运动控制系统课后答案
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最新运动控制系统-第三版课后练习答案
1 忽略定子电阻的影响,讨论定子电压空间矢量s u 与定子磁链s ψ的关系。
当三相电压AO u 、BO u 、CO u 为正弦对称时，写出电压空间矢量s u 与定子磁链s ψ的表达式，画出各自的运动轨迹。
解: 用合成空间矢量表示的定子电压方程式:dtd i R u s s s s ψ+= 忽略定子电阻的影响，dtd u s s ψ≈ dt u s s ⎰≈∆ψ即电压空间矢最的积分为定子磁链的增量。
当三相电压为正弦对称时，定子磁链旋转矢量)(1ϕωψψ+=t j s s e : 电压空间矢量)2(11ϕπωψω++≈t j s s e u图 旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹 图 电压矢量圆轨迹2两电平PWM 逆变器主回路的输出电压矢量是有有限的，若期望输出电压矢量s u 的幅值小于d U 32，空间角度θ任意，如何用有限的PWM 逆变器输出电压矢量来逼近期望的?解:两电平pWM 逆变器有六个基本空间电压矢量，这六个基本空间电压矢量将电压空间矢量分成六个扇区，根据空间角度θ确定所在的扇区，然后用扇区所在的两个基本空间电压矢量分别作用一段时间等效合成期望的输出电压矢量。
3 按磁动势等效、功率相等的原则，三相坐标系变换到两相静止坐标系的变换矩阵为⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=23-23121-21-13223C 现有三相正弦对称电流)sin(t I i m A ω=，)32sin(πω+=t I i m B ，)32sin(πω+=t I i m C ，求变换后两相静止坐标系中的电流αs i 和βs i ，分析两相电流的基本特征与三相电流的关系。
解:两相静止坐标系中的电流⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎦⎤⎢⎣⎡C B A C B C B A C B A s s i i i i i i i i i i i i i 2323000233223230212132232302121132βα 其中,0=++C B A i i i⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+-+=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-+---)sin()cos(32)sin()32sin(3)cos(23322))(23)cos(23322)2)23)cos(2332)32cos()32cos(23)cos(2332232300023323232)32()32()32()32(t t I t t I e e e e t I e e e e t I t t t I i i i i i m m t j t j j j m t j t j t j t j m m C B A s s ωωωπωωωπωπωωωωπππωπωπωπωβα 两相电流与三相电流的的频率相同，两相电流的幅值是三相电流的23倍, 两相电流的相位差2π4笼型异步电动机铭牌数据为：额定功率kW 3=N P ，额定电压V 083=N U ，额定电流A 9.6=N I ，额定转速min r 1400=N n ，额定频率Hz 50=N f ，定子绕组Y 联结。
运动控制系统答案
一．填空（20’）1. 调速范围 静差率2. 电流反馈环 抗负载扰动 抗电网电压扰动3. M 法测速 T 法测速 M/T 法测速4. 位置式 增量式5. 变压变频调速系统 转差频率控制系统6. 开关损耗较小 谐波分量较小 零矢量集中的实现方法 零矢量分布的实现方法7. 强耦合 矢量控制 直接转矩控制8. 产生的磁动势相等 变换前后的功率相等二．简答（20’）1. 答：根据运动控制系统的运动方程式 m e Ld J T T dt ω=-mm d dtθω=可知，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。
因此，转矩控制是运动控制的根本问题。
但是e T 检测起来非常不容易，即使可以检测，成本也非常高，但是相比之下转速检测起来就非常容易，因此，在实际应用过程中采用的是转速控制。
2. 答：（1）只有比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。
(1)dcl e RI n C K ∆=+只有 K = ∞，才能使cl n ∆ = 0，而这是不可能的。
过大的K 值也会导致系统的不稳定。
（2）反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定 。
一方面能够有效地抑制一切被包含在负反馈环内前向通道上的扰动作用； 另一方面则能紧紧跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从。
（3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
反馈控制系统无法鉴别是给定信号的正常调节还是外界的电压波动。
反馈通道上有一个测速反馈系数，它同样存在着因扰动而发生的波动，由于它不是在被反馈环包围的前向通道上，因此也不能被抑制。
3. 答： 低频时，定子电阻和漏磁感抗压降所占的份量比较显著，可以人为地把定子电压抬高一些，以便近似地补偿定子阻抗压降，称作低频补偿，也可称作低频转矩提升。
基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点，但负载的变化将导致磁通的改变，因此采用定子电流补偿控制，根据定子电流的大小改变定子电压，可保持磁通恒定，从而解决了负载改变的扰动问题。
运动控制系统-课后习题答案
