电力拖动自动控制系统(版)陈伯时

电力拖动自动自动系统——运动控制系

统

上海大学陈博时

第三版

习题答案

第一章：闭环控制的直流调速系统

1-1 为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM系统与V-M系统相比，在很多方面有较大的优越性：

（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；

（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；

（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右；

（4）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；

（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也大，

因而装置效率较高；

（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高；

1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。答：如图P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E＞U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤t＜T时，U g2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。在T≤t＜T+t on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，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VD1轮流导

通，而VT 1始终是关断的。

有一种特殊状态，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT 1关断后i d 经VD 2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD 2两端电压也降为零，VT 2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：

min max

n n D =

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Δn N 与理想空载转速n 0之比，称作静差率s ，即

0n n s N

?=。

调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系是：

)1(min min

s n s n D N N -?=

按上述关系可得出：D 越小，s 越小，D 越大，s 越大；D 与s 相互制约，所以说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”。

1-4 某一调速系统，测得的最高转速特性为min /1500

max 0r n =，最低转速特性为min /150m in 0r n =，带额定负载时的速度降落min /15r n N =?，且在不同转速下额定速降N n ?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：思路一：

系统能够达到的调速范围为：

11151501500min 0max 0min max =-=?-==N n n n n n D

系统允许的静差率：

%10%100151115001511%100=??+?=??+?=

N N N n D n n D s

思路二： 系统允许的静差率：

%10%10015015%100%100min 00=?=??=??=

n n n n s N N

系统能够达到的调速范围为：

11)1.01(151.01500)1()1(max 0=-??=-?=-?=

s n s n s n s n D N N N

1-5 某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min ，要求系统的静差率%2≤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：因为：

101501500min max ===n n D ，

所以系统允许的静态速降：

min /06.3)02.01(1002.01500)1()1(max r s D s n s D s n n N N =-??=-=-=?

又：

K n n op

cl +?=?1，N cl n n ?=?，min /100r n op =? 故闭环系统的开环放大倍数：

68.31106.31001=-=-??=

cl op n n K

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8r/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：因为：

)1(K C RI n e d cl +=

?

所以： 128)151(8)1(=+?=+?=K n C RI cl e d

K=30时，电动机在额定负载下的速降为：

min /13.4301128)1(r K C RI n e d cl =+=+=

?

又因为： )1(s n s

n D N N -?=

所以在同样静差率要求下，且N n 不变，D 的变化只与N n ?有关，即调速范围D 扩大了8/4.13=1.49倍。

1-7 某调速系统的调速范围D=20，额定转速min /1500

r n N =，开环转速降落min /240r n Nop =?，若要求系统的静差率由10%减少到5%，则系统的开环增益将如何变化？

解：当静差率s=10%时，

min /33.8)1.01(201.01500)1(r s D s n n N N =-??=-=?

8.27133.82401=-=-??=

cl op n n K 当静差率s=5%时，

min /95.3)05.01(2005.01500)1(r s D s n n N N =-??=-=?

8.59195.32401=-=-??=

cl op n n K

因此，若要求系统的静差率由10%减少到5%，则系统的开环增益将从27.8变化到59.8。

1-8 转速单闭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？ 答：（1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征：

① 只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。

② 抵抗扰动，服从给定。

③ 系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。

（2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。

（3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比会改变转速，因为反馈信号与给定信号的比较值发生了变化，破坏了原先的平衡，调速系统就要继续动作，使反馈信号与给定信号达到新的平衡为止。

（4）如果测速发电机的励磁发生了变化，系统没有克服这种干扰的能力。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。

1-9 在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、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，问系统对上述各量有无调节能力？为什么？

答：当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时，系统对其均有调节能力。当测速发电机励磁各量发生变化时，系统没有调节能力。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。

1-10 V-M 系统，电动机参数为：N P =2.2kW ，N U =220V,N I =12.5A,N n =1500r/min,电枢电阻a R =1.2Ω，整流装置内阻rec R =1.5Ω，触发整流环节的放大倍数s K =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op n ?和调速要求所允许的闭环静态速降cl n ?。

（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框图。

（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）先计算电动机的电动势系数：

C e =N a N N n R I U -=15002

.15.12220?-=0.137r V min/?

故开环系统的静态速降

op n ?=e N C RI =()137.05.125.12.1?+=246.35r/min

调速要求所允许的闭环静态速降

cl n ?=()s D s n N -1≤()%10120%

101500-??=8.33r/min

(2)系统的原理图如下：

系统静态结构框图如下：

(3)当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N , 则转速负反馈系数：

α≈N n n U *=150015

=0.01r V min/?

