運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課后習(xí)題答案

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1、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課后習(xí)題答案 系統(tǒng)的調(diào)速范圍是iooo?ioo r min，要求靜差率s=2%，那么系統(tǒng)允許的靜差轉(zhuǎn)速降是多少 解： n nnSD(1 s) 1000 0.02 (10 0.98) 2.04rpm 系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降為 2.04rpm 某一調(diào)速系統(tǒng)，在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速特性為n0max 1500 r min ，最低轉(zhuǎn)速特性為 nomin 150r min，帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落 nN 15r min，且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降 不變， 試問系統(tǒng)能夠達(dá)到的調(diào)速范圍有多大系統(tǒng)允許的靜差率是多少 解：1)調(diào)速范圍 D nmax nmin (均指額定負(fù)載情況下) nmax

2、 n0max nN 1500 15 1485 n min n Omin nN 150 15 135 D nmax /nmin 1485./135 11 2) 靜差率 s nN n0 15 150 10% 直流電動(dòng)機(jī)為 PN=74kW,UN=220V, In=378A, nN=1430r/min，Ra=Q。相控整流器內(nèi)阻 Rrec=Q。采用降壓 調(diào)速。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械要求 s=20%時(shí)，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍。如果 s=30%時(shí)，則系統(tǒng)的調(diào)速范圍又為多少 解: Ce (U N lNRa). nN (220 378 0.023). 1430 0.1478V rpm

3、某龍門刨床工作臺采用 v-m 調(diào)速系統(tǒng) 已知直流電動(dòng)機(jī) n 1 N R. Ce 378 (0.023 0.022) . 0.1478 115rpm D nNS：[ n(1 s)] 1430 0.2 [115 (1 0.2)] 3.1 D nN S.[ n(1 s)] 1430 0.3 [115 (1 0.3)] 5.33 PN 60kW,UN 220V, I N 305 代 nN 1000r：mi n，主電路總電阻 r=q ,Ce=min/r,求： (1) 當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落 nN為多少 (2) 開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段

4、在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率 sN多少 (3) 若要滿足D=20,s< 5%的要求，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落 nN又為多少 解: (1) nN lN R；Ce 305 0.18 0.2 274.5r/min (2) SN nN .. n0 274.5 (1000 274.5) 21.5% (3) n nNS. [D(1 s)] 1000 0.05 [20 0.95] 2.63r/min 有一晶閘管穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，已知給定電壓 U； 8.8V、比例調(diào)節(jié)器放大系數(shù) Kp 2、晶閘管裝置放大系數(shù) Ks 15、反饋系數(shù)丫 =。求：(1 )輸出電壓Ud; (2)若把反饋線斷開, Ud

5、為何值開環(huán)時(shí)的輸岀電壓是閉環(huán)是的多少倍( 3)若把反饋系數(shù)減至丫 =，當(dāng)保持同樣的輸岀電壓時(shí)， 給定電壓U；應(yīng)為多少 解: (1)Ud KpKsU； . (1 KpKs ) 2 15 8.8(1 2 15 0.7) 12V (2) Ud 8.8 2 15 264V ,開環(huán)輸出電壓是閉環(huán)的22倍 ⑶ U； Ud(1 KpKs ”KpKs 12 (1 2 15 0.35) (2 15) 4.6V 某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 1500r/min~150r/min，要求系統(tǒng)的靜差率 s 5%，那么系統(tǒng)允許的靜態(tài) 速降是多少如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是 100r/min，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)

6、應(yīng)有多大 解：1) D nnS/ nN 1 s 10 1500 2%/ nN 98% nN 1500 2% / 98% 10 3.06r / min 2) K n°p/ nci 1 100/3.06 1 31.7 某閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為 15時(shí)，額定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)的速降為 8 r/min，如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高 到30，它的速降為多少在同樣靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少倍 解: nop 1 K nci 1 15 8 128 如果將開環(huán)放大倍數(shù)提高到 30,則速降為： ncl nop / 1 K 128/ 1 30 4.13rpm 在同樣靜差率要求下，D可以擴(kuò)大 n

