运控控制系统作业解答.docx

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1、1-3（1）调速范围和静差率的定义是什么？（2）为何说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就轻易得多了”？（3）调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系？答：（1）调速范围：生产机械规定电动机提供的最高转速和最低转速之比。用字母D体现，即O二LzAnin其中：max和min一般指电动机额定负载时的最高和最低转速；对于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。（2）静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增长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：S=也，或用比例体现：S=也XlO0%no%同样硬度的特性，理想空载转速越低时，静差率越大，转速的

2、相对稳定度也就越差。假如低速时B静差率能满足规定，高速时的静差率肯定也能满足规定。因此静差率的规定以低速时的静差率为准。（3）在直流电动机变压调速系统中，一般以电动机时额定转速作为最高转速亦作为最高转速，取调速系统的静差率为最低转速时的静差率：S=也=MN,得到最低转速陶,%in%n+A%S则Dmax_-S“min纵（IT）这就是调速系统的调速范围、静差速降和最小静差率之间0关系。可见：如值一定期，对静差率S规定越高（即规定S越小），系统可以容许的调速范围也越小。因此说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就轻易得多了”。结论：一种调速系统R调速范围，是指在最低速时还能满足静差率规定的转速可调

3、范围。1-5某闭环调速系统的调速范围是1500150rmin,规定系统的静差率s2%,那么系统容许的静态速降是多少？假如开环系统的静态速降是100rmin,则闭环系统的开环放大倍数应有多大？解：因S=也=non演min-*,因此w,=!-=150x2=3.06(r/min)1-51-0.02,因此71()()因/=-r=-l=-l=-1=31.71+KNnd加N3.061-8转速单闭环调速系统有那些特点？变化给定电压能否变化电动机的转速，为何？假如给定电压不变，调整测速反馈电压的分压比与否可以变化转速，为何？假如测速发电机日勺励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？答：（1）转速单闭环调速

4、系统有如下三个基本特性只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。反馈控制系统的作用是：抵御扰动，服从给定。扰动性能是反馈控制系统最突出的特性之一。系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。（2）变化给定电压会变化电动机B转速，由于反馈控制系统完全服从给定作用。（3）假如给定电压不变，调整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克制，反而会增大被调量的误差，使转速发生变化。由于反馈控制系统所能克制的只是被反馈环包围的前向通道上口勺扰动，而这些变化是发生在反馈通道上，而不是在反馈环包围的前向通道上。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

5、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整能力？为何？答：当电网电压发生变化时，系统对其有调整能力。由于电网电压的波动将导致电力电子变换器输出电压的变化，该变化或挠动处在反馈环包围B前向通道上。(先影响电机的转速，被测速装置检测出来，再通过反馈控制作用，减小它们对稳态转速的影响)。负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对也其有调整能力。由于它们的变化或挠动都处在反馈环包围R前向通道上。测速发电机励磁各量发生变化时，它不能得到反馈控制系统的克制，反而会增大被调量的误差。反馈控制系统所能克制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动，对与反馈通道

6、上的挠动,得不到克制。1-10有一V-M调速系统。电动机参数为：2.2KW,Un=220V,In=12.5A,nN=1500min,电枢电阻RI=I.2C,整流装置内阻Rg=I.5C,触发整流环节的放大倍数Ks=35。规定系统满足调速范围D=20,静差率SS10%。(1)计算开环系统的静态速降和调速规定所容许的闭环静态速降njo(2)采用转速负反馈构成闭环系统，试画出系统的原理图和静态构造框图。(3)调整该系统参数，使当U*n=15V时，Id=lN,n=11N,则转速负反馈系数Q应当是多少？(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：Q=Sv-4220-12.5X12=

