运控作业参考问题详解

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1、word1-4某一调速系统，测得的最高转速特性为=1500r/min,最低转速特性为=150r/min，带额定负载时的速度降落=15r/min,且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速围有多大？系统允许的静差率是多少？解： 调速围为11，静差率为10。1-5某闭环调速系统的调速围是1500150r/min,要求系统的静态差率s2%,那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min,如此闭环系统的开环放大倍数应有多少？解： 静态速降为3.06r/min,开环放大倍数为31.7。1-6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8r/min,如果将

2、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，调速围可以扩大多少倍？解： K=15时，=128 (r/min) K=30时，(r/min)速降为4.13r/min,调速围扩大为1.94。1-7某调速系统的调速围为D=20，额定转速=1500r/min,开环转速降落=240r/min,假如要求系统的静差率为10%减少到5%，如此系统的开环增益将如何变化？解：K由27.8变到59.8。1-10 有一V-M调速系统，电动机参数为：=2.2KW,=220V,=12.5A,=1500r/min,电枢电阻，整流装置阻，触发整流环节的放大倍数=35。要求系统满足调速围D=20,静差率s10%。

3、1计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的闭环静态速降。2采用转速负反应组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构框图。3调整该系统参数，使当=15V时，=，,如此转速反应系数应该是多少？4计算放大器所需要的放大倍数。解：(1)(r/min)(2) P21 图124，P23 图125图1-24 采用转速负反应的闭环调速系统+-AGTMTG+-+-+-UtgUdIdn+-+UnUn U*nUcUPE+-MTGIdUnUdUcnKpKsa 1/CeU*nUcUnEnUd0Un+- IdR-UnKs图1-25 转速负反应闭环直流调速系统稳态结构图(3) (4) 1-12 某调速系统原理图如图1-58

4、所示，数据如下：电动机：=18KW,=220V,=94A,=1000r/min,整流装置阻，触发整流环节的放大倍数=40。最大给定电压=15V,当主电路电流达到最大值时，整定电流反应电压=10V。设计指标：要求系统满足调速围D=20,静差率s10%,。试画出系统的静态框图，并计算：1转速反应系数。2调节器放大系数.3电阻的数值。放大器输入电阻=20K4电阻的数值和稳压管VS的击穿电压值。解：P51图158 P23图125(1) 即： 可得(2)(3) (4) 即 可得： v击穿电压当,电机堵转，v可得：1-14 有一个V-M系统，：电动机：=2.8KW,=220V,=15.6A,=1500r/

5、min,整流装置阻=1，触发整流环节的放大倍数=35。1系统开环工作时，试计算调速围D=30时的静差率s的值。2当D=30,s=10%时，计算系统允许的稳态速降。3如组成转速负反应有静差调速系统，要求D=30,s=10%,在=10V时，,计算转速负反应系数和放大器放大系数。4如将上述调速系统改为电压负反应有静差调速系统，仍要求在=10V时，,并保持系统原来的放大系数K不变，试求在D=30时的静差率。解：1 (r/min)(2) (r/min) (3) (r/min)(r/min)由以下两式联立：可得：Kp=30.18, 0.0065()(4)1-15在题1-10的系统中 ，假如主电路电感L=5

6、0mH,系统运动局部的飞轮惯量=1.6N.,整流装置采用三相零式电路，试判断按题1-10要求设计的转速负反应系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数K是多少？解： ss K应取22.96.2-7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。参数：电动机：=3.7KW,=220V,=2OA,，设=8V,电枢回路最大电流=40A，电力电子变换器的放大系数=40。试求：1电流反应系数和转速反应系数。2当电动机在最高转速发生赌转时的，。 解： (1) (2) 28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。当ASR输出达到=8

7、V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应如何变化？2应如何变化？3值有哪些条件决定？解：1 I=40A时， I70A时，从4V变化到7V。 2Uc略有增加； 3Uc由n和Idl绝定。2-10某反应控制系统已校正成典型I型系统。时间常数T=0.1s，要求阶跃响应超调量10%。1求系统的开环增益。2计算过度过程时间和上升时间。3绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间0.25s，如此K=?,=?解：1由于，查P65 表22 可近似取时的KT=0.69, K=6.9 (2)Ts=6T=60.1=0.6(s)0.1=0.33(s) (3)仍查表22，可取KT=1,

8、如此K10，16.3%.2-11有一个系统，其控制对象的传递函数为 ，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。试对该系统进展动态矫正，决定调节器结构，并选择其参数。解：查P73 表2-8,选进展串联校正，校正后传函为：由，查P65，表22，可近似取时KT0.5,i. 故得ki5。2-12有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为，要求设计一个无静差系统，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：选PI调节器，校正后传函，由 查P70表26，可近似取时取h7，=7T=70.02=0.14s,得:2-13调节对象的传递函数为，要求用调节器

9、分别将其矫正为典型I型和II型系统，求调节器的结构和参数。解：校正成I型系统：选PI调节器,取0.25s,如此,T=0.005s查P65表2-2,一般取最优整定的值,即, KT=0.5,如此72Kpi=K =0.5/0.005=100,可得Kpi=1.4. 校正成II型系统，选PI调节器，校正后传函:考虑各项综合指标,一般取时的各项值,此时,，,可得Kpi=1.67. 2-14 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，电动机的额定数据为：=60KW,=220V,=308A,=1000r/min,电动势系数，触发整流环节的放大倍数=35。电磁时间常数=0.012s,机电时