7、cl1 / nci2 1.937倍 有一 V-M調(diào)速系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)參數(shù) Pn=, Un=220V, In=, nN=1500 r/min，電樞電阻Ra=Q,電樞回路電抗器電阻 RL=Q,整流裝置內(nèi)阻Rrec=Q觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) Ks=35o要求系統(tǒng)滿足調(diào)速范圍 D=20,靜差率S<=10% (1 )計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降 ?op和調(diào)速要求所允許的閉環(huán)靜態(tài)速降 Alcl o (2 )采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫岀系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 (3)調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使當(dāng) Un*=15V時(shí)，Id=|N, n=nN，則轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù) a應(yīng)該是多少 (4 )計(jì)算放大器所需的放大倍數(shù)。

8、 解: (1) n Un In Ra / Ce Ce 220 12.5 1.5 /1500 201.25/1500 0.134V min/r n Un I n R /Ce nop IN R / Ce 12.5 3.3/0.134 307.836r / min nN gs/ D 1 s 1500 10%/(20*90% ) 8.33r / min 所以，nC| 8.33r /min (2) (3)(4)n KpKsUn IdR / Ce 1 K KU n / 1 K IdR/ Ce 1 K K nop / ncl 1 307.836 / 8.33 1 35.955

9、 1500 35.955 15/ 1 35.955 12.5 3.3/ 0.134 1 35.955 0.0096V min/ r K* Ce 35.955* 0.134 可以求得, Kp e 14.34 Ks* 35* 0.0096 也可以用粗略算法: Un Un n， * Un 15 0.01 1500 Kp KCe/Ks Kp 35.955 0.134 / 35 0.01 13.76 在題的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)中增設(shè)電流截止環(huán)節(jié), 要求堵轉(zhuǎn)電流I dbl 2I n ，臨界截止電流I dcr 1.21 n ， 應(yīng)該選用多大的比較電壓和電流反饋采樣電阻要求電流

10、反饋采樣電阻不超過主電路總電阻的 1/3 ,如果做不 到，需要增加電流反饋放大器，試畫岀系統(tǒng)的原理圖和靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并計(jì)算電流反饋放大系數(shù)。這時(shí)電流 反饋采樣電阻和比較電壓各為多少 I dbl 2 I N 25A， I dcr 「2I N 15A I dcr U com / Rs 15 U com / Rs I dbl * Un U com /Rs 25 15 U com / Rs U com 15 1.5 22.5V (R /3) 1.0 1.5 0.8 /3 1.1 , R (R /3) 不符合要求， 取R 1.1 , 需加電流反饋

11、放大器 解：（1） (2) Rs 1.5 由于需要的檢測電阻值大，說明要求的電流信號值也大。要同時(shí)滿足檢測電阻小和電流信號大的要求, 則必須采用放大器，對電流信號進(jìn)行放大。為此， 取 (3) 當(dāng) Id Ider 時(shí)，有 n KpKsU；/Ce1 K KpKsKi Rsld Ueom /Ce 1 K Rld/Ce1 K KpKsU： KiUeom /Ce1 K R K 卩忑心 & I d / C° 1 K 當(dāng)n=0時(shí)， Idbl KpKsU； KiUeom / R KpKsKi尺 U； KiUeom /Ki Rs 25 15 16.5$ /1.1 K K

12、i 15/ 22.5 13.5 1.36 在題的系統(tǒng)中，若主電路電感 L=50mH,系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分的飛輪慣量 GD2 = 1.6Nm 2，整流裝置采用三相零 式電路，試判斷按題 2-9要求設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行如要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，允許的最大開 環(huán)放大系數(shù)是多少 解：L 50mH，GD2 1.6Nm2，R 3.3 ，Ce 0.134V / rpm T L / R 0.05/3.3 0.015s Tm GD2R / 375CeCm 1.6 3.3/ 375 0.134 0.134 30 /3.14 5.28/64.33 0.082s Ts 0.00333s 2 2 K