(4) 闭环系统的开环放大系数K=1-??cl op

n n =133.835.246-=28.57

放大器所需放大倍数K p =e s C K K /α=137.0/3501.057

.28?=11.18，取K p =12

1-11 在题1-10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框图，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：N s com n dbl I R U U I 2*≤+=

N s com dcr I R U I 2.1≥=

所以 V U com 5.22=，Ω=5.1s R

因为主电路总电阻V R 7.25.12.1=+=，要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3，即要求电流反馈采样电阻不超过Ω9.0，而求得的Ω=5.1s R ，需要增加电流反馈放大器。

系统原理图如下：

系统静态结构框图如下：？

因为s R 不能超过Ω9.0，令Ω=9.0s R ，故有V I U N com 5.132.19.0'=?=

所以电流反馈放大系数为

67.15.135.22'===com com

U U β

这时的电流反馈采样电阻Ω=9.0s R ，比较电压

V U com 5.13'= 1-12 某调速系统原理图见教材P51，1-58，已知数据如下：电动机；kW P N 18=，V U N 220= ，A I N 94=，min /1000r n N =，Ω=15.0a R ，整流装置内阻

Ω=3.0r e c R ，触发整流环节的放大倍数40=s K 。最大给定电压V U nm 15*=，当

主电路电流达到最大值时，整定电流反馈电压V U im 10=。

设计指标：要求系统满足调速范围D=20，静差率s ≤10%，N dbl I I 5.1=,N dcr I I 1.1=。试画出系统的静态结构框图，并计算：

（1） 转速反馈系数α。

（2） 调节器放大系数p K 。

（3） 电阻1R 的数值。（放大器输入电阻Ω=k R 200）

（4） 电阻2R 的数值和稳压管VS 的击穿电压值。

解：（1）因为αN N nm n U U =≈m ax *

所以r V n U N nm min/015.0100015*?===α

系统静态结构框图如下：？

（2）电动机的电动势系数为

r V n R I U C N a N N e min/2059.0100015.094220?=?-=-=

开环系统的静态速降为

m i n /44.2052059.0)3.015.0(94)(r C R R I n e rec a N op =+?=+=?

闭环系统的静态速降为

min /56.59.0201.01000)1(r s D s n n N cl =??≤-=?

闭环系统的开环放大系数为

9.35156.544.2051=-≥-??=cl op

n n K

调节器放大系数为

3.122059.0/40015.09.35/=?==e s p C K K K α，取13=p K

（3）取Ω=k R 200，则Ω=?==k R K R p 260132001

（4）求解2R 的核心应放在运放上，利用虚地点求解电流：

1200*R U R U U R U R U c br i n n =--- ?2603.71020152

c U R =--……①

对特殊点：当电机堵转时，0=n ,故0=n U ，；

且此时，电枢回路中dbl I I I ==max

又N dbl I I 5.1= ,s dm s d c K R I K U U 总==0

将上式带入①式即可得到：

Ω=k R 58.32

当VS 被击穿时，β?=dcr VS I U

又V U im 10=，im dbl U I =?β，N dbl I I 5.1=，N dcr I I 1.1=

所以，V U VS 34.7=

1-13 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？ ① 放大器的放大系数Kp ；② 供电电网电压； ③ 电枢电阻R a ； ④ 电动机励磁电流； ⑤ 电压反馈系数γ。

答：当放大器的放大系数、供电电网电压、电枢电阻、电动机励磁电流发生变化时，系统有调节作用， 当电压反馈系数γ发生变化时，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。因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。

1-14 有一个V-M 系统，已知：电动机：kW P N 8.2=，V U N 220=，A I N 6.15=，

min /1500r n N =,Ω=5.1a R ,整流装置内阻Ω=1rec R ，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 。

（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

V U n 10*=时，N d I I =，N n n =，并保持系统原来的开环放大系数K 不变，试求在30=D 时的静差率。

解：（1）先计算电动机的电动势系数：

r V n R I U C N a N N e m i n /1311.015005.16.15220?=?-=-= 则开环系统的额定速降：

m i n /48.2971311.0)15.1(6.15)(r C R R I n e rec a N op =+?=+=? 所以系统开环工作时，调速范围30=D 时的静差率：

856.048.29730150048.29730=?+?=?+?=op N op

n D n n D s

（2）当30=D ，%10=s 时，系统允许的稳态速降

m i n /56.5)1.01(301.01500)1(r s D s n n N N =-??=-=? （3）在

V U n 10*=时N d I I =，N n n =，转速负反馈系数α为 007.0150010*==≈N n n U α

闭环系统的开环放大系数为

5.5215

6.548.2971=-=-??=cl op

n n K

调节器放大系数

p K 为 09.281311.0/35007.05.52/=?==e s p C K K K α，取29=p K

（4）在电压负反馈有静差调速系统中，

m i n /73.1801311.06.155.1)2.521(1311.06.151)1(r Ce I R K Ce I R n d a d rce cl =?++??=++=?