10、间常数=0.12s,电流反应滤波时间常数=0.0025s,转速反应滤波时间常数=10V,调节器ASR,ACR饱和输出电压=8V,=6.5V。系统的静，动态指标为：稳态无静差，调速围D=10，电流超调量5%，空载启动到额定转速时的转速超调量10%。试求：（1） 确定电流反应系数假设启动电流限制在339A以和转速反应系数。（2） 试设计电流调节器ACR,计算器参数,。画出其电路图，调节器输入回路电阻=40K;（3） 设计转速调节器ASR,计算其参数，=40K;（4） 计算电动机带40%额定负载启动到最低转速时的转速超调量。（5） 计算空载启动到额定转速的时间。解:(1)(2) 电流调节器超前时间常

11、数:查P10,表1-2,三相桥式取Ts=3.33ms=0.0033s,电流环小时间常数之和查P65表2-2,要求时,取,如此.参P78 图2-25(3)取h=3,取310(4)允许过载倍数取,当h=3时,查P71表2-7得(5)s2-15有一转速，电流双闭环调速系统，主电路采用三相桥式整流电路。电动机参数为：=555KW,=750V,=760A,=375r/min, 电动势系数=1.82V.min/r,电枢回路电阻R，允许电流过载倍数=1.5，触发整流环节的放大倍数=75，电磁时间常数=0.031s,机电时间常数=0.112s,电流反应滤波时间常数=0.002s,转速反应滤波时间常数=0.02

12、s。设调节器输入输出电压=10V,调节器输入电阻=40K。设计指标：稳态无静差，电流超调量5%，空载启动到额定转速时的转速超调量10%。电流调节器已按典型I型系统设计，并取参数KT=0.5。（1） 选择转速调节器结构，并计算其参数：（2） 计算电流环的截至频率和转速环的截至频率，并考虑他们是否合理。解:(1) 查P10,表1-2,平均失控时间Ts=1.67ms=0.00167s,电流环小时间常数之和查P65表2-2,要求时,取,如此取h=5,(2)电力电子纯滞后的近似处理:由于忽略反电动势变化对电流环的动态影响:电流环小惯性群的近似处理:所以,合理.由于所以,也合理.2-16在一个转速，电流双

13、闭环V-M系统中，转速调节器ASR,电流调节器ACR均采用PI调节器。1在此系统中，当转速给定信号最大值=15V时，n=1500r/min;电流给定信号最大值=10V时，允许最大电流=30A,电枢回路总电阻R=2,晶闸管装置的最大放大倍数=30，电动机额定电流=20A,电动势系数=0.128V.min/r。现系统在=5V,=20A时稳定运行。求此时的稳态转速n=? ACR的输出电压=？2当系统在上述情况下运行时，电动机突然失磁=0，系统将会发生什么现象？试分析并说明。假如系统能够稳定下来，如此稳定后n=?=?=?=?=?(3)该系统转速环按典型II型系统设计，且按准如此选择参数，取中频宽h=5

14、,转速环小时间常数=0.05s,求转速环在跟随给定作用下的开环传递函数，并计算放大系数与各时间常数。4该系统由空载=0突加额定负载时，电流和转速n的动态过程波形是怎样的？机电时间常数=0.05s,计算其最大动态速降和恢复时间。解(1) (v)(2)由于,假如失磁,即=0,如此n趋于无穷,如此会发生飞车事故.当稳定后,电机停转,n=0,如此,(3)如此(4)查P71,表2-7,当h=5时,如此(s)3-1直流电机额定转速=375r/min,电枢电流额定值为=760A,允许过流倍数=1.5，计算机部定点数占一个字的位置16位，试确定数字控制系统的转速反应存储系数和电流反应存储系数，适当考虑其余量。

15、解： 取，取，对上述运算结果取整，。3-2旋转编码器光栅数为1024，倍频系数为4，高频时钟脉冲频率=1MHZ,旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M法和T法测速时间均为0.01s，求转速n=1500r/min和n=150r/min时的测速分辨率和误差率最大值。解：电机每转一圈共产生Z42048=4096个脉冲。 1M法测速测速分辩率：当n1500r/min时，测速误差率最大值：当n150r/min时，测速误差率最大值： (2)T法测试当n1500r/min时，测速分辩率测速误差率最大值：当n150r/min时，测速分辩率 测速误差率最大值：4-1 晶闸管-电动机系统

16、需要快速回馈制动时，为什么必须采用可逆线路？参见P123最后一段.4-3解释待逆变，正组逆变和反组逆变，并说明这三种状态各处现在何种场合下。答:待逆变:表示该组晶闸管装置在逆变角控制下等待工作,如果一组晶闸管装置处于整流状态,另一组处于待逆变状态.一般在电机处于电动状态,即机械特性在一或三象限.正组逆变:正组晶闸管工作在逆变状态,反组晶闸管处于整流状态.一般在电动机处于反向制动状态,即机械特性在第四象限.反组逆变:反组晶闸管工作在整流状态,正组晶闸管处于待整流状态.一般在电动机处于正向制动状态,即机械特性在第二象限.P1575-2.有一台三相四级异步电动机，其额定容量为5.5KW，频率为50HZ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32KW, 定子铜损耗为341KW，定子铜损耗为237.5KW，铁心损耗为167.5W，机械损耗为45W，附加损耗为29W,试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率，转差率和转速解：同步转速：16 / 16