13、Tm Tl Ts Ts /TTs 0.082 0.015 0.00333 0.00333 / (0.0151* 0.00333 0.0015 0.003332 / 0.00004983 30.52 可見與前面的K＞相矛盾，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行， K最大為。 有一個(gè)晶閘-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動(dòng)機(jī)：Pn 2.8kW ,Un 220/，I n 15.6A , nN 1500r/min， Ra =Q，整流裝置內(nèi)阻Rrec=1Q ,電樞回路電抗器電阻 RL =Q，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) K$ 35。 (1) 系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍 D 30時(shí)的靜差率s值。 (2)

14、當(dāng)D 30，s 10%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。 (3) 如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求 D 30，s 10%，在U； 10V時(shí)Id In，n ；n，計(jì) 算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù) 和放大器放大系數(shù)Kp。 解: Ce 220 15.6 1.5 /1500 0.1311V min/ r (1) nop lN R /Ce 15.6 3.3/0.1311 392.68r / min nmin 1500/30 50 s nop/ n0min 392.68/ 392.68 50 88.7% (2) 0.1 n/ n 50 n 5/0.9 5.56r/min (3) n Kp K

15、sUn /Ce 1 K R Id/Ce 1 K K Kp Ks/Ce 1500 KpKsU；/Ce 1 K R 15.6 /Ce 1 K K n op / ncl 1 297.48/5.56 1 52.5 旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù) 1024,倍頻系數(shù) 4,高頻時(shí)鐘脈沖頻率 f° 1MHz ，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)和高 頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器，m法測速時(shí)間為，求轉(zhuǎn)速 n 1500r / min和n 150r/min時(shí) 的測速分辨率和誤差率最大值。 解: (1)M法：分辨率Q 60 ZTc 1.465r / min 102

16、4 4 0.01 最大誤差率：n 60M1 ZTc n 1500r / min 時(shí)， nZTc 60 1500 4 1024 0.01 60 1024 1 100% 150r/min 時(shí)，max% M1 1 102.4 100% 0.98% nZTc 150 4 1024 0.01 n 150r / min 時(shí)，M〔 102.4 60 60 1500r / min 時(shí)，max% 1 100% 1 100% 0.098% M〔 1024 可見M法適合高速

17、 (2)T 法： 分辨率: Zn2 n 1500r / min 時(shí)，Q 60 f0 Zn 2 1024 4 1500 60 1 106 1025 4 171r / m in 1500 n 150r/min 時(shí)，Q Zn2 2 1024 4 150 60f° Zn 60 106 1024 1.55r / min 4 150 60 f° 最大誤差率：n - ZM 2 ,M2 60 fo Zn 1500r / min 時(shí), 60 106 9.77 1024 4 1500 150r / min 時(shí), 6 60 10 97.7 1

18、024 4 150 1500r / min 時(shí), max % M2 1 100% 9.77 1 100% 11.4% 150r / min 時(shí), max % M2 1 100% 100% 1% 97.7 1 可見T法適合低速 習(xí)題二 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的 ASR和ACR均為PI調(diào)節(jié)器, 電流過載倍數(shù)為2,電樞回路總電阻 R =2Q, 設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓 Unm=15V, nN =1500r/min , I N =20A, Ks =20, Ce = min/r，求：（1）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在 U n=5V, IdL =10A時(shí)，系統(tǒng)的n、Un、U*、Ui和Uc各

19、為多少（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大而堵轉(zhuǎn)時(shí)， U*和Uc各 為多少 解: （1） U；m/ nN 15V /1500rpm 0.01V / rpm 當(dāng)Un 5V，轉(zhuǎn)速 n —V^ 500rpm Uim 1 dm 空 0.375V / A 40 A * Ui Id 0.375*10 3.75V Ui Uc U d0 E IdLR Ce nN IdLR 0.127*500 10*2 A 4 7C\/ Ks Ks Ks 20 4. I/5V 即 n 500 rpm, U n 5V,U* Ui 3.75V ,Uc