故当

V U n 10*=时N d I I =，N n n =，并保持原开环放大系数K 不变，在30=D 时n min =50r/min ，静差率：

783.05073.18073.180min =+=+??=n n n s N N

1-15 在题1-10的系统中，主电路电感mH L 50=,系统运动部分飞轮惯量226.1m N GD ?=，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？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数K 是多少？

解：计算系统中各环节的时间常数：

电磁时间常数 s H R L T l 0185.0)5.12.1(05.0=Ω+==

机电时间常数 s s C C R GD T m

e m 064.0137.030137.0375)5.12.1(6.13752=???+?==π

对于三相零式电路（即三相半波整流电路），晶闸管装置的滞后时间常数为 s T s 00333.0=

为保证系统稳定，开环放大系数应满足稳定条件：

K ＜86.2200333.00185.000333.0)00333.00185.0(064.0)(22=?++?=++s l s s l m T T T T T T

而题1-10中计算得到的闭环系统的开环放大系数为

K=1-??cl op

n n =133.835.246-=28.57＞22.86

因此，此转速负反馈系统不能稳定运行。

1-16 为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压0=?U 时，调节器的输出电压是多少？它取决于那

些因素？

答：在动态过程中，当n U ?变化时，只要其极性不变，即只要仍是*n U ＞n U ，积

分调节器的输出c U 便一直增长；只有达到

n n U U =*，0=?n U 时，c U 才停止上升；不到n U ?变负，c U 不会下降。特别要注意的是，当0=?n U 时，c U 并不是零，而是一个终值cf U ；如果n U ?不再变化，这个终值便保持恒定而不再变化，这是积分控制的特点。因此，积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。

当积分调节器的输入偏差电压0=?U 时，调节器的输出电压c U 不是零，而是一个终值

cf U ，它取决于输入偏差量的全部历史。

1-17 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？并说明理由。

答：转速的稳态精度还受给定电源和测速发电机精度的影响，因为系统的精度依

赖于给定和反馈检测的精度，n U U n n α==*。例如，若给定应为15V ～1500转；当给定发生错误为13V 时，转速n 不为1500转。当反馈检测环节的精度不准时，即α有误差时，转速n 也不为1500转。

1-18 采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是否有静差？为什么？试说明理由。

答：稳态运行时的速度有静差。因为电压负反馈系统实际上是一个自动调压系统，所以只有被反馈环包围的电力电子装置内阻引起的稳态速降被减小到K +11

，而电枢电阻速降e d

a C I R 处于反馈环外，电压反馈无法消除，其大小仍和开环系统一样。

直流自动控制系统B卷 薄涛

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 直流自动控制系统 试 卷（作业考核 线上） B 卷 学习中心： 忻州奥鹏 院校学号：T030163姓名 薄涛 （共 7页） 解： 先计算电动机电动势常数 220152 Φ0.127 V min/r 1500 nom nom a e nom U I R C n --?= ==? 开环系统的静态速降为 ()15(21)354.33 r/min 0.127 nom nom a rec op e e I R I R R n C C ∑+?+?= ===ΦΦ 满足调速要求所允许的静态速降为 ()0.11500 8.33 r/min 120(10.1) nom cl S n n D S ???= ==-- 第一题（15分） 有一V-M 调速系统，电动机参数为nom 2.5 kW P =，nom 220V U =，nom 15A I =， nom 1500 r/min n =，a 2R =Ω；整流装置内阻rec 1R =Ω，触发整流装置的放大倍数s 30K =。要求调速范围D ＝20，静差率S 10%，试求 1. 计算开环系统的静态速降op n ?；（3分） 2. 计算调速要求所允许的静态速降cl n ?；（3分） 3. 采用负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图；（3分）

