2022年电力拖动自动控制系统第四版课后答案.pdf
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1、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 系统的调速范围就是1000100minr,要求静差率s=2%,那么系统允许的静差转速降就是多少?解:1000 0.02 (10 0.98)2.04(1)nn snrpmDs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0max1500minnr,最低转速特性为0min150minnr,带额定负载时的速度降落15minNnr,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?系统允许的静差率就是多少?解:1)调速范围maxminDnn(均指额定负载情况下) max0max
2、1500151485Nnnnmin0min15015135Nnnnmaxmin1485 13511Dnn2) 静差率015 15010%Nsnn2、 4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V ,IN=378A,nN=1430r/min,Ra=0 、 023。相控整流器内阻Rrec=0、022。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) 14300.1478NNaNCeUIRnV rpm378(0.0230.022) 0.1478115NnIR Cerpm(1)14300.2 115(10.
3、2)3.1NDn Sns(1)14300.3 115(10.3)5.33NDn Sns精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 电力拖动自动控制系统第四版课后答案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、 18,Ce=0、2V ?min/r, 求: (1)当电流连续时,在额定负载下的转速降落Nn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NS多少?(3)若要满足D=20,s 5%的要求
4、,额定负载下的转速降落Nn又为多少 ? 解:(1)3050.18 0.2274.5 / minNNnIR Cer(2) 0274.5 (1000274.5)21.5%NNSnn(3) (1)10000.05 200.952.63 /minNnn SDsr2、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*8.8uUV、比例调节器放大系数2PK、晶闸管装置放大系数15SK、反馈系数=0、7。求 :(1)输出电压dU;(2)若把反馈线断开,dU为何值?开环时的输出电压就是闭环就是的多少倍?(3)若把反馈系数减至 =0、35,当保持同样的输出电压时,给定电压*uU应为多少?解:(1)*(
5、1)2 15 8.8 (1 2 150.7)12dpsupsUK K UK KV(2) 8.82 15264dUV,开环输出电压就是闭环的22 倍(3) *(1)12(1 2 150.35) (2 15)4.6udpspsUUK KK KV2、7 某闭环调速系统的调速范围就是1500r/min150r/min,要求系统的静差率5%s,那么系统允许的静态速降就是多少?如果开环系统的静态速降就是100r/min, 则闭环系统的开环放大倍数应有多大?解: 1)snsnDNN1/1015002% /98%Nn15002% / 98%103.06 / minNnr2)7.31106.3/1001/clo
6、pnnK2、 8 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8 r/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: 12881511clopnKn如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为 : rpmKnnopcl13.4301/1281/在同样静差率要求下,D 可以扩大937.1/21clclnn倍精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 电力拖动自动控制系
7、统第四版课后答案2、9 有一 V-M 调速系统 :电动机参数PN=2、2kW, UN=220V, IN=12、5A, nN=1500 r/min, 电枢电阻Ra=1、5, 电枢回路电抗器电阻RL=0 、8 ,整流装置内阻 Rrec=1、 0, 触发整流环节的放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20,静差率 S35 、955 相矛盾 ,故系统不稳定。要使系统能够稳定运行,K 最大为 30、52。2、12 有一个晶闸 - 电动机调速系统, 已知 : 电动机 :kWPN8 .2,VUN220,AIN6.15,1500Nnr/min,aR=1、 5,整流装置内阻recR=1 , 电枢回路电抗器
8、电阻LR=0、8, 触发整流环节的放大倍数35sK。(1) 系统开环工作时, 试计算调速范围30D时的静差率s值。(2) 当30D,%10s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30D,%10s, 在VUn10*时NdII,Nnn, 计算转速负反馈系数与放大器放大系数pK。解: rVCemin/1311.01500/5 .16.15220(1) min0 min/15.63.3 / 0.1311392.68 / min1500 / 3050/392.68/ 392.685088.7%opNeopnIRCrnsnn(2) min/56.59.0/550/1.