20、 4.175v (2) 堵轉(zhuǎn)時(shí), * Ui Idm 15V， Uc Ud0 Cen IdR IdmR 40*2 Ks Ks Ks 4V 20 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中, 兩個(gè)調(diào)節(jié)器 ASR ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。 已知參數(shù)：電動(dòng)機(jī)：PN=，UN Ucm =8V，電樞回路最大電流 =220V，IN =20A，nN =1000 r/min ,電樞回路總電阻 R =Q，設(shè) U nm Uim 電流反饋系數(shù) 和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) Idm =40A,電力電子變換器的放大系數(shù) Ks =40o試求: (1) (2) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的

21、Ud0,Ui ,Ui,Uc值。 解：1) Uim I dm 8V 0.2V / A 40A U nm 8V 0.008V/ nN 1000rpm rpm 2) Ud0 Idl R CenN ] dl R 40A*1.5 60V 這時(shí): * Un 8V,Un 0，ASR處于飽和，輸出最大電流給定值。 * Ui 8V,Ui 8V, Uc Ud0 /Ks 60/40 1.5V 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器 ASR ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)ASR輸出達(dá)到Uim =8V時(shí)，主 電路電流達(dá)到最大電流 80A。當(dāng)負(fù)載電流

22、由 40A增加到 70A 時(shí)，試問：(1) Ui 應(yīng)如何變化(2) Uc應(yīng)如 何變化 (3) Uc值由哪些條件決定 解：1) Uim I dm 型 0.1V /A 80A 2) 3) 因此當(dāng)電流從 40A 70A 時(shí)，Ui 應(yīng)從4V 7V變化。 Uc 要有所增加。 Uc 取決于電機(jī)速度和負(fù)載大小。因?yàn)?U d0 E I dl R Ce“N IdlR Uc Ud0 Cen IdR Ks Ks 某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型 I型系統(tǒng)。已知時(shí)間常數(shù) T=,要求階躍響應(yīng)超調(diào)量 < 10% (1) 系統(tǒng)的開環(huán)增益。 (2) 計(jì)算過渡過程時(shí)間ts和上

23、升時(shí)間tr ； (3) 繪出開環(huán)對數(shù)幅頻特性。如果要求上升時(shí)間 tr v,則K=， % = 解：取 KT 0.69, 0.6, % 9.5% (1)系統(tǒng)開環(huán)增益： K 0.69/T 0.69/0.1 6.9(1/ s) (2)上升時(shí)間 tr 3.3T 0.33S 過度過程時(shí)間: ts 6T 6 0.1 0.6s (3) 如要求 tr 0.25s，查表3-1則應(yīng)取 KT 1, 0.5 , tr 2.4T 2.4*0.1 0.24s 這時(shí) K 1/T 10,超調(diào)量=%。 有一個(gè)系統(tǒng), 其控制對象的傳遞函數(shù)為 Wobj (s) 12 ,要求

24、設(shè)計(jì)一個(gè)無靜差系統(tǒng)，在階躍輸 0.01s 1 入下系統(tǒng)超調(diào)量 5% (按線性系統(tǒng)考慮) s 1 。試對系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正， 決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù)。 解：按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選 KT 0.5, 0.707, 查表 3-1, 得 % 4.3% 選 I 調(diào)節(jié) 器，W(s) ,校正 s 后系 統(tǒng)的 開 環(huán)傳 遞函數(shù)為 1 10 ，已選 KT = 則 K = =T=50,所以 W( s) , 這樣，1 =0.01，K-1U/ > s (0.01s 1) 10/ K 10/ 50 1 0.2S，積分調(diào)節(jié)器：W

25、(s) 1 。 s 0.2s 有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，： 其控制對象的傳遞函數(shù)為 W0bj (s) K1 10 ，要求校正為典型H型系統(tǒng)， s(Ts 1) s(0.02s 1) 在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量 %< 30%(按線性系統(tǒng)考慮)。試決定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并選擇其參數(shù) W(s) Kpi( s 1 上1 ，對照 s s 仃s 1) 解：應(yīng)選擇PI調(diào)節(jié)器，WPI(s) Kpi( s 1),校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) 典型U型系統(tǒng)， K Kpi K1 / s hT,選h = 8， 查表3-4， %=27.2%