采用转速负反馈系统的稳态结构图 1. 第二题（20分） 某调速系统如下图所示，已知数据为：电动机参数为 nom 30kW P=， nom 220V U=，nom 157.8A I=， nom 1000 r/min n=， a 0.1 R=Ω；整流装置内阻 rec 0.3 R=Ω，触发整流装置 的放大倍数 s 40 K=；最大给定电压* nm 12V U=，当主电路电流最大时，整定 im 45V U=。 系统的设计指标为：D=20，S=10%， 1.5 dbL nom I I =， 1.1 dcr nom I I =。 1. 画出系统的静态结构图；（4分） 2. 计算转速反馈系数；（3分） 3. 计算放大器放大倍数；（4分） 4. 计算电流反馈系数；（3分） 5. 当 20k R=Ω时，求 1 R的数值；（3分） 6. 计算稳压管的击穿电压 com U。（3分）

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第一章：闭环控制的直流调速系统00000 1-1 为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM系统与V-M系统相比，在很多方面有较大的优越性： （1）主电路线路简单，需用的功率器件少； （2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小； （3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右； （4）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； （5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也大， 因而装置效率较高； （6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高； 1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。答：如图P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E＞U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤t＜T时，U g2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。在T≤t＜T+t on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，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VD1轮流导通，而VT1始终是关断的。 有一种特殊状态，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后i d经VD2续流时，还没有达到周期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

电力拖动自动控制系统-课后答案.

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) n n 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，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 min D 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 =?== 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)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D 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 60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，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N n ?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）* (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)15) 4.6u d p s p s U 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/

《电力拖动自动控制系统》参考问题详解

《电力拖动自动控制系统》参考答案： 第一章 一、填空题： 1.答案：静止可控整流器直流斩波器 2.答案：调速围静差率. 3.答案：恒转矩、恒功率 4.答案：脉冲宽度调制 二、判断题： 答案：1.×、2. √、 三、问答题： 1.答案：生产机械的转速n与其对应的负载转矩T L的关系。1.阻转矩负载特性； 2.位转矩负载特性； 3.转矩随转速变化而改变的负载特性，通风机型、恒功率、转矩与转速成比例； 4.转矩随位置变化的负载特性。 2.答案：放大器的放大系数K p，供电电网电压，参数变化时系统有调节作用。电压负反馈系统实际上只是一个自动调压系统，只有被反馈环包围部分参数变化时有调节作用。 3.答案：U d减少，转速n不变、U d增加。 4.答案：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所对应的转速降落与理想空载转速之比，称作转差率。静态速降值一定，如果对静差率要求越严，值越小时，允许的调速围就越小。 5.答案：反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。系统能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用。但完全服从给定作用。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。可见，测速发电机的励磁量发生变化时，系统无能为力。 6.答案：采用比例积分调节器的闭环调速系统是无静差调速系统。积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，原因是积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历史。可以实现无静差调速。 四、计算题： 1.答案：开环系统的稳态速降：354.33r/min；满足调速要求所允许的稳态速降：8.33r/min；闭环系统的开环放大系数：41.54 2.答案：42.5N?M， 3.41N?M 3.答案：T=62.92N?M，n=920r/min，cosФ=0.78 4.答案：α=0。时n0=2119r/min, α=30。时n0=1824r/min，α=31.1。，cosФ=0.82，s=0.0395。 5.答案：D=4.44，s=0.048，Δn=5.3r/min。 6.答案：系统允许的稳态速降：3.06r/min，开环放大系数：31.7 7.答案：系统的开环放大系数从4.7变为17.9 8.答案：s=0.86，Δn cl=5.56r/min，K p=27.8，α=0.0067V?min/r。 9.答案：调速围D=10，允许静差率s=10%。 10.答案：允许的静态速降Δn cl=3.06r/min，闭环系统的开环放大系数K=31.7。 第二章 一、填空题： 1.跟随抗扰环ACR 外环ASR 2.典型Ⅰ型典型Ⅱ型

电力拖动自动控制系统习题答案_第四版

第二章 2-1：答：在制动阶段，VT1始终不导通。VT2导通期间，并能耗制动；VT2不导通期间， VD1续流，并回馈制动。 2-2：由 10100 1000== D ； rpm s D s n n n N N cl 04.298 .01002.01000) 1(=??≤ -= ?=?； 2-3：已知 rpm n n n N 1500max max 0=?+= rpm n n n N 150min min 0=?+= max n n N =，rpm n N 15=? 所以1115 150151500min max =--= = n n D 1.015 11148515 11=?+?= ?+?= D n n D n s N N N 2-4： r v n R I U C N a N N e min/1478.0/)(?=-= rpm C R R I n e s a N op 1.1151478.0/045.0378/)(=?=+=? 1.38.0*1.115 2.0*1430) 1(==-?=s n s n D N N 32 .57 .0*1.1153.0*1430) 1(== -?= s n s n D N N 2-5： rpm C R I n e N op 5.2742.0/18.0305/=?==? /()27.45%N op N op s n n n =?+?= rpm s D s n n n N N cl 63.295 .02005.01000) 1(=??≤ -= ?=? 2-6： v K K U K K U s p u s p dcl 121 =+= γ 264==u s p dop U K K U 22/=dcl dop U U v U K K K K U dcl s p s p u 6.41=+= γ 2-7： 10=D