9、0rnnn(3) espedenspCKKKKCIRKCUKKn/1/1/*5.52156.5/48.2971/1/6 .151/1500*clopeenspnnKKCRKCUKK2、13 旋转编码器光栅数1024,倍频系数4,高频时钟脉冲频率MHz1f0,旋转编码器输出的脉冲个数与高频时钟脉冲个数均采用16 位计数器,M 法测速时间为0、01s,求转速min/ r1500n与min/r150n时的测速分辨率与误差率最大值。解: (1)M 法 :分辨率min/465.101.0410246060rZTQc精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师
10、归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 电力拖动自动控制系统第四版课后答案最大误差率 :cZTMn160min/1500rn时,10246001.0102441500601cnZTMmin/150rn时 ,4.1026001.010244150601cnZTMmin/1500r时,%098.0%10010241%1001%1maxMmin/150r时 ,%98.0%1004.1021%1001%1maxM可见 M 法适合高速。(2)T 法: 分辨率 : min/1500rn时,min/17115004102510160150
11、041024606202rZnfZnQmin/150rn时 ,min/55.1150410241016015041024606202rZnfZnQ最大误差率 :2060ZMfn,ZnfM0260, 当min/1500rn时 ,77.9150041024106062M当min/150rn时 ,7 .9715041024106062Mmin/1500rn时,%4.11%100177.91%10011%2maxMmin/150rn时 ,%1%10017 .971%10011%2maxM可见 T 法适合低速习题三3、1 双闭环调速系统的ASR与 ACR均为 PI 调节器 , 设系统最大给定电压*nmU
12、=15V,Nn=1500r/min,NI=20A,电流过载倍数为2, 电枢回路总电精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 电力拖动自动控制系统第四版课后答案阻R=2,sK=20,eC=0、127V min/r,求:(1)当系统稳定运行在*nU=5V,dLI=10A时 , 系统的n、nU、*iU、iU与cU各为多少?(2) 当电动机负载过大而堵转时,*iU与cU各为多少?解:(1) *0*/15/15000.01/55 ,5000.01/
13、150.375/400.375*103.750.127*50010* 24.17520500,5 ,3.75 ,nmNnnimdmididdLeNdLCsssniicUnVrpmVrpmUVUVnrpmVrpmUVVAIAUIVUUEIRC nIRUVKKKnrpm UV UUV U当转速即4.175v(2)堵转时 ,VIUdmi15*, 040*2420edddmcsssC nI RUIRUVKKK3、2 在转速、 电流双闭环调速系统中,两个调节器ASR,ACR 均采用 PI 调节器。 已知参数 :电动机 :NP=3、7kW,NU=220V,NI=20A,Nn=1000 r/min ,电枢回
14、路总电阻R=1、5, 设cmimnmUUU*=8V, 电枢回路最大电流dmI=40A, 电力电子变换器的放大系数sK=40。试求 : (1) 电流反馈系数与转速反馈系数。(2) 当电动机在最高转速发生堵转时的,0dUciiUUU,*值。解:1)*880.2/0.008/401000imnmdmNUVUVVAVrpmIAnrpm2) 040*1.560ddleNdlUEI RC nI RAV这时 : *8 ,0nnUV U,ASR 处于饱与 ,输出最大电流给定值。*8 ,8 ,iiUV UV060 401.5CdSUUKV3、3 在转速、 电流双闭环调速系统中,调节器 ASR,ACR均采用 PI
15、 调节器。 当 ASR 输出达到*imU=8V时 , 主电路电流达到最大电流80A。当负载电流由 40A 增加到 70A 时, 试问 :(1)*iU应如何变化?( 2)cU应如何变化?(3)cU值由哪些条件决定?精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 电力拖动自动控制系统第四版课后答案解: 1) *80.1/80imdmUVVAIA因此当电流从40A70A 时 , *iU应从 4V7V 变化。2) CU要有所增加。3) CU取决于电机速
16、度与负载大小。因为0ddleNdlUEI RC nI R0eddcssC nI RUUKK3、5 某反馈控制系统已校正成典型I 型系统。已知时间常数T=0、 1s, 要求阶跃响应超调量 10。( 1)系统的开环增益。( 2)计算过渡过程时间st与上升时间rt; ( 3)绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间rt0、25s, 则 K=?, =? 解:取0.69,0.6,%9.5%KT(1)系统开环增益:0.69 /0.69 / 0.16.9(1/)KTs(2)上升时间3.30.33rtTS过度过程时间: 3660.10.6sntTs(3) 如 要 求0.25rts, 查 表3-1则 应 取1,0