26、，滿足設(shè)計(jì)要求。 這樣 hT 8*0.02 0.16s， 2h2T2 2*8 2 2*0.02 175.78, Kpi K /Q 175.78*0.16 /10 2.81 在一個(gè)由三相零式晶閘管整流裝置供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為： PN 60kW, UN 220V, |n 308A , nN 1000r/min ,電動(dòng)勢系數(shù) Ce= Vmin/r ,主回路總電阻 R =Q，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) Ks=35。電磁時(shí)間常數(shù) Tl =,機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm=,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) T0i =,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) T0n=。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓

27、 (Un*)N =10V調(diào)節(jié)器 ASR ACR飽和輸出電壓 Uim =8V,UCm = o 系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：穩(wěn)態(tài)無靜差，調(diào)速范圍D=10,電流超調(diào)量 j < 5%，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào) 量 n < 10%。試求： (1) 確定電流反饋系數(shù)B (假設(shè)起動(dòng)電流限制在1.1| N以內(nèi))和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。 (2) 試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器 ACR計(jì)算其參數(shù)R,、Ci、Coi。畫出其電路圖，調(diào)節(jié)器輸入回路電阻 Fb=40k 。 (3 )設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR計(jì)算其參數(shù)Fn、Cn、Cono (R)=40kQ ) (4) 計(jì)算電動(dòng)機(jī)帶40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量b no

28、 (5) 計(jì)算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間。 解: (1) Ui*m /1 dm 8V/(1.1*In) 8V /339A 0.0236V / A 10/1000 0.01V min/r (2 )電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù)：a)Ts 0.00333s b)Toi 0.0025s c)T i T0i Ts 0.0025 0.00333 0.00583s 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定： 因?yàn)? 5% 可按典型|型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用 PI 調(diào)節(jié)器，Wacr(S) Ki( iS 1) iS 1 電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定 i Tl 0.012s,選KIT i 0.5,KI 0.5

29、/T i 85.76s Ki "85.76 O.°12 O.18 0.224 Ks 35 0.0173 校驗(yàn)等效條件: ci Ki 85.76s 1 a）電力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件: 1 1 1 101.01 3TS 3 0.00333 ci b）忽略反電勢的影響的近似條件: 3丫0.12 0.012 79.06S ci c）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)的近似條件： 可見滿足近似等效條件，電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn): 3 ? Li 1 1 — 3 \ 0.00333 0.0025 40K，則: 115.52s 1 ci KiRc 0.22

30、4 40K 8.96K,取 9K. 由此 Ci C0i 〃R 0.012/ (9 103) 1.33 F 103 0.25 F 4T)i/R0 4 0.0025/ 40 (3) 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù): a) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù) 1/ K：因?yàn)?KiT i 0.5 b) c) 1/ Ki 2T 0.015s 2 0.00583 0.01166s 1/ Ki Ton 0.01166 0.015 0.02666s 速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定： 按照無靜差的要求，應(yīng)選用 PI調(diào)節(jié)器, WASR ( s) Kn( ns 1) 速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定:

31、hT n,取h nS 5, n hT n 0.1333s Kn h 1 2 2"~ 2h T n 2 2 168.82 s 2 2 5 0.02666 校驗(yàn) 等效 條 Kn (h 1) CeTm 2h RT n 6 0.0236 0.196 0.12 6.94 cn K N / 1 KN 5 0.01 0.18 0.02666 168.82 0.1333 22.5s 1 1 Ki 3 T i a）電流環(huán)近似條件: \ 85?76 40.43s 1 3、0.00583 cn b）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似: 1 1 85.76 25.2s

32、 3'、0.015 1 cn 3 可見滿足近似等效條件。 轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)（空載Z=0） Cmax )( CT 11.23% 10% n% 2*( nN T n z)^E 2 81.2% " B30^ 0.02666 0.12 375 上述設(shè)計(jì)不符合要求。因此需重新設(shè)計(jì)。 轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果表明， 查表，應(yīng)取小一些的

