交直流调速控制系统
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《交直流调速控制系统》期末考试试卷
考试形式：闭卷考试 考试时间：120分钟
班号 学号 姓名 得分
题号 一 二 三 四 五 总分
得分
一、填空题（本大题15空，每空1分，共15分）
1．直流电动机有三种调速方法，分别是
、
、
2. 可控直流电源有三种形式：
、 、 。
3. 直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速nN =900r/min，高速机械特性的理想空载转速n0= 1000r/min；低速机械特性的理想空载转速n0min=200r/min，在额定负载下低速机械特性的转速nmin=100r/min，电动机在额定负载下运行的调速范围D= ，静差率δ= 。
4. 在直流调速系统中，常用的校正方法有 、
两种。
5. 双闭环直流调速系统在突加给定启动时，动态过程有三个阶段分别是-_ 、 、 。
6. 直流调速系统的工程设计中,工程设计方法的基本指导思想是_ 。
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二、名词解释（共4小题；每小题5分，共20分）
7．V-M系统
8．ASR和ACR
9．调速范围D
10．退饱和超调
三、简答题（共3小题，每题10分，共30分）
11.在转速、电流双闭环调速系统中转速调节器有那些作用？其输出限幅值应按什么要求来整定？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值又应如何整定？
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12.为抑制零漂，通常在PI调节器的反馈回路中并联一个高阻值的电阻。试分析这对闭环调速系统的影响。
答：
13. 在突加给定启动时，转速调节器退饱和超调的条件是什么？在给定积分器启动时，转速调节器是否存在退饱和超调现象?
四、计算题（共2题；第1小题15分，第2小题20分，共35分）
14. 某典型Ⅰ型电流控制系统结构如图1所示，电流输出回路总电阻R=4，电磁时间常数T1=0.3s，系统小时间常数T=0.01s，额定电流n45AI，该系统要求阶跃给定的电流超调量<5%，试求直流扰动电压32VU时的电流最大动态降落(以额定电流的百分数/mnII表示)和恢复时间tv(按基准值Cb的5%计算)。
11(1)1/TsKsTsR
11/1RTs U I ·························
15. 某个V-M调速系统，电动机：2.5 kW、220V、15A、1500r/min，电枢内阻为2；晶闸管装置内阻1，触发晶闸管装置电压放大系数为30。要求调速范围D = 20，静差率s8%。
(1)计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。
(2)采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的稳态结构图。
(3)调整该系统，使得*nU10V时，转速n=1000r/min，计算所需放大器的放大系数KP至少为多大？
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《交直流调速控制系统》期末考试试卷标准答案
考试形式：闭卷考试 考试时间：120分钟
一、填空题（本大题15空，每空1分，共15分）
1．直流电动机有三种调速方法，分别是改变电枢供电电压U、改变励磁通器、改变电枢回路电阻R
2. 可控直流电源有三种形式：旋转变流机组、静止可控整流器、直流斩波器。
3. 直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速nN =900r/min，高速机械特性的理想空载转速n0= 1000r/min；低速机械特性的理想空载转速n0min=200r/min，在额定负载下低速机械特性的转速nmin=100r/min，电动机在额定负载下运行的调速范围D= 9 ，静差率δ= 0.5 。
4. 在直流调速系统中，常用的校正方法有 串联校正、并联校正 两种。
5. 双闭环直流调速系统在突加给定启动时，动态过程有三个阶段分别是_电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段。
6. 直流调速系统的工程设计中,工程设计方法的基本指导思想是_预期特性典型化、典型系统性能指标与其参数的关系表格化。
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二、名词解释（共4小题；每小题5分，共20分）
7．V-M系统
答：直流调速系统中的可控变流装置广泛采用晶闸管变流器，这种系统称为晶闸管—电动机直流调速系统，简称V-M系统。其功能是进行功率放大，能量转换和传递，取得和处理系统中有关变量的信息，并按预定的控制规律产生控制信号或作用。
8．ASR和ACR
