*UdoCe?Un/??RId转速调节器的输出电压为:U??Id电流调节器的输出电压为:Uc? ?KsKs*i2-3如果转速、电流双闭环调速系统中的转速调节器不是PI调节器,而改为P调节器,对系统的静、动态性能将会产生什么影响?
答:稳态精度变差,但跟随性和抗干扰能力都不会得到改善,使系统成为不稳定系统。 答:静特性 1)闭环系统的静特性变软 2)存在静差率相对较大。
动特性:跟随性和抗干扰能力不会得到改善,动态稳定性降低,而快速性却提高了。
2-4试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统: (1) 调速系统的静态特性; (2) 动态限流性能; (3) 起动的快速性;
(4) 抗负载扰动的性能; (5) 抗电源电压波动的性能; 答:(1)单闭环:在系统稳定时实现转速无静差。 双闭环:可实现转速无静差和电流无静差。
(2)单闭环:只能在超过临界电流Idcr后,限制电流冲击 双闭环:电流调节器通过电流反馈系数?随时调节控制电流
(3)单闭环:快、不平稳 双闭环:起动快、平稳 (4)单闭环:差
双闭环:强、靠ASR 单闭环:差
双闭环:由电流内环ACR及时调节
2-5在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器均采用PI调节。当系统带额定负载运行时,转速线突然断线,系统重新进入后,电流调节器的输入偏差电压?Ui是否为零?为什么?
答:转速和电流调节器的输出达到饱和为止,电流调节器的输入偏差电压?Ui不为零,因为稳定后电流反馈依然为Ui??Id只能增加电动机的 转速达到新的平衡Udom?Cenmax?RId
*2-6在转速、电流双闭环调速系统中,转速给定信号Un未改变,若增大转速反馈系数?,系统稳定后转速
反馈电压Un是增加、减少还是不变?为什么?
答:Un不变。因为?增大,在达到新的稳定运行时,依然要是无静差系统,系统的转速下降,在达到同样的Un时稳定运行。
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。已知参数:电动机:
**PN?3.7KW;UN?220V,nN?1000r/min电枢回路总电阻R=1.5? ,设Unm?Uim?Ucm?8V,电枢
回路最大电流Idm?40A,电力电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Udo、Ui*、Ui、Uc值。
*Uim8解:(1)电流反馈系数 ????0.2V/A
Idm40*Unm8 转速反馈系数 ????0.008V?min/r
nmax1000 (2)Ui*??Idm?0.2?40?8V
* Ui??Uim??8V(负反馈)
由于堵转电流 n=0
Udo?Ce?n?IdR?IdmR?40?1.5?60VUc?Udo60??1.5VKs40
*2-8在转速、电流比闭环调速系统中,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?
解:(1)Ui*应增加。因为当负载电流由40A增加到70A时Ui增加,Ui*是确定的。
Ui*8????0.1V/A
Idm80Ui*??Id?0.1?40?4VU??Id?0.1?70?7V Id由40A 增加到70A时,Ui由4V增加到7V
**i
(2)Uc略有增加。因为Uc?Ks?Ud0?Cen?RId;Id的增加使Ud0增加,使得Uc增加 (3)Uc 由n和Id决定。Uc?Ud0/Ks?Cen?RId
Ks
2-9在转速、电流双闭环调速系统中,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种原因使电动机励磁电源电压突然下降一半,系统工作情况将会如何变化?写出Ui*、Uc、Ud0、Id及n在系统重新进入稳定后的表达式。 答:当磁通下降一半时??'?2
'但电动机拖动恒转矩负载运行所以Id?2Id
'Ui*??Id?2?Id
*UdoCe?'Un/??2Id*R Uc??KsKs*Udo?Ce?Un/??2Id*R
'Id?2Id *n?Un/?