33、h，選h=3進(jìn)行設(shè)計(jì)。 按h=3，速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定如下: n hT n 0.07998s Kn (h 1)/2h2T2n 4/(2 Kn (h 1) CeTm / 2h RTn 9 0.026662) 312.656s2 4 0.0236 0.196 0.12/(2 3 0.01 0.18 0.02666) 7.6 校驗(yàn)等效條件: cn Kn/ 1 Kn n 312.656 0.07998 25s 1 1/2 a) 1/3(Ki /T i) b) 1/3(Ki /Ton)1/2 1/2 1/ 3(85.76/0.00583) 40.43s 1/3

34、(85.76/0.015)1/2 25.2s 1 cn cn 可見滿足近似等效條件。 轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)： n 2 72.2% 1.1 (308 0.18/0.196 1000) (0.02666 /0.12) 9.97% 10% 轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果表明，上述設(shè)計(jì)符合要求。 速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選 Rj 40K ,則R, K R0 7.6 40 304K,取 310K。 Cn n /Rn 0.07998/310 103 0.258 Con 4T；n /R0 4 0.015/40 103 1.5 4） 40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)

35、： n% 2 72.2% (1.1 0.4) (308 0.18/0.196 100) (0.02666/0.12) 63.5% 2 根據(jù)電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程： 亜屯 Te Tl， 空 Cm(Idm 2 IdL) 375 dt e L dt GDI R(I dm 1 dL ) C gd2r (Idm ⑺眄 e 375CmCe 0.385s t CeTmn 0.196*0.12*1000 所以： (ldm %)R (1.1*308―0)*0.18 有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，主電路采用三相橋式整流電路。已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：PN=500kW,Un =750V,

36、In =760A, nN=375 r/min，電動(dòng)勢系數(shù) Ce = min/r,電樞回路總電阻 R=Q ,允許電流過載倍數(shù)入=，觸發(fā)整流環(huán) 節(jié)的放大倍數(shù) Ks=75,電磁時(shí)間常數(shù)Tl =,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) T0i =,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間 常數(shù)T0n =o設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓 Unm*=Uim*=Unm =10V調(diào)節(jié)器輸入電阻 R0=4OkQ。 設(shè)計(jì)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量 i < 5%,空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 n < 10%。電流調(diào)節(jié)器 已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并取參數(shù)KT=o (1)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并計(jì)算其參數(shù) (2) 計(jì)算電流環(huán)的截止頻率 ci

37、和轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率 cn，并考慮它們是否合理 Uim dm 10 1.5*760 0.00877V / A U nm nN 10 375 0.0267V min/r a)Ts 0.00176s 確定時(shí)間常數(shù)：b)Toi 0.002s c)T i 0.00367s 電流調(diào)節(jié)器已按典型 i型系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下: 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定 :因?yàn)?a%C5%可按典型1型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用 pi調(diào)節(jié)器, Tl/T E==<10 電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定 : i—Tl=, Ki TS= , ki= TE= s-1 Ki KlTlR/ K s

38、 136.24 0.031 0.14/75 0.00877 0.899 校驗(yàn)等效條件：ccci=K= S1 a)1/3Ts 1/3 0.00167 199.6s1 ci b)(1/TmTl)1/2 3(1/0.112 0.031)1/2 50.9s 1 ci 1/2 c)1/3(1/TsT°i) 1/3(1/0.00167 1/2 0.002) 182.39s 1 ci 可見滿足近似等效條件。 wacf(s)=K( is+1)/ is, 電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選 Rd=40K,則 R Ki R0 0.899 40 35.96 取

39、 36K Ci T/R 0.031/36 103 0.86 F 6 4T0i/ R0 4 0.002/ 40 103 0.2 f 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù)： a) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù) 1/Ki :因?yàn)镵iTe= _則1/Ki=2Te=2*= b) b)Ton= C) C)TEn1/K+Ton=+= 速度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)確定: 按照無靜差的要求，應(yīng)選用 Wasr(s)=Ki( tS+1)/ ts PI調(diào)節(jié)器， 速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定： T=hTm 選 h=5，則 T=hTz=, KN=(h+1)/ (2h2T2刀)=82*25*= s-2 Kn=(h+1) 0CeTm