运动控制系统 课后习题答案2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围max minD n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3)(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8uU V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
《电机与运动控制系统》课后习题参考答案
《电机与运动控制系统》课后习题参考答案第一章磁路（5题）1-1.一环形铁心，平均路径长度为36cm，横截面为3cm2,上绕400的线圈。
当励磁电流为1.4A时，铁心中的磁通为1.4⨯10-3Wb。
试求：（1）磁路的磁阻；（2）此时铁心的磁导率及相对磁导率。
[400⨯103A/Wb；0.003H/m，2400]解：①.R m=F/Φ=IW/Φ= 1.4⨯400/(1.4⨯10-3)=400000=400⨯103（A/Wb）；②.μ= l/(S⨯R m)=0.36/(0.0003⨯400⨯103) =0.003（H/m）；③.μr =μ/μ0 =0.003/（4π⨯10-7）=2387.3241。
答：（1）磁路的磁阻为：400⨯103A/Wb；（2）此时铁心的磁导率及相对磁导率分别为：0.003H/m和2400。
（答毕#）1-2.为了说明铁磁材料的磁导率随磁化状态而变化的情况，根据硅钢片的B-H曲线（图1-2-3）试计算：当磁密分别为0.8T、1.2T和1.6T 时，其磁导率和相对磁导率各为多少？说明磁导率与饱和程度有什么关系？[3.8⨯10-3H/m；3040；1.7⨯10-3H/m,1360；0.4⨯10-3H/m，320]解：①.由硅钢片的B-H曲线（图1-2-3）查得：当磁密分别为0.8T、1.2T和1.6T时，磁场强度分别为：0.2⨯103A/m、0.7⨯103A/M和4.25⨯103A/m。
根据μ=B/H和μr =μ/μ0，其磁导率和相对磁导率各为：4⨯10-3H/m、1.7⨯10-3H/m、0.4⨯10-3H/m和3180、1364、300（近似值，计算结果：0.004、0.0017、0.000376和3183.0989、1364.1852、299.5858）；②.由上述计算可知：硅钢片的磁导率随着饱和程度的增加而急剧减小[要得到0.8T的磁密，只需要磁场强度为：0.2⨯103A/m；而要得到1.6T的磁密，就需要磁场强度为：4.25⨯103A/m。
运动控制系统思考题课后习题答案完整版 ()
思考题答案1.1直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。
1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值；b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。
从而影响了电机的输出特性。
答：直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流PWM变换器的时间常数Ts 等于其IGBT控制脉冲周期（1/fc），晶闸管整流装置的时间常数Ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc通常为kHz级，而f通常为工频（50或60Hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流PWM变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
1.4简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
1.5答：不会1.7静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。
静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第二章
第二章作业思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
运动控制系统课后答案(清华大学出版社)
D=
课
nmax nmin
载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。 当系统在某一转速下运行时， 负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落， 与理 想空载转速之比，称作静差率 s，即
后
其中，nmax 和 nmin 一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负
答
案
在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在 VT1 关断后 id 经 VD2 续流时，还没有达到
电源回馈制动，与此同时，VD1 两端压降钳住 VT1 使它不能导通。 在制动状态中，VT2 和 VT1
周期Ｔ， 电流已经衰减到零， 这时 VD2 两端电压也降为零，VT2 便提前导通了， 使电流反向， 产生局部时间的制动作用。 １－３ 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、 静差速降和最小静差率之间有什么关 系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？ 答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即
Δn cl = nN s 1500 × 0.1 ≤ = 8.33r / min （1-s） 20 × （1-0.1） D
额定负载时的稳态速降应为
（2）
系统的静态结构框图如下所示
答
U N − I N Ra 220 − 12.5 × 1.2 = = 0.1367V ⋅ min/ r 1500 nN
案
∗ （3）调整该系统参数，使当 U n = 15V 时， I d = I N，n=n N ，则转速负反馈系数 α 应该是
ww
240 − 1 = 27.8 8.33
240 − 1 = 59.8 3.95
w.