浅析电力拖动自动控制系统

浅析电力拖动自动控制系统 【摘要】电力拖动控制系统是一种较为重要的控制系统，其在工业生产中发挥着很大的作用，随着社会的发展以及科技的推动，这一系统开始趋向于自动化的应用形式。电能在人们的生活中发挥着重要的作用，电器的种类越来越多，现代社会对电力的需求量也越来越大，所以，自动化的电力拖动控制系统，可以更好的满足人类社会对电力的需求。本文分析了电力拖动自动控制系统的设计原理，还介绍了电力拖动自动控制系统的安全防护，希望对相关电力人员有所帮助，使相关企业生产可以更加安全、稳定的进行。 【关键词】电力拖动；系统；自动控制；原理；安全防护 电力拖动系统在工业领域应用极其广泛，伴随着我国科技的发展，工业企业的生产效率越来越高，人类社会对电能的需求量也越来越大。很多工业企业引进了先进的机械设备，提高了企业的生产水平，同时也对电力拖动控制系统提出了更高的要求，所以，电力拖动控制系统的自动化也是企业未来发展的必然趋势。电力拖动自动控制系统是对传统系统的改进与优化，这种系统在运行的过程中，更加安全稳定，而且满足了企业对自动化机械设备生产运行的要求。为了使电力拖动自动控制系统发挥更大的效用，相关人员要研究出更加完善的安全防护措施，这也可以为企业增产以及效益提升做出更大的贡献。 1.电力拖动自动控制系统的设计原理 电力拖动控制系统在工业企业生产中发挥着重要的作用，工作人员在系统运行的过程中，可以更好的掌握电动机的运行状况，还可以通过信息反馈，了解企业生产运行机制的运转情况，比较常见的反馈信息是电流信息。电力拖动控制系统中包含着很多的构件，其中电气设备是生产运行机制中比较重要的系统，其也是企业实现机械自动控制的关键因素。在利用计算机设备，可以在系统运行的过程中，可以直观的从显示器中，了解设备的运行状况，通过计算机等设备的信息反馈，可以有效的实现电力拖动的自动化控制。 实现电力拖动控制系统的自动化运行，需要借助先进的计算机技术，相关工作人员通过计算机信息的反馈，以及企业生产需求的变化，可以有效的制定出不同的控制方案，还可以实现机械运行的自动化生产。在这一过程中，计算机的编程起着至关重要的作用，计算机不但具有强大的计算等功能，还具有操作便捷等特点，所以，工作人员一定要多了解计算机相关知识，这样才能编制出独立的驱动程序，实现多种设备的自动控制。工作人员还要利用计算机操作技术，实现系统的对接测试，这些步骤有利于简化电力拖动自动化控制编程。电力拖动自动控制系统的各项参数可以认为调动，根据不同的要求，技术人员可以更改编程，所以这项工作具有一定的变动性。但是从系统的设计原理来看，电力拖动自动控制系统在调整的过程中，需要遵循一定的设计原则，其主要是利用计算机作为控制中心，而且是通过信号传输完成下达命令以及执行命令这一系列工作。

电力拖动自动控制系统运动控制系统第版习题答案完整版

电力拖动自动控制系统运动控制系统第版习题 答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

习题解答（供参考） 习题二 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：10000.020.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 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 min D n n =(均指额定负载情况下） 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 =-=-?=

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=0.2Vmin/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)]10000.050.95] 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* 8.8u 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=0.7。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=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）*(1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??=

电力拖动自动控制系统 第四版 课后答案

习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100 min 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 s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为 2.04rpm 。 2.3 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 min D 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 C e r p m ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33 N 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，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 * 8.8u 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=0.7。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=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压 * u U 应为多少？ 解：（1） * (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 s U U K K K K V γ=+=?+???= 2.7 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%N n =??? 15002%/98%10 3.06/min N n r ?=??= 2） () 7.31106.3/1001/=-=-??=cl op n n K

电力拖动自动控制系统-运动控制系统-课后题答案

第2章 三、思考题 2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？ 答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 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。 2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？ 答：脉动直流电压。 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？ 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），而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，故直流PWM 变换器时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。 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？ 答：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PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 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？ 答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？ 答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。2=8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？ 答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？ 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许） 允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2=12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如

