《电力拖动自动控制系统》答案(全)(3)

2020-04-14 23:10

转速调节器的输出电压为:U*i??Id电流调节器的输出电压为:Uc?UdoKs?Ce?Un/??RIdKs*

2-3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。 解:(1)电流反馈系数 ??UimIdmUnmnmax**?840?0.2V/A

转速反馈系数 ???81000?0.008V?min/r

(2)Ui*??Idm?0.2?40?8V

*??8V(负反馈) Ui??Uim 由于堵转电流 n=0

Udo?Ce?n?IdR?IdmR?40?1.5?60VUc?UdoKs?6040?1.5V

*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*Idm?880?0.1V/A

Ui??Id?0.1?40?4VU**i??Id?0.1?70?7V

Id由40A 增加到70A时,Ui由4V增加到7V

(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?RIdKs

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

*'Uc?UdoKs?Ce?Un/??2Id*RKs*'*

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

Wobj?K1100.01s?10.690.1?6.9(参见表2-2)

?s?1? ,要设计一个无静差

系统,在阶跃输入下系统超调量??5%(按线性系统考虑)。试对该系统进行动态校正,决定调节器结构,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)?W(s)?Wpi(s)Wobj(s)?KiK1s(?s?1)Kis校正后系统的开环传递函数为:

取 K?KiK1

??5% 查表得:KT?0.5;K?0.50.01?50 ??T?0.01s Ki?KK1?5010?5

W(s)?50s(0.01s?1)

2-12有一个闭环系统,其控制对象的传递函数为Wobj(s)?K1s(Ts?1)?10s(0.02s?1),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)。决定调节器结构,并选择其参数。

解:??30% 选用PI型调节器Wpi?KKpi(?1s?1)?110

系统开环传函为W?WpiWobj?pi(?1s?1)?1s(0.02s?1)h?12hT22

8 h=7 ???1?hT?0.02?7?0.14 K?K?10Kpi?2?49?0.022?204.1

?1;Kpi?K?1/10?2.86

2-13调节对象的传递函数为Wobj(s)?18(0.25s?1)(0.005s?1),要求用调节器分别将其校正为典型?型和?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:

(?1s?1)?18 W(s)?Wpi(s)Wobj(s)?Ks(0.005s?1)K??1?Kpi?1s(0.25s?1)(0.005s?1)100 令?1?0.25 K?Kpi?18/?1

W(s)??s(0.005s?1)?1.39

??4.3% KT?0.5 K=100 ts?6T?0.03

K1818(2)校正成典?型系统,选择PI调节器:

pi?100?0.25 Wpi(s)?Kpi(?1s?1)?1s

W(s)?WKpipi(s)Wobj(s)?Kpi(?1s?1)?K1?1s(T1s?1)(T2s?1)?K1S2T1?1(?1s?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?12hT22?650?0.0052?4800

4800?0.25?0.2518K?KpiK1T1?1?4800;Kpi?KT1?1K1??1.67

2-14 在一个三相零式晶闸管整流装置供电的转速----------- (1) 电流反馈系数 ??**UimIdm?8339?0.0263V/A

转速反馈系数

??Unnmax?101000?0.01V?min/r

(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?Ki(?s?1)?is 检查对电源电压的抗扰性能:

TLT?i?0.012s0.00583s?2.06 各项指标可以

接受。

3.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

??5% KIT?i?0.5 KI?KI?iRKs??85.76?0.012?0.1835?0.0236?0.224

i?TL?0.012s

4.校验近似条件

?1 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


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