某 调 速 系 统 的 调 速 范 围 D=20 ， 额 定 转 速 nN = 1500r / min ， 开 环 转 速 降 落
《运动控制系统》吴贵文(习题参考答案)
《运动控制系统》习题参考答案1-1 简述运动控制系统的类型及其优缺点。
答：运动控制系统主要有三种类型：液压传动系统、气压传动系统和电气传动系统，它们各自优缺点如下：液压传动具有如下优点：1）能方便地实现无级调速，调速范围大。
2）运动传递平稳、均匀。
3）易于获得很大的力和力矩。
4）单位功率的体积小，重量轻，结构紧凑，反映灵敏。
5）易于实现自动化。
6）易于实现过载保护，工作可靠。
7）自动润滑，元件寿命长。
8）液压元件易于实现通用化、标准化、系列化、便于设计制造和推广使用。
但也有一系列缺点：1）由于液压传动的工作介质是液压油，所以无法避免会有泄漏，效率降低，污染环境。
2）温度对液压系统的工作性能影响较大。
3）传动效率低。
4）空气的混入会引起工作不良。
5）为了防止泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件的制造精度要求高，使成本增加。
6）液压设备故障原因不易查找。
气压传动的优点是：1）气动装置结构简单、轻便，安装维护简单；压力等级低，故使用安全。
2）工作介质是空气，取之不尽、用之不竭，又不花钱。
排气处理简单，不污染环境，成本低。
3）输出力及工作速度的调节非常容易，气缸工作速度快。
4）可靠性高，使用寿命长。
5）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气；可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应；可实现缓冲，对冲击负载和过负载有较强的适应能力。
在一定条件下，可使气动装置有自保护能力。
6）全气动控制具有防火、防爆、耐潮的能力。
与液压方式比较，气动方式可在高温场合使用。
7）由于空气流动压力损失小，压缩空气可集中供气，较远距离输送。
气压传动的缺点是：1）由于空气具有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化影响。
2）气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例比较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。
3）虽然在许多应用场合气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。
电气传动系统具有控制方便、体积紧凑、噪声小、节能、容易实现自动化、智能化、网络化等优点，不过其控制线路复杂，对软硬件要求较高，维修较困难。
2020年秋冬智慧树知道网课《运动控制系统》课后章节测试满分答案
绪论单元测试1【单选题】(5分)现代运动控制是多门学科交叉的综合性学科，其中不包括（）A.模式识别技术B.电力电子技术C.电机学D.计算机控制技术2【判断题】(5分)运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转矩、转速、位移等机械量。
A.对B.错3【单选题】(5分)在运动控制系统结构组成中，位于反馈通道的是（）A.电动机及负载B.控制器C.功率放大与变换装置D.传感器与信号处理部分4【判断题】(5分)运动控制系统由发电机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。
A.错B.对5【单选题】(5分)关于生产机械的负载转矩特性，的是（）A.风机、泵类负载的转矩与转速的二次成正比B.恒转矩负载包含位能性和反抗性两种C.恒功率负载的特征是负载转矩与转速成反比D.恒转矩负载的特征是负载转矩大小和方向均恒定6【判断题】(5分)直流电动机结构复杂，电刷和换向器限制了它的转速与容量。
A.错B.对7【判断题】(5分)直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。
A.对B.错8【判断题】(5分)交流电动机结构简单，制造容易。
A.错B.对9【判断题】(5分)交流电动机数学模型简单，无非线性和耦合。
A.对B.错10【判断题】(5分)模拟控制器线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素影响。
A.对B.错第一章测试1【单选题】(5分)下面不属于直流调速系统调速方案的是（）A.改变电枢回路电阻B.调节电枢电流C.调节电枢供电电压D.减弱励磁磁通2【单选题】(5分)直流调速系统要求在一定范围内平滑调速，以下哪种调速方法最好？A.减弱励磁磁通B.改变电枢回路电阻C.调节电枢供电电压D.其他选项都不对3【单选题】(5分)静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，静差率A.不变B.越小C.不确定D.越大4【判断题】(5分)晶闸管的最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器类型有关。
《运动控制系统》（阮毅）课后题答案
《运动控制系统》（阮毅）课后题答案1.1直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。
1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值；b相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。
从而影响了电机的输出特性。
1.7静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。
1.11调速范围和静差率的定义是什么？为神马说“脱离了调速范围。
要满足给定的静差率也就容易的多了”？答：（1)生产机械要求电动机在额定负载的情况下所需的最高转速Nmax与最低转速Nmin之比称为调速范围；当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时转速的变化率，称为静差率。
