性环节校正成典型Ⅰ型系统,引入的调节器是调节器。
6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、调速和减弱磁通调速。7.闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用,而对于_ _的扰动则无能为力。
8.转速、电流双闭环调速系统中,调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流;调节_ _的限幅值可以调节UPE的最大输出电压。
9.双极性直流PWM变换器的占空比,当时,输出平均电压为正,要使输出平均电压为负,应使。
二、选择题
1.下列说法正确的是()
A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。
B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。
C 比例调节器可以实现无静差。
D 采用积分调节器动态相应快。
2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为()
A 对负载变化起抗扰作用。
B 对电网电压波动起及时抗扰作用。
C 输出限幅决定允许的最大电流。
D 使转速跟随转速给定电压变化。
3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为()
A 对负载变化起抗扰作用。
B 对电网电压波动起及时抗扰作用。
C 输出限幅决定允许的最大电流。
D 使转速跟随给定电压变化。
4.在工程设计中,如果将系统校正成典型Ⅰ型系统的过程,KT值取为()时为无超调。
A B C D
5. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中,电流环设计成典型()型系统,引入的电流调节器为()调节器。
A Ⅰ PI
B Ⅱ PI
C Ⅰ P
D Ⅱ P
6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源()。
A 直流发电机;
B 静止整流器;
C 脉宽调制电源;
D 以上情况均可能。
三、分析与简答
1.在调速系统中,为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器,而在闭环之后要添加放大器
2. 双闭环调速系统中,电流调节器的作用各是什么
3.采用双极型PWM变换器的调速系统,当电动机停止时,电枢电流是否等于零,为什么
4. 假设某转速单闭环调速系统的电源电压突然降低,则该调速系统将如何进行
调节,请结合稳态结构图加以说明。
5. 转速、电流双闭环直流调速系统设计后,ASR限幅对应倍额定电流,但是在空
载额定励磁稳速运行时突加额定转矩负载,转速不能回到给定转速,请分析原因
6. 在转速、电流双闭环直流调速系统中,两个调节器均采用PI调节器。当系统
带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,试分析系统进入稳态后调节器、转速、电枢电流的情况。
7. 写出直流电动机反馈闭环调速系统的临界放大系数表达式,并请说明表达式中各个参数含义。
8. 请写出双闭环调速系统起动过程的三个特点。
9. 请简述H型双极式PWM变换器的缺点。
四、设计题
1、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统,整流装置采用三相桥式电路,基本数据如下:
直流电动机220V、136A、1460r/min,C e=r,允许过载倍数=。
晶闸管装置放大系数40。
电枢回路总电阻。
时间常数T l=,T m=。
电流反馈系数=A(10V/),转速反馈系数=r(10V/n N)。
将电流环校正成典型Ⅰ型系统,取KT=;将转速环校正成典型Ⅱ型系统,取h=5。电流环滤波时间常数;转速环滤波时间常数。
请选择并设计各调节器参数。
2、有一转速、电流双闭环调速系统,已知电动机参数为:P
N =,U
N
=220V,
I N =28A,n
N
=1490 r/min,电枢回路电阻R=Ω,允许电流过载倍数λ=,电
磁时间常数T
L =,机电时间常数T
m
=,主电路采用三相桥式整流电路,触
发整流环节的放大倍数Ks=35,整流电装置内阻R
res
=Ω,平均失控时间常
数T s =,最大输入、输出电压均为10V ,电流反馈滤波时间常数T oi =,转速反馈滤波时间常数T on =。
(1)计算电流反馈系数β,转速反馈系数α。
(2)按典型I 型系统设计电流调节器结构和参数,其中KT=。
(3)按典型II 型系统设计转速调节器,其中h=5,选择调节器结构并计算参数。
(计算时小数点后保留3位,若数值较小时,应保留三位有效位)(19分) 3、转速单闭环控制系统如下图所示,已知数据如下:电动机:kW P N 10=,
V U N 220=,A I N 55=,m in /1500r n N =,Ω=5.0a R 。整流装置内
阻
Ω=3.0rec R ,触发整流环节的放大倍数35=s K 。最大给定电压
V U nm 8*=,当主电路电流达到最大值时,整定电流反馈电压V U im 8=。设计指
标:要求系统满足调速范围25=D ,静差率%10≤s 。
1. 计算C e ,额定负载时,开环系统的稳态速降Δn op ,满足静差率要求时, 闭环系统的稳态速降Δn cl 及闭环系统的开环放大系数K 。
2. 转速反馈系数α,调节器放大系数p K 。
3. 定性画出当N d I I ≤时,N n n U α=*和N n n U α2
1*
=的闭环静特性。
4.系统是否有静差若有静差,应采取何种实际可行的措施消除静差。
(计算时小数点后保留3位,若数值较小时,应保留三位有效位)(15分)
六、按下述两种情况定性分析转速、电流双闭环直流调速系统的转速和电流的变化规律,两个调节器的输出与控制作用,定性画出转速、电流的过渡曲
线:① 负载电流为dL I 时,突加给定的起动过程,设最大电枢电流为dm I ; ② 系统稳定后,负载电流由dL I 加大到dN I ,dm dN I I <。(12分) 答:①
Ⅰ段:ASR 很快进入饱和状态,输出限幅值*
im U ,在ACR 的调节下,电流迅速
上升到d
dm I I ≈,电流上升阶段
Ⅱ段:ASR 始终饱和,相当于转速开环,系统成为在*
im U 下的电流调节系统,
同时为了克服反电动势E ,所以在ACR 的作用下,d I 基本上保持略小于dm I 的恒值,恒流升速阶段。
Ⅲ段:ASR 退饱和,*
i U ,d I 迅速减小,该段ASR ,ACR 都不饱和。ASR 起主
导的转速调节作用,ACR 则使d I 尽快地跟随*
i U ,转速调节阶段。
②
Ⅰ段:加负载导致n ↓,在ASR 作用下,*
i U ↑,d I ↑,当d
dm I I =时,
n 停止下降
Ⅱ段:由于n 仍小于给定值→ *
i U ↑ → d I ↑ 直到n=给定值,电流也达
到最大值
Ⅲ段:此时,d
dN I I > → n ↑,转速超调,*i U ↓,d I ↓, 直到d dN I I = ,
n 达到峰值,此后系统在负载阻力下减速,直到稳定。
n n
*
I I I 00
t
t
n
d
I dL
I d N
I *
n
画出图中所缺部分
1. 有一V-M 转速单闭环调速系统,采用比例控制,电动机参数为60kW ,220V 、150A 、1000r/min ,电枢电阻
,整流装置内阻
,主电路电感L =10mH,系统运
动部分GD 2=60Nm 2,触发整流环节的放大倍数为30。要求系统满足调速范围不小于20,静差率不超过5%. 求:
1) 计算调速要求所允许的闭环静态速降。 2) 计算闭环系统开环放大系数;
3) 整流装置采用三相桥式电路,T s =,判断此时系统是否稳定。
2、某PWM 变换器供电的双闭环直流调速系统,采用三相桥式电路,基本数据如下:
直流电动机220V 、130A 、1500r/min ,C e =r ,允许过载倍数
=。
PWM 变换装置放大系数40,失控时间T s =。 电枢回路总电阻
。
时间常数T l =,T m =。
当给定信号n U
=10V 时,对应稳态转速为N n ;转速调节器饱和输出为10V 时
I d =。
将电流环校正成典型Ⅰ型系统,取KT=;将转速环校正成典型Ⅱ型系统,取h=5。转速环滤波时间常数,忽略电流环的滤波环节。请选择并设计各调节器参数。