2-10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) 求系统的开环增益;
(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。如果上升时间tr?0.25s,则K=?,??? 解:(1)系统开环增益 ??10% KT?0.69 K?(2)调节时间 ts?6T?6?0.1?0.6s 上升时间tr?3.3T?0.33s
(3) tr?0.25s KT=1 K=10 ??16.3% (4)用MATLAB 仿一个为好:
2-11 有一个系统,其控制对象的传递函数为
0.69?6.9(参见表2-2) 0.1K110? ,要设计一个无静差?s?10.01s?1系统,在阶跃输入下系统超调量??5%(按线性系统考虑)。试对该系统进行动态校正,决定调节器结构,Wobj?并选择其参数。
解:校正成典型I型系统,调节器传递函数为Wpi(s)?Ki校正后系统的开环传递函数为: sW(s)?Wpi(s)Wobj(s)?KiK1 取 K?KiK1
s(?s?1)
??5% 查表得:KT?0.5;K?0.5K50?50 ??T?0.01s Ki???5 0.01K110W(s)?50
s(0.01s?1)K110?2-12有一个闭环系统,其控制对象的传递函数为Wobj(s)?,要求校正为
s(Ts?1)s(0.02s?1)典型?型系统,在阶跃输入下系统超调量??30%(按线性系统考虑)。决定调节器结构,并选择其参数。
解:??30% 选用PI型调节器Wpi?Kpi(?1s?1)?1
系统开环传函为W?WpiWobj?Kpi(?1s?1)?110
s(0.02s?1)h?18??204.1 2222hT2?49?0.02 h=7 ???1?hT?0.02?7?0.14 K?K?10Kpi?1;Kpi?K?1/10?2.86
18,要求用调节器分别将其校正为典型?型和?(0.25s?1)(0.005s?1)2-13调节对象的传递函数为Wobj(s)?型系统,求调节器的结构与参数。
解:校正成典型?型系统选择PI调节器:
Wpi(s)?Kpi(?1s?1)?1s校正后的开环传递函数为:
W(s)?Wpi(s)Wobj(s)?Kpi(?1s?1)?18?1s(0.25s?1)(0.005s?1) 令?1?0.25 K?Kpi?18/?1
W(s)? Kpi?K100? ??4.3% KT?0.5 K=100 ts?6T?0.03
s(0.005s?1)s(0.005s?1)K??1100?0.25??1.39 1818(2)校正成典?型系统,选择PI调节器: Wpi(s)?Kpi(?1s?1)?1s
W(s)?Wpi(s)Wobj(s)??KpiK1T1?1(?1s?1)S2Kpi(?1s?1)?K1?1s(T1s?1)(T2s?1)
(T2s?1)(将T1看成大惯性环节) h=5 ?1?hT2?5?0.005?0.025 ts/T?9.55 ts?9.55?0.005 ?0.047 ??37.6%
K?h?16??48002222hT50?0.005
K?KpiK1T1?1?4800;Kpi?KT1?14800?0.25?0.25??1.67 K118
2-14 在一个三相零式晶闸管整流装置供电的转速-----------
U*im8(1) 电流反馈系数 ????0.0263V/A
Idm339*Un10????0.01V?min/r转速反馈系数 nmax1000(2)设计电流调节器ACR
1. 确定时间常数
整流装置滞后时间常数 Ts?0.00333s Toi?0.0025s
电流环小时间常数之和T?i?Ts?Toi?0.00583s
2.选择电流调节器结构
??5% 按典型?型设计,电流环控制对象是双惯性型的可用PI型电流调节器。
WACR?接受。
TKi(?s?1)0.012s 检查对电源电压的抗扰性能:L??2.06 各项指标可以
?isT?i0.00583s3.计算电流调节器参数 电流调节器超前时间常数 电流开环增益:要求
?i?TL?0.012s
KI?iR85.76?0.012?0.18 ??0.224Ks?35?0.0236??5% KIT?i?0.5 KI?4.校验近似条件
电流截止频率 Wci?KI?85.76S (1)晶闸管装置传递函数的近似条件
?1