（2）s与D 是一对矛盾的指标，要求D越大，则所能达到的调速精度越大，s越大。
2.1带有比例放大器的转速反馈闭环调速系统（转速单闭环调速系统）特点a只有比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的；b反馈控制系统的作用是抵抗扰动，服从给定；c系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
改变给定电压会改变电动机转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。
如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差，因为反馈控制功能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。
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习题解答（供参考）习题二系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1)nn s n rpm D s ∆==⨯⨯=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。
某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变， 统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-=min 0min 15015135Nn n n =-∆=-=max min148513511D n n ===2) 静差率 01515010%N s n n =∆==直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=Ω。
相控整流器内阻Rrec=Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1ND n S n s =∆-=⨯⨯-=[(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33ND n S n s =∆-=⨯⨯-=某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机，主电路总电阻R=Ω,Ce=•min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落Nn ∆又为多少?解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R r ∆=⨯=⨯= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=。
求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系数减至γ=，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？解：（1）*)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=⨯⨯+⨯⨯=(2) 8.8215264d U V =⨯⨯=,开环输出电压是闭环的22倍 (3)*(1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p sU U K K K K V γ=+=⨯+⨯⨯⨯=某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少？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？ 解： 1）()s n s n D N N -∆=1/1015002%/98%Nn =⨯∆⨯15002%/98%10 3.06/min Nn r ∆=⨯⨯= 2）()7.31106.3/1001/=-=-∆∆=cl op n n K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？解： ()()12881511=⨯+=∆+=∆cl op n K n如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：()()rpm K n n opcl 13.4301/1281/=+=+∆=∆ 在同样静差率要求下，D 可以扩大937.1/21=∆∆cl cl n n 倍有一V-M 调速系统：电动机参数P N =, U N =220V, I N =, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =Ω，电枢回路电抗器电阻RL=Ω，整流装置内阻R rec =Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。
（1）计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。
（3）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数 α应该是多少？（4）计算放大器所需的放大倍数。