7、0367(Kmin/r)nN1500则，开环额定转速降为：叩=若二125；L5)=246.9(“min)额定负载时的稳态速降为：=,t50xjl=833(r/min)D(1-s)20(l-0.1)(2)静态构造框图为：U1S(3)当U*15V时，Id=IN,n=nN,则转速负反馈系数应当是a=-=0.01nN1500(4)闭环系统的开环放大系数为：K=9M-1=空2-1=28.64nd8.33KP =28.64aKsCe 0.01350.1367= 11.191-12某调速系统，已知数据如下：电动机Pn=I8KW,Un=220V,IN=94A,nN=lOOOrZmin,Ra=0.15,整流装置

8、内阻R30.3Q,触发整流环节的放大倍数KS=40。最大给定电压Um=15V,当主电路电流抵达最大值时，整定电流反馈电压Uim=IOV。设计指标：规定系统满足调速范围D=20,静差率s10%,Zdb!=1.5NoAibc-=LllNo式画出系统日勺静态构造图，并计算：(1)转速反馈系数a。(2)调整器放大系数Kpo(3)电阻R数值。(放大器输入电阻Ro=2OKC)(4)电阻R2的数值和稳压管VS的击穿电压值。解：(1)转速负反馈系数应当是：a=/=/=巨=().()15n51000(2)电动势系数：C一人:22。-94X0.15=()2059(%minr)nN1000开环额定转速降：叩=卓=把

9、倦普=205.4(r/min)L*eV/4VJ则开环额定速降：An=n”=9-01&-0.2059(V.minr)卬haz1000而闭环速降:= 5.56(rmin)AnNs/10000.1“O(I-S)20(l-0.1)则，闭环系统的开环放大倍数为：K=AfM-I=型史-1=35.9Anel5.56运算放大器放大倍数:KP =35.9aKsCe 0.015x40/0.2059= 12.3取13(3)取R0=20kC,Rl=1320=260k(4)最大电流Idm=Idb产1.5x94A=141AFBC电流反馈系数：P=UimZIdm=10/141=0.07092Uvs=Idcr=l.1940.

10、07092=7.33V,7.4V当I=1.5IN=Idbl时，U11=0,则有：也326K=-1594(j503)R,20KQ40求得：R2=5.9k1-13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与否有调整作用，为何？（1）放大器的放大系数Kp;（2）供电电网电压；（3）电枢电阻Ra;（4）电动机励磁电流；（5）电压反馈系数答：（1）在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当放大器的放大系数发生变化时系统有调整作用,由于他们的变化最终会影响到转速，通过闭环控制，可减小它对稳态转速的影响。（2）当供电电网电压发生变化时系统有调整作用。由于电网电压挠动会引起输出电压的波动，但因作

11、用点在电压反馈环包围的前向通道上，会得到克制。（3）电动机励磁电流、电枢电阻Ra发生变化时,仍然和开环系统同样，由于电枢电阻处在反馈环外。（4）当电压反馈系数Y发生变化时，它不能得到反馈控制系统的克制，反而会增大被调量0误差。反馈控制系统所能克制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。1-15在题1-1（）的系统中，若主电路电感L=50mH,系统运动部分的飞轮惯量GD?,整流装置采用三相零式电路（三相半波整流电路），试判断按题1-10规定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，容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：7；=-=-=0.0185

12、5R1.2+1.5机电时间常数：TnI=黑”1.6Xay.5)=065s375CC375x0.1367xx0.1367电力电子装置滞后时间常数：Ks=O.OO33s为保证系统稳定，开环放大系数应满足的稳定条件是：为必必处JO6w85+0)由3.4TlTs0.0185x0.0033而闭环系统的I开环放大系数K=28.64,不不大于234因此系统不稳定。/假如为三相桥式整流电路：电力电子装置滞后时间常数：Ks=0.00167s为保证系统稳定，开环放大系数应满足的稳定条件是：k0fASR(PI)输出限幅值U*Idbl=Idm要变化堵转电流，可变化输出限幅值大小，或变化电流反馈系数。2-2转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调整器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为何？答：当两个调整器都不饱和时，它们H勺输入偏差电压都是零。若输入偏差电压不为零，PI调整器的输出就会继续变化，达不到稳态。Pl调整器的输出电压决定于后续环节的需要。对ASR:U：=ltiL对ACR:Uc-R(CTld