《电力拖动自动控制系统》答案(全)

1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态 响应快，动态抗扰能力强。 1-2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？ 答：制动时，由于1g U 的脉冲变窄而导致d i 反向时，U g2 变正，于是VT 2导通， VT 2导通，VT 1关断。 1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么 关系？为什么脱离了调速范围，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 max n 和最低转速min n 之比叫做调速范围， 用字母D 表示，即：min max n n D = 负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落N n ? 与理想空载转速min 0n 之比，称为系统的静差率S,即：min 0n n s N ?= 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为： ) 1(s n s n D N N -?= 由于在一定的N n 下，D 越大，min n 越小N n ? 又一定，则S 变大。所以，如果不考虑D ，则S 的调节也就会容易， 1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为min /1500max 0r n =，最低转速特性为 min /150min 0r n =，带额定负载的速度降落min /15r n N =?，且不同转速下额定速降N n ?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大？ 解 1115 150151500min 0max 0min max =--= ?-?-= = N N n n n n n n D %10150 15min 0== ?=n n s

电力拖动控制系统

★采用计算机控制电力传动系统的优越性在于：（1）可显著提高系统性能。采用数字给定、数字控制和数字检测，系统精度大大提高可根据控制对象的变化，方便地改变控制器参数，以提高系统抗干扰能力（2）可采用各种控制策略。可变参数PID和PI控制；自适应控制；模糊控制；滑模控制；复合控制。（3）可实现系统监控功能。状态检测；数据处理、存储与显示；越限报警；打印报表等。 ★数字测速方法：1. 旋转编码器：光电转换；增量式旋转编码器； 脉冲数字（P/D）转换方法：（1）M法—脉冲直接计数方法；（2）T 法—脉冲时间计数方法；（3）M/T法—脉冲时间混合计数方法 M法测速：工作原理：由计数器记录PLG发出的脉冲信号；定时器每隔时间T c向CPU发出中断请求INTt；CPU响应中断后，读出计数值M1，并将计数器清零重新计数；根据计数值M 计算出对应的转速值n。 ★计算公式：式中Z为PLG每转输出的脉冲个数； ★M法测速的分辨率： ★M法测速误差率：在上式中，Z 和T c均为常值，因此转速n 正比于脉冲个数。高速时Z大，量化误差较小，随着转速的降低误差增大，转速过低时将小于1，测速装置便不能正常工作。所以，M法测速只适用于高速段。 ★T法测速：工作原理：计数器记录来自CPU的高频脉冲f0；PLG每输出一个脉冲，中断电路向CPU发出一次中断请求；CPU 响应INTn中断，从计数器中读出计数值M2，并立即清零，重新计数。 ★计算公式： ★T法测速的分辨率： ★Ｔ法测速误差率：低速时，编码器相★邻脉冲间隔时间长，测得的高频时钟脉冲个数M2多，所以误差率小，测速精度高，故T法测速适用于低速段。 ★两种测速方法的比较：M法测速在高速段分辨率强；T法测速在低速段分辨率强。因此，可以将两种测速方法相结合，取长补短。既检测T c时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2，用来计算转速，称作M/T法测速。 ★M/T法测速：电路结构 ★工作原理：T0定时器控制采样时间；M1计数器记录PLG脉冲；M2计数器记录时钟脉冲。 ★计算公式：

直流自动控制系统

自动控制系统 第一题 带有电流截止负反馈的单闭环调速系统，电动机参数为：U nom =220V ，I nom =32A ，n nom =1350rpm ，电枢电阻R a =0.66Ω，整流装置K s =30，电枢回路总电阻R ∑=0.8Ω，生产机械要求：调速范围D ＝30，静差率S ≤0.1 1. 画出系统静态结构图； 2. 求开环系统静态速降?n op ，调速要求所允许的静态速降?n cl ； 3. 当给定电压U n *=10V 时，n =n nom ，求闭环系统开环放大倍数K ，调节器的放大倍数K P ，速度反馈系数α； 4. 若截止电压U com =9V ，堵转电流I dbL =2.2I nom ，求电流反馈系数β，截止电流 I dcr 。 1） 2） 3） 当时，代入 nom nom a 220320.66 0.147V min/r 1350 e nom U I R C n Φ--?= =≈?nom op 320.8 174.15r/min 0.147e R I n C Φ∑???===nom cl (1) S n D n S ?= ?-nom cl 0.11350135 5r/min (1)30(10.1)27 S n n D S ??∴?= ===--* n 10V U =nom 1350rpm n n ==n U n α=100.0074V min/r 1350 n nom U n α*≈=≈?op cl 174.15 1133.835 n K n ?= -= -=?p s e K K K C αΦ ??=

