《自动控制系统》复习题及答案
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《自动控制系统》复习题及答案
一、名词解释:(每小题2分,10分)
1、静态环流:当可逆线路在一定的控制角下稳定工作时,所出现的环流叫做静态环流,静态环流可分为直流平均环流和瞬时脉动环流。
2、动态环流:稳定运行时并不存在,只在系统处于过渡过程中出现的环流,叫做动态环流。
3、待逆变状态:待逆变就是电力电子器件(如晶闸管)已经满足逆变工作的部分条件,但并是完全满足条件,使得逆变并不能真正得以进行。直到逆变的直流电势大于电网的电压后,逆变才能真正进行。
4、待整流状态:指电力电子器件(如晶闸管)已部分满足整流的工作条件,整流并未真正进行时的工作状态。直到满足整流的工作条件,整流才能真正进行。
5、自动调速:根据自动控制原理,反馈闭环控制系统是按被调量的偏差进行控制的系统,只要被调量出现偏差,系统会自动产生纠正偏差的作用。
二、填空题(每空0.5分,5分)
1、直流调速的种类有 调节电枢供电电压 ,减弱励磁磁通 , 改变电枢回路电阻 。
3、比例调节器的输出量完全取决 比例和积分两部分之和 。
4、比例—积分调节器兼顾了系统的 快速响应 和 消除静差 的两个方面的要求,因此在自动控制系统中获得广泛的应用。
5、最大超调量是输出量与稳态值的 输出量的最大值减去稳态值 与 稳态值 之比。
6、有静差调速系统,其自动调节用 转速负反馈组成闭环的反馈控制系统 。
四、简答题(每小题3分,9分)
2、试分别解释闭环频率特性与开环频率特性?
答:单位反馈系统开环传递函数:G(s)=K/s(s+1)(s+5)
由于系统的开环频率特性和闭环频率特性有确定的关系,对于单位反馈系统的闭环传递函数:¢(s )=GK(S)/1+GK(S)
对应闭环频率特性:¢(jw )=GK(jw)/1+GK(jw)=M(jw)eja(w)
3、电流调节器和转速调节器的作用?
答:
电流调节器的作用:1.对电网电压波动起及时抗干扰作用。2.启动是保证获得允许的最大电流。3.在转速调节过程中,使电流跟随给定电压变化。4.当电动机过载甚至堵转时,限制电枢电流的最大值,从而起到快速的安全保护作用。如果故障消除,系统能够自动恢复正常。 转速调节器的作用:1.使转速跟随给定电压变化,稳态无静差。2.对负载变化起抗干扰作用。3.其输出限幅值决定允许的最大电流。 五、分析设计题(每小题7分,7分)
1、分析转速负反馈直流调速系统的稳态结构图
在电动机轴上安装一台测速发电机,测出与被调量—转速成正比的负反馈电压UG 与转速给定电压Un 相比较后得到偏差电压△U ,经过放大器A 产生触发装置UPE 的控制电压Uk,用以控制电动机转速。组成转速负反馈控制的闭环调速系统。根据自动控制原理,反馈闭环控制系统是按被调量的偏差进行控制的系统,只要被调量出现偏差,系统会自动产生纠正偏差的作用。转速降落正是由负载引起的转速偏差。显然,闭环调速系统应该能够大大减少转速降落。
六、计算题(每小题7分,14分)
1、在某一调速系统中,要求调速范围 1000 ~ 100r/min ,静差率 s=5% ,试问此时允许的静态转速降是多少?若开环静态速降是 100r/min ,则闭环系统的开环放大系数为多大?
D=nmax/nmin=1000/100=10=nnoms/△nnom(1-s)
△nnom=1000*0.05/10*0.95=5r/min 带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图
+ A M TG + -
+ - +
- U tg U d I d n
+ - - + U n ∆U n U *n U c UPE + -
M T I d U n U d U c tg ~
Dop=nnoms/△nop(1-s)
Dcl=nnoms/△ncl(1-s)
K=△nnoP/△nNcl-1=100/5-1=19
2、求如图所示的最小相位系统的开环传递函数,并判别其闭环系统的稳定性。
中频段斜率为-20,且占据的频率区域较宽,则系统的相频特性为:
¢(w)=-180o+arctan w/w1- arctan w/w2
相裕度角为:Ύ=180o+¢(we)= arctan wc/w1- arctan wc/w2
可见,中频段很宽,即w2比w1大许多,则系统的相角裕度Ύ很大,即系统的平稳性很好。
中频段斜率为-40,且占据的频率区域较宽,可见,中频段很宽,即w2比w1大许多,则系统的相角裕度Ύ接近于0,即系统将处于临界稳定状态,动态响应持续震荡。