40、/ (2h aRT^n = 6***2*5***= 校驗(yàn)等效條件： 3cn=KM 31=Kj t=* = s-2 a) 1/3(K/T 刀嚴(yán)=1/31/2=>3cn b) 1/3(Kl/Ton)1/2=1/31/2=>?cn 可見滿足近似等效條件。 速度調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)：選 R0=40K，則Rn=Kn*R0=*40=420K 由此 G=T/Rn=420*103=gF 取 薩 C0n=4T0n/R0=4*4O*1O 3=2 2)電流環(huán)的截止頻率是： 3=Ki= s-1 速度環(huán)的截止頻率是： 3cn= S'2 從電流環(huán)和速度環(huán)的截止頻率可以看岀，電流環(huán)比速度環(huán)要快，在保證每個(gè)環(huán)都

41、穩(wěn)定的情況下，再求 系統(tǒng)的快速性，充分體現(xiàn)了多環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。 在一個(gè)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán) V-M系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR電流調(diào)節(jié)器 ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。 (1) 在此系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號最大值 Unm*=15V時(shí),n=nN=1500 r/min;電流給定信號最大值 Um*=10V時(shí)，允 許最大電流ldm=30A,電樞回路總電阻R=2Q，晶閘管裝置的放大倍數(shù) Ks=30，電動(dòng)機(jī)額定電流In =20A，電動(dòng)勢系 數(shù)Ce = min/r?，F(xiàn)系統(tǒng)在Un*=5V ,Idl=20A時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行。求此時(shí)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 n= ACR的輸出電壓Uc= (2) 當(dāng)系統(tǒng)在上述情況下運(yùn)行時(shí)，電

42、動(dòng)機(jī)突然失磁(=0),系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象 試分析并說明之。若系 統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來，則穩(wěn)定后n= Un= Ui*= Ui= Id= Uc = (3) 該系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型H型系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，且按Mrmin準(zhǔn)則選擇參數(shù)，取中頻寬h=5,已知轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) T W n =，求轉(zhuǎn)速環(huán)在跟隨給定作用下的開環(huán)傳遞函數(shù) ，并計(jì)算岀放大系數(shù)及各時(shí)間常數(shù)。 (4) 該系統(tǒng)由空載(IdL =0)突加額定負(fù)載時(shí)，電流Id和轉(zhuǎn)速n的動(dòng)態(tài)過程波形是怎樣的已知機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm =,計(jì)算其最大動(dòng)態(tài)速降 nmax和恢復(fù)時(shí)間tv。 1) a U*nm/n n =131500= Vmin/r 薩 U*im/I dm

43、= 10/30= V/A U*n =5 V，n=U*n/ 0=5=500 r/min Uc=Ud0/Ks=(E+dR)/Ks=(Cen+ldLlR)/Ks=*500+20*2)/ 30= V 2) 在上述穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)突然失磁( ①=0)則電動(dòng)機(jī)無電動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速迅速下降到零，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 器很快達(dá)到飽和，要求整流裝置輸岀最大電流 Idm。因此，系統(tǒng)穩(wěn)定后， n=0， Un=0 U*i=U*im =10， Ui=U*i=10 Id=Idm=30A Uc=Udo/Ks=(E+dR^/Ks=(O+3O*2)/ 30=2 V 3)在跟隨給定作用下，轉(zhuǎn)速環(huán)處于線性狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是: Wn S K N ns 1 S2 T nS 1 T=hT”n5*= TE1= KN=(h+1)/2h2T2=6/2*25*=48s-2 4)空載突加額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速有動(dòng)態(tài)降落。 (p93,94) Aib=2(2tz)3NTsnTm=2*(1-0)*20*2 /*= 625 r/min [Cb=2FKT=2ldNRT^/CeTm=2*20*2**=625 r/min ] 最大動(dòng)態(tài)速降： Aimax=(ZCmax/Cb)* ?b=%*625 = r/min 恢復(fù)時(shí)間：tv==*=(p81表) 習(xí)題五