答：双闭环系统中由转速调节器（ASR）和电流调节器（ACR）两个调节器组成，采用串级调速的方式。即用ASR的输出去“驱动”ACR,再由ACR“驱动”晶闸管触发装置。
9．调速范围D
答：电动机在额定负载下运行的最高转速与最低转速之比，用D表示，即maxminnD=n，D值越大，系统的调速范围越宽。
10．退饱和超调
答：双闭环系统在突加给定时，ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，ASR在饱和时处于开环状态，起着饱和的非线性控制，只有当转速出现超调后，ASR才退出饱和参与调节，这一现象称为退饱和超调状态。
三、简答题（共3小题，每题10分，共30分）
11.在转速、电流双闭环调速系统中转速调节器有那些作用？其输出限幅值应按什么要求来整定？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值又应如何整定？
答：转速调节器的作用：①使转速n跟随给定电压Un变化稳态进行无静差②在负载变化或给定电压变化或产生扰动而出现转速偏差时，则靠ASR的调节起抗扰作用③当转速出现较大偏差时，ASR的输出限幅值决定了允许的最大电流，作用于ACR以获得较快的动态响应。
ASR的输出限幅为Um，主要用来限制最大电流dmI。
电流调节器的作用：①对电网电压的波动起到及时的抗扰作用，几乎不对转速产生影响②在起动时，由于ASR饱和，电流调节器获得允许的最大电流，使·························
过渡过程加快，实现了快速起动③在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压U变化④在电动机过载甚至堵转时，一方面限制了过大的电流起到快速的保护作用，另一方面使转速迅速下降实现了很陡的下垂特快。
ACR的输出限幅值为ctmU，主要限制晶闸管触发装置的最大电压d0mU。
12.为抑制零漂，通常在PI调节器的反馈回路中并联一个高阻值的电阻。试分析这对闭环调速系统的影响。
答：有时为了避免运算放大器长期工作时的零点漂移，故意将其放大系数压低一些，在R1—C1两端并接一个大电阻'1R，其值一般为几MΩ,这样调节器的稳态放大系数更低于无穷大，为''10PRKR, 系统也只是一个近似的无静差调速系统。如果需要的话，可以利用'PK来计算系统的实际静差率。
13. 在突加给定启动时，转速调节器退饱和超调的条件是什么？在给定积分器启动时，转速调节器是否存在退饱和超调现象?
答：①当电动机转速达到给定值时，则有nnUU，此时ASR的输入信号nU0，由于ASR的积分作用，其输出仍保持限幅值inU，同时电流保持最大值dmI，nU改变极性，则ASR退出饱和并参与调节作用，系统进入双闭环调节阶段。
②在给定积分器起动时转速调节器不存在退饱和超调现象，只有经过一定时间满足一定条件时才会出现腿饱和超调现象。
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四、计算题（共2题；第1小题15分，第2小题20分，共35分）
14. 某典型Ⅰ型电流控制系统结构如图1所示，电流输出回路总电阻R=4，电磁时间常数T1=0.3s，系统小时间常数T=0.01s，额定电流n45AI，该系统要求阶跃给定的电流超调量<5%，试求直流扰动电压32VU时的电流最大动态降落(以额定电流的百分数/mnII表示)和恢复时间tv(按基准值Cb的5%计算)。
解：查典型I型系统，跟随性能表3-1，要求5%，应选
11K=50220.01T
根据系统两个时间常数的比值T/T1=0.01/0.3=1/30，查表3-2，知最大动态降落为bΔCmax/C=12.9%，恢复时间vt(5%)/T=30.4，
由已知得211K==(1/Ω)R6
基准值b2111C=NK=32226A=83A
电流最大降落mbΔI=0.129C=0.344A
则mnΔI0.007170.717%I，
vvt(t/T)T=30.4T=30.4×0.01S=0.304S
11(1)1/TsKsTsR
11/1RTs U I ·························
15. 某个V-M调速系统，电动机：2.5 kW、220V、15A、1500r/min，电枢内阻为2；晶闸管装置内阻1，触发晶闸管装置电压放大系数为30。要求调速范围D = 20，静差率s8%。
(1)计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。
(2)采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的稳态结构图。
(3)调整该系统，使得*nU10V时，转速n=1000r/min，计算所需放大器的放大系数KP至少为多大？
解：(1) nomnomaenomU-IRC=n=0.13V·min/r
opΔn==346.15r/mindeIRC
Δn=4.79r/min(1)nomnomnsDs
(2) 系统的稳态结构图略。
(3) Δn=4.79r/min(1)nomclnsDs
15(12)K=1171.70.134.79nomeclIRCn
*nnomUα==0.01n
KCK=KePs=31.07