4） 当电动机堵转时 或忽略R ∑ 第二题 转速、电流双闭环无静差调速系统，电动机nom 220V U =，nom 20A I =，nom 1000rpm n =，整流装置内阻rec 0.5R =Ω，电动机电枢电阻a 0.5R =Ω，电动机过载倍数2λ=，整流装置放大倍数s 24K =，系统最大给定电压、速度调节器的 限幅值与电流调节器的输出限幅值** nm im ctm 10V U U U ===。 1．求以下各量 （1）α= （2）β= （3）e C Φ= 2．当电动机在额定负载、额定转速下稳定运行时， 求如下各量： （1）*i U = （2）ct U = （3）n U = 3．电动机在额定状态下运行时，转速反馈线突然断开，求稳态时各量： （1）*i U = （2）i U = （3）ct U = （4）n = 4．当电动机发生堵转时，求系统稳态时如下各量： （1）*i U = （2）i U = p s 33.830.147 22.4300.0074 e K C K K Φα??∴= =≈??0n =*p s n com dbL p s () K K U U I R K K β ∑??+= +??1090.8 2.23222.4300.27/n com dbL p S R U U I K K V A β* ∑ +∴=-+= - ??≈nom dbr 9 33.330.27 U I A β = = =com dbL ()1090.27/2.232 n U U V A I β*++≈=≈?

电力拖动自动控制系统习题答案_陈伯时

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题 2-2 调速系统的调速范围是 1000~100r/min ，要求静差率 s=2%，那么系统允许的稳态速降是 多少？ 解：系统允许的稳态速降 sn 0 02 × 100 ? n N = = = 2 04( r min ) ( 1 ? s ) ( 1 ? 0 02) 2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机 = 60 k W ， P N U N = 220 V ， I N = 305 A ， n N = 1000 r m in ， 主 电 路 总 电 阻 R = 0 18? ， C = 0 2 V ? min r ，求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 ?n 为多少？ N （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 s 多少？ N （3）额定负载下的转速降落 ?n 为多少，才能满足 D = 20, s ≤ 5% 的要求。 N 解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 I R 305 × 0 18 N ? n = = = 274 5( r min ) N C 0 2 （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 ? n 274 5 N s = = ≈ 0 215 = 21 5% N n + ? n 1000 + 274 5 N N （3）额定负载下满足 D = 20, s ≤ 5% 要求的转速降落 n s 1000 × 0 05 N ? n = = ≈ 2 63 ( r min ) N D ( 1 ? s ) 20 × ( 1 ? 0 05) 2-6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构如图所示，已知给定电压 U u = 8 8 V , 比例调节放大 系数 K = 2, 晶闸管装置放大系数 K = 15, 反馈系数 γ = 0 7 。求： p （1）输出电压 U ； d （2）若把反馈线断开， U 为何值？开环时的输出电压是闭环时的多少倍？ d （3）若把反馈系数减至 γ = 5 U 应为多少？ u 解：（1）输出电压 K K 2 × 15 p s U = U = × 8 8 = 12( V ) ； d u 1 + K K γ 1 + 2 × 15 × 0 7 p s （2）若把反馈线断开， U = K K U = 2 × 15 × 8 8 = 264 ( V) ；开环时的输出电压是闭环 d p s u 时的 264 12 = 22 倍。 （3）若把反馈系数减至 γ = 5 ，当保持同样的输出电压时，给定电压 1 + K K γ 1 + 2 × 15 × 0 35 p s U = U = × 12 = 4 6( V ) 。 u d K K 2 × 15 p s

直流自动控制系统B卷谭树彬(2)

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 直流自动控制系统 试 卷（作业考核 线上） B 卷 学习中心： 院校学号： 姓名 （共 3 页） 第一题（15分） 有一V-M 调速系统，电动机参数为nom 2.5 kW P =，nom 220V U =，nom 15A I =，nom 1500 r/min n =，a 2R =Ω；整流装置内阻rec 1R =Ω，触发整流装置的放大倍数s 30K =。要求调速范围D ＝20，静差率S ≤10%，试求 1. 计算开环系统的静态速降op n ?；（3分） 2. 计算调速要求所允许的静态速降cl n ?；（3分） 3. 采用负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图；（3分） 4. 调整该系统，使* n 20V U =时转速1000 r/min n =，此时转速反馈系数应为多少（可认为* n n U U ≈）？（3分） 5. 计算所需放大器的放大倍数。（3分）