17、.5KT, 2.42.4*0.10.24rtTs这 时1/10KT,超调量 =16、 3%。3、6 有一个系统,其控制对象的传递函数为101.0101)(1ssKsWobj,要求设计一个无静差系统,在阶跃输入下系统超调量 5(按线性系统考虑)。试对系统进行动态校正,决定调节器结构,并选择其参数。解:按典型I 型系统设计 ,选0.5,0.707,3-1%4.3%KT查表,得。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页,共 22 页 - - - - - - - - - - 电力拖动自动控制系统第四
18、版课后答案选 I 调节器 ,1( ),W ss校正后系统的开环传递函数为110( ),T0.01(0.011)W sss这样, K=10/,已选 KT 0、5, 则 K 0、5/T=50, 所以10/10 / 500.2KS,积分调节器 :11( )0.2W sss。3、 7 有一个闭环系统,其控制对象的传递函数为) 102.0(10)1()(1ssTssKsWobj,要求校正为典型型系统,在阶跃输入下系统超调量 30(按线性系统考虑)。试决定调节器结构,并选择其参数。解 :应选择PI 调节器 ,1(1)(1)( ),( )(1)PIPIPIKsKsKWsW ssss Ts校正后系统的开环传递
19、函数,对照典型型系统, 1/ ,h83-4PIKKKhT ,选 , 查表,%=27.2%,满足设计要求。这样8*0.020.16hTs, 12222181175.78,/175.78*0.16/ 102.8122*8*0.02PIhKKKKh T3、8 在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中,已知电动机的额定数据为:60NPkW , 220NUV , 308NIA , 1000Nnr/min , 电动势系数eC=0、196 V min/r , 主回路总电阻R=0、18 , 触发整流环节的放大倍数sK=35。电磁时间常数lT=0、012s, 机电时间常数mT=0、12s,
20、 电流反馈滤波时间常数iT0=0、0025s, 转速反馈滤波时间常数nT0=0、015s。额定转速时的给定电压 ( Un*)N =10V, 调节器 ASR,ACR饱与输出电压Uim*=8V,Ucm =6、 5V。系统的静、动态指标为: 稳态无静差 , 调速范围D=10,电流超调量i5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量n 10%。试求 : (1) 确定电流反馈系数( 假设起动电流限制在1.1NI以内 ) 与转速反馈系数。(2) 试设计电流调节器ACR, 计算其参数Ri,、Ci、 COi。画出其电路图,调节器输入回路电阻R0=40k。(3)设计转速调节器ASR, 计算其参数Rn、Cn、 COn
21、。 (R0=40k ) (4) 计算电动机带40% 额定负载起动到最低转速时的转速超调量n。(5) 计算空载起动到额定转速的时间。解:(1)*/8/(1.1*)8/3390.0236/imdmNUIVIVAVA10/10000.01 min/Vr(2)电流调节器设计确定时间常数:)0.00333sa Ts)0.0025oib Ts0)0.00250.003330.00583iisc TTTs电流调节器结构确定: 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页,共 22 页 - - - - - -
22、 - - - - 电力拖动自动控制系统第四版课后答案因为5%i,可按典型I 型系统设计 ,选用 PI 调节器 ,(1)( )iiACRiKSWSS, 电流调节器参数确定: 10.012 ,0.5,0.5/85.76ilIiIiTsK TKTs选,85.760.0120.180.224350.0173IiisKRKK。校验等效条件:185.76ciIKs11011)1101.01330.0033311)3379.060.12 0.0121111)115.52330.00333 0.0025ciScimlcisiaTbST TcsTT电力电子装置传递函数的近似条件:忽略反电势的影响的近似条件:电流
23、环小时间常数的近似条件:可见满足近似等效条件,电流调节器的实现:选040RK,则 : 00.224408.96iiRK RKK, 取 9K、由此33000/0.012/ (9 10 )1.334/4 0.0025/ 40 100.25iiiiiCRFCTRF(3)速度调节器设计确定时间常数: a)电流环等效时间常数1/IK:因为0.5IiK T则1/220.005830.01166IiKTsb)0.015onTsc)1/0.011660.0150.02666nIonTKTs速度调节器结构确定: 按照无静差的要求,应选用 PI 调节器 , (1)( )nnASRnKsWss, 速度调节器参数确定
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