电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4章 联系客服

习题四

4.1双闭环调速系统的ASR和ACR均为PI调节器,设系统最大给定电压

**=15V,转速调节器限幅值为Uim=15V, nN=1500r/min,IN=20A,电流过载倍Unm数为2,电枢回路总电阻R=2Ω,Ks=20,Ce=0.127V·min/r,求:(1)当系统稳

*定运行在Un=5V,IdL=10A时,系统的n、Un、Ui*、Ui和Uc各为多少?(2)

当电动机负载过大而堵转时,Ui*和Uc各为多少?

解: (1)??Unm15V??0.01Vmin/r nN1500r/minn?Un??5V?500r/min

0.01Vmin/r*Uim15V????0.375V/A

Idm40AUi*??Id?0.375?10?3.75V Ui??Id?0.375?10?3.75V

Uc?Cen?IdR0.127?500?10?2??4.175V Ks20Cen?IdR0.127?0?40?2??4V Ks20(2)堵转时,Ui*??Idm?15V, Uc?4.2 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:PN=3.7kW,UN =220V,IN =20A,nN =1000 r/min ,电

**?Uim?Ucm =8V,电枢回路最大电流Idm=40A,电力电枢回路总电阻R=1.5Ω,设Unm子变换器的放大系数Ks=40。试求:

(1)电流反馈系数?和转速反馈系数?。

(2)当电动机在最高转速发生堵转时的Ud0,Ui*,Ui,Uc值。

*Uim8V解:1)????0.32V/A

Idm40A

??Unm8V??0.008Vmin/r nN1000r/min 2) Ud0?E?Id?R??Idm?R??40?1.5?60V

* 这时: Un?8V,Un?0,ASR处于饱和,输出最大电流给定。

Ui*?8V,Ui?8V,

UC?Ud060??1.5V KS40

4.3 在转速、电流双闭环调速系统中,调节器ASR,ACR均采用PI调节器。

*当ASR输出达到Uim =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)Ui* 应如何变化?(2)Uc应如何变化?(3)Uc值由哪些条件决定?

*Uim8V解: 1) ????0.1V/A

Idm80A Ui* 就是电流的给定,因此当电流从40A到70A时, Ui* 应从4V到7V变化。

2) UC要有所增加。

3) UC取决于电机速度和负载大小。因为Ud0?E?IdR??Cen?IdmR?

UC?Ud0KS

4.4 在转速、电流双闭环调速系统中,电流过载倍数为2,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种原因功率变换器供电电压上升5%,系

?U统工作情况将会如何变化?写出i,Uc,Ud0,Id及n在系统重新进入稳定后的表

达式。

解: 双闭环系统中,由于有电流内环,电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节。

Us??Ud0??Id??Ui???Ui为负?Uc??Ud0??Id?

重新稳定后,

Ui?=?IdL不变Ud0不变Uc=Ud0Cen?IdLR=减小KsKs Un?n?不变?IdL是负载电流?是电流反馈系数?是转速反馈系数 Un?是给定转速。4.5 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ts 和上升时间tr ;

(3) 绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间tr <0.25s, 则K=?,?%=?

(3)绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间tr?0.25s,求K, ?. 解:取KT?0.69,??0.6,?%?9.5%

(1) 系统开环增益:K?0.69/T?0.69/0.1?6.9(1/s) (2) 上升时间tr?3.3T?0.33S 过度过程时间:

ts?3??n?6T?6?0.1?0.6s

(3)

如要求tr?0.25s,则应取KT?1,??0.5这样K?1/T?10,超调量=16.3%。 4.6 有一个系统,其控制对象的传递函数为Wobj(s)?K110?,

?s?10.01s?1要求设计一个无静差系统,在阶跃输入下系统超调量σ≤5%(按线性系统考虑)。

试对该系统进行动态校正,决定调节器结构,并选择其参数。

解:可选择积分调节器,设其传递函数为:W(s)?Ki,则校正成新系统的sW新(s)?传递函数为:

10KiK,将原系统校正成Ⅰ型系统WI(s)?s(0.01s+1)s(Ts+1)以实现无静差,按σ≤5%要求查表取:KT=0.5即:10Ki×0.01=0.5,得:Ki=5。

4.7 有一个闭环系统,其控制对象的传递函数为

Wobj(s)?K110?,要求校正为典型Ⅱ型系统,在阶跃输入下

s(Ts?1)s(0.02s?1)系统超调量σ%≤30%(按线性系统考虑)。试决定调节器结构,并选择其参数

(s)=解:应选择PI调节器,WPIKPI(?s+1),校正后系统开环传递函数?sW(s)=KPI(?s+1)K1,对照典型Ⅱ型系统,K=KPIK1/?,?=hT,选h=8,

?ss(Ts+1)查表得:σ%=27.2%,满足设计要求。?=hT=8*0.02=0.16 s。 K=(h+1)/(2h2T2)=175.78,KPI=K?/K1=2.81。

4.8在一个由PWM变换器供电的转速、电流双闭环调速系统中,PWM变换器的开关频率为8kHz。已知电动机的额定数据为:PN?60kW , UN?220V , IN?308A , nN?1000r/min , 电动势系数Ce=0.196 V·min/r , 主回路总电阻R=0.1Ω,变换器的放大倍数Ks=35。电磁时间常数Tl=0.01s,机电时间常数Tm=0.12s,电流反馈滤波时间常数T0i=0.0025s,转速反馈滤波时间常数T0n=0.015s。额定转速时的给定电压(Un)N =10V,调节器ASR,ACR饱和输出电压Uim=8V,Ucm =8V。

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?i≤5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量?n≤15%。试求:

(1)确定电流反馈系数β(假设起动电流限制在1.5IN以内)和转速反馈系数α。 (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?。

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