第二题（20分） 某调速系统如下图所示，已知数据为：电动机参数为nom 30kW P =，nom 220V U =，nom 157.8A I =，nom 1000 r/min n =，a 0.1R =Ω；整流装置内阻rec 0.3R =Ω，触发整流装置的 放大倍数s 40K =；最大给定电压* nm 12V U =，当主电路电流最大时，整定im 45V U =。系统的设计指标为：D =20，S =10%， 1.5dbL nom I I =， 1.1dcr nom I I =。 1. 画出系统的静态结构图；（4分） 2. 计算转速反馈系数；（3分） 3. 计算放大器放大倍数；（4分） 4. 计算电流反馈系数；（3分） 5. 当020k R =Ω时，求1R 的数值；（3分） 6. 计算稳压管的击穿电压com U 。（3分）

电力拖动自动控制系统课后答案

电力拖动自动控制系统 课后答案 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】

习题解答（供参考） 习题二 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 s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 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 min D n n =(均指额定负载情况下） 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 =-=-?= 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?

电力拖动控制系统基础知识(培训教材)

4电力拖动控制系统基础知识 自动控制系统可以从一些不同的角度来进行分类。一般按系统结构特点分类，大致可分为：开环控制系统、闭环控制系统及复合控制系统。其中，闭环控制系统又分为单环控制系统、双环控制系统等；而复合控制系统是既有主反馈，又有前馈的控制系统。所谓前馈控制是一种按照扰动进行控制的开环控制。因此复合控制系统是开环、闭环结合的系统。 4.1开环控制系统与闭环控制系统的概念 4.1.1开环控制系统 （1）开环控制系统概念 开环控制系统是与闭环控制系统相对而言的。如果在系统中控制信息的流动未形成闭合回路，那么该系统就称之为开环控制系统。 （2）开环控制系统种类 常见的开环控制系统有以下两种： 1）按干扰补偿的前馈控制系统 通过前面对控制的分析可知，稳定被控制量实质上就是在干扰信号出现时，操纵控制量使之对被控量的影响与干扰量对被控量的影响互相抵消以保持被控量不变，这样就产生了利用干扰去克服干扰的控制思路。其原理方框图见图4-1-1。 图4-1-1前馈系统控制图 在这种系统中，由于测量的是干扰量，故只能对可测干扰进行补偿。不可测干扰以及对象、各部件内部参数变化给被控量造成的干扰，系统自身无法控制。因此，控制精度受到了原理上的限制。 2）按给定值操作的开环控制系统

所谓按给定值操作的开环控制系统，就是事先计算出希望的给定量，然后向执行器提供该给定量后就不再管它了，那么这种系统就是所谓的按给定值操作的开环系统。见图4-1-2。 开环控制系统由于没有信息的回馈，控制器就无法知晓控制的效果，因此也就没有纠正偏差的能力。因此这种系统只能用在对控制质量要求不高的场合，或者是在闭环控制中起辅助的控制以减轻反馈控制的负担。 图4-1-2按给定值操作的开环系统 综上所述，开环控制系统的特点是： ①不必对被控量进行测量和反馈，因而结构简单。 ②这种系统需要采用高精度元件保证控制精度。 ③对干扰造成的误差，系统不具有修正能力。 ④系统不存在稳定性问题。 （3）开环调速系统及其存在的问题 在实际应用中，晶闸管-电动机系统和可逆直流脉宽调速系统都是开环调速系统，调节控制电压就可以改变电动机的转速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速，可以找到一些用途。但是，在开环系统中，当负载电流增大时，电枢压降也增大，转速只能降下来；许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求。例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大小常有波动，但是，为了保证工件的加工精度和加工后的表面光洁度，加工过程中的速度却必须基本稳定，也就是说，静差率不能太大，一般要求，调速范围D=20～40，静差率5％。又如热连轧机，各机架轧辊分别由单独的电动机拖动，钢材在几个机架内连续轧制，要求各机架出口线速度保持严格的比例关系，使被轧金属每秒流量相等，才不致造成钢材拱起或拉断，根据工艺要求，须使调速范围D=3～10时，保证静差率0.2％～0.5％。在这些情况下，开环调速系统往往不能满足要求。在开环系统中，当负载电流增大时，电枢压降也增大，转速只能降下来；闭环系统装有反馈装置，转速稍有降落，反馈电压就会降低，通过比较和放大，提高电力电子装置的输出电压，使系统工作在新的机械特性上，因而转速又有所回升。