電力拖動(dòng)自動(dòng)控制直流調(diào)速系統(tǒng)的課后習(xí)題

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1、1．設(shè)控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為，式中K1=2；T1=0.4s；T2=0.08s；T3=0.015s；T4=0.005s。要求階躍輸入時(shí)系統(tǒng)超調(diào)量σ%<5%。用PI調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成典型I型系統(tǒng)，試設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器參數(shù)并計(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)間ts。解：用PI調(diào)節(jié)器校正時(shí)，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為取，并將、、看成小時(shí)間常數(shù)，令則按典型I型系統(tǒng)校正時(shí)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為取，則調(diào)節(jié)時(shí)間所以PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，；調(diào)節(jié)時(shí)間。2．畫(huà)出直流電動(dòng)機(jī)理想啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速、電流與時(shí)間的關(guān)系曲線。采用理想啟動(dòng)的目的是什么？如何實(shí)現(xiàn)？理想啟動(dòng)是使啟動(dòng)電流一直保持最大允許值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)以最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速迅速以直線規(guī)律上升，以縮短啟動(dòng)時(shí)間。工程上常采用轉(zhuǎn)

2、速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。啟動(dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流保持最大值，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用。3．在單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)中引入“電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)”的作用是什么？其中“截止”的含義是什么？轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是否也需要引入電流截止負(fù)反饋？為什么？答：?jiǎn)伍]環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)不能限制過(guò)電流，引入電流截止負(fù)反饋可以對(duì)電機(jī)過(guò)載起到保護(hù)作用。；“截止”指的是電流不過(guò)載時(shí)，去掉電流負(fù)反饋。；轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)不需要引入電流截止負(fù)反饋。；因?yàn)檗D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出限幅值限制了最大電流給定值，再通過(guò)電流環(huán)的電流調(diào)節(jié)作用

3、，即可實(shí)現(xiàn)限流。4．分別畫(huà)出單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)和單閉環(huán)電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖；標(biāo)出靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖中各個(gè)環(huán)節(jié)的信號(hào)；再分別說(shuō)明兩種系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓降低后如何進(jìn)行恒壓調(diào)節(jié)？從而說(shuō)明哪種系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)具有更強(qiáng)的抗擾能力？答：（1）單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖和信號(hào)標(biāo)注恒壓調(diào)節(jié)過(guò)程：（2）單閉環(huán)電壓負(fù)反饋調(diào)速靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖和信號(hào)標(biāo)注恒壓調(diào)節(jié)過(guò)程：（3）單閉環(huán)電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)具有更強(qiáng)的抗擾能力5．寫(xiě)出直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式，說(shuō)明它有哪3種調(diào)速方式？每種調(diào)速方式的優(yōu)、缺點(diǎn)是什么？答：轉(zhuǎn)速表達(dá)式；有三種調(diào)速的方法，即調(diào)節(jié)電樞電壓；減弱勵(lì)磁磁通；改變電樞回路電阻。（1）調(diào)可平滑

4、地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，機(jī)械特性將上下平移。但電壓只能向小于額定電壓的方向變化。（2）弱磁調(diào)速是在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速，其調(diào)速范圍不可能太大。但所需功率小。（3）改變電樞電阻調(diào)速簡(jiǎn)單，但是損耗較大，只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)速。6．有一V-M系統(tǒng)，已知：Pnom=2.8kW，Unom=220V，Inom=15.6A，nnom=1500r/min，Ra=1.5Ω，Rn=1Ω，Ks=37。（1）當(dāng)D=30、s=10%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。（2）如為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差系統(tǒng)，要求D=30，s=10%，在時(shí)，使電機(jī)在額定點(diǎn)工作，計(jì)算放大器放大系數(shù)Kp和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。答：（1）（2）；V.min/r7．在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速

5、系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器有哪些作用？其輸出限幅值應(yīng)按什么要求來(lái)整定？答：1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用：a.使轉(zhuǎn)速n跟隨給事實(shí)上電壓Un變化，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差調(diào)節(jié)；b.對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用；c.其飽和輸出限幅值用為系統(tǒng)允許最大電流的給定，起飽和非線性控制，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在最大電流約束下起動(dòng)過(guò)程。2）其輸出限幅值應(yīng)按最大電流值Idm和β值整定，即。8．在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器有哪些作用？其限幅值應(yīng)如何整定？答：1）電流調(diào)節(jié)器的作用：a.起動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大允許電流條件下的恒流升速調(diào)節(jié)——準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)；b.在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過(guò)程中，使電流跟隨其給定電壓Un變化；c.對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)及時(shí)起抗擾作用；d.當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載甚至

6、于堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護(hù)作用。如果故障消失，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)正常。2）電流調(diào)節(jié)器輸出限幅值應(yīng)按下式整定：，并保證最小控制角的限制。9．閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性優(yōu)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性，表現(xiàn)在哪些方面。答：如下四方面：（1）在相同的負(fù)載下，閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落僅為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速降落的1/（1＋K）；（2）在相同的理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)靜差率的1/（1＋K）；（3）在靜差率相同時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)調(diào)速范圍的（1＋K）倍；（4）閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)置放大器后，才能獲得以上各方面好的性能。10．什么是調(diào)速范圍D？什么是靜差率S，兩者的關(guān)系如何？用什么方法可以使調(diào)速

7、系統(tǒng)滿足D大S小的控制要求？①調(diào)速范圍D=nmax/nmin=nnom/nmin②靜差率S=△nnom/n0*100%對(duì)轉(zhuǎn)差率要求高，同時(shí)要求調(diào)速范圍大（D大S?。r(shí)，只能用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。11.①G-M系統(tǒng)：交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)G實(shí)現(xiàn)變流，由直流發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)M供電，調(diào)節(jié)G的勵(lì)磁電流及改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)M的轉(zhuǎn)速。優(yōu)點(diǎn)：在允許轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)四象限運(yùn)行。缺點(diǎn)：設(shè)備多，體積大，費(fèi)用高，效率低，有