解：（1）()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a ee n U I R C C V r=-⨯⇒=-⨯== ()//12.5 3.3/0.134307.836/min N N eop N e n U I R C n I R C r ∑∑=-⨯⇒∆=⨯=⨯=()()/1150010%/20*90%8.33/minN N n n s D s r ∆=-=⨯=（） 所以，min /33.8r ncl =∆（2）（3）（4）()()()()[]()()[]K C R I K KU K C R I U K K n ed ne d n s p +-+=+-=**1/1/1/α()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =∆∆-=-= ()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α⎡⎤=⎡⨯+⎤-⨯+⎣⎦⎣⎦r V min/0096.0=⇒α 可以求得，*35.955*0.13414.34*35*0.0096e p s K C K K α===也可以用粗略算法：n U U n n α=≈*，01.0150015*===n U n α/p e s K KC K α=，()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=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N dbl I I 2≤，临界截止电流N dcr I I 2.1≥，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电阻的1/3 ,如果做不到，需要增加电流反馈放大器，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？解：（1） A I I N dbl252=≤，A I I N dcr 152.1=≥scom s com dcr R U R U I /15/=⇒= ()()Ω=⇒+=⇒+≈5.1/1525/*s s com s com n dbl R R U R U U I ，V U com 5.225.115=⨯=（2）()(/3) 1.0 1.50.8/3 1.1,(/3)1.1,s s R R R R ∑∑=++=Ω>=Ω不符合要求，取需加电流反馈放大器 由于需要的检测电阻值大，说明要求的电流信号值也大。
要同时满足检测电阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。
为此，取 1.1s R =Ω，则15 1.116.5com dcr s U I R V =⨯=⨯=（3） 当dcr d I I >时，有()[]()()[]()[]()()()[]()()()[]K C I R K K K R K C U K U K K K C RI K C U I R K K K K C U K K n e d s i s p e com i n s p e d e com d s i s p e n s p ++-++=+-+--+=1/1/1/1/1/** 当n=0时，()()()**//dbl p s n i com p s i s n i com i sI K K U K U R K K K R U K U K R =++≈+()()251516.5/1.115/22.513.5 1.36i i iK K K =+⇒=-= 在题的系统中，若主电路电感L=50mH ，系统运动部分的飞轮惯量22GD =1.6Nm ，整流装置采用三相零式电路，试判断按题2-9要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数是多少？解： mH L 50=，226.1Nm GD =， 3.3R ∑=Ω，0.134/eC V rpm =()()2/0.05/3.30.015/375 1.6 3.3/3750.1340.13430/3.145.28/64.330.0820.00333l m e m s T L R sT GD R C C sT s ∑∑=====⨯⨯⨯⨯===()()222/0.0820.0150.003330.00333/0.0151*0.003330.00150.00333/0.0000498330.52l m l s s s K T T T T T T ⎡⎤⎡⎤<++=⨯++⎣⎦⎣⎦⎡⎤=+=⎣⎦（） 可见与前面的K>相矛盾，故系统不稳定。
要使系统能够稳定运行，K 最大为。
有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：kW P N 8.2=，V U N 220=，A I N 6.15=，1500=N n r/min ，a R =Ω，整流装置内阻rec R =1Ω, 电枢回路电抗器电阻L R =Ω， 触发整流环节的放大倍数35=s K 。
(1)系统开环工作时，试计算调速范围30=D 时的静差率s 值。
(2)当30=D ，%10=s 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30=D ，%10=s ，在V U n 10*=时N d I I =，N n n =，计算转速负反馈系数α和放大器放大系数p K 。
解：()r V C em in/1311.01500/5.16.15220=⨯-= （1）()min 0min /15.6 3.3/0.1311392.68/min1500/3050/392.68/392.685088.7%op N e op n I R C r n s n n ∑∆=⨯=⨯====∆∆=+=（2）()min/56.59.0/550/1.0r n n n ==∆+∆∆= （3） ()()⎪⎩⎪⎨⎧=+-+=∑e s p e d e n s p C K K K K C I R K C U K K n /1/1/*α()()()()()⎪⎩⎪⎨⎧=-=-∆∆=+-+=∑5.52156.5/48.2971/1/6.151/1500*cl op e e n s p n n K K C R K C U K K 旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率MHz 1f 0=，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M 法测速时间为，求转速min /r 1500n =和min /r 150n =时的测速分辨率和误差率最大值。