电力拖动自动控制系统第二章习题答案
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2-5章
习题解答（供参考）
2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的？
解：减小控制电压，使U g1 得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d，电机流过反向电流，电机进入制动状态。0 t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on t
2.2 系统的调速范围是1000~100r min ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？
n n 1000 0.02
解：n n rpm 2.04rpm
D（1 s） 10 0.98
系统允许的静态速降为 2.04rpm 。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为n0max 1500r min ，最低转速特性为n0min 150r min ，带额定负载时的速度降落n N 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范围有多大？系统允许的静差率是多少？
解：1）调速范围 D n max（均指额定负载情况下）n min
n max n
0max n N 1500 15 1485rpm
n min n0min n N 150 15 135rpm
n max
n
min 1485
135
11
2) 静差率s n N1155010%
n
min
2.4 直流电动机为P N =74kW, U N =220V，I N =378A，n N =1430r/min，
Ra=0.023Ω 。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？
电力拖动自动控制系统-运动控制系统(_阮毅_陈伯时)课后思考题习题答案2-7章完整版
第二章
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
1.电枢回路串电阻调速
特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速
特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速
特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？
直流电压
2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？
直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？
电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2、3章
习题解答（供参考）
2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？
解：减小控制电压，使U g1得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d ，电机流过反向电流，电机进入制动状态。0≤t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on ≤t<T 期间U g2为正，VT2导通，流过反向制动电流。因此在制动状态时，VT2和VD1轮流导通，VT1始终关断。
2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？
解：10000.02
2.04(1)100.98
n n n rpm rpm D s ⨯∆=
==-⨯
系统允许的静态速降为2.04rpm 。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为min 1500max 0r n =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静
差率是多少？
解：1）调速范围 max
min
n D n =
(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n rpm =-∆=-=
min 0min 15015135N n n n rpm
=-∆=-=
max min 1485
11135
n D n =
==
2) 静差率 min 15
10%150
N n s n ∆=
==
2.4 直流电动机为N P =74kW, N U =220V ，N I =378A ，N n =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？
电力拖动自动控制系统-运动控制系统(_阮毅_陈伯时)课后参考答案第二章(仅供参考)
第二章作业1.金属切削机床
混合型负载（恒转矩和恒功率负载）
2.
闭环系统的稳态速降：
∆n cl=
n N1×s
D×(1−s)
=5.263 r/min
C e1=U N1−I N1×R a
n N1
=0.1925
开环系统的稳态速降：
∆n op=I N1×R
C e1
=285.714 r/min
闭环系统的开环放大系数：
K=∆n op
∆n cl−1=53.287
测速反馈电压：
U n=α×n N1
直流稳压电源为±15V，假定测速发电机与主电动机直接联接，电动机最高转速1000r/min 时，令U n=15，解得α=0.015，取α=0.01，得U n=10V。满足需求。
电位器的选择方法如下：为了使测速发电机的电枢压降对转速检测信号的线性度没有显著影响，取测速发电机输出最高电压时，其电流约为额定值的20%。则电位器的电阻和功率：
R P2=C e2×n N1
0.2×I N2
=1378.57
W RP2=C e2×n N1×0.2×I N2=2.4318
为了使电位器温度不致很高，实选瓦数应为所消耗功率的一倍以上，故可为选用10W，1.5k Ω的可调电位器。
运算放大器的放大系数：
K P=
K
α×K S
C e
=20.132
R0，R1不知道如何取值。
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
1.电枢回路串电阻调速
特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速
特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
《电力拖动自动控制系统》答案(全)
1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？
答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态 响应快，动态抗扰能力强。
1-2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？
答：制动时，由于1g U 的脉冲变窄而导致d i 反向时，U g2 变正，于是VT 2导通， VT 2导通，VT 1关断。
1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么
关系？为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了？
答：生产机械要求电动机提供的最高转速 max n 和最低转速m in n 之比叫做调速范围， 用字母D 表示，即：min
max
n n D =
负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落N n ∆ 与理想空载转速min 0n 之比，称为系统的静差率S,即：min
0n n s N
∆=
调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为：
)
1(s n s
n D N N -∆=
由于在一定的N n 下，D 越大，min n 越小N n ∆ 又一定，则S 变大。所以，如果不考虑D ，则S 的调节也就会容易，
1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为min /1500max 0r n =，最低转速特性为
min /150min 0r n =，带额定负载的速度降落min /15r n N =∆，且不同转速下额定速降N
n ∆不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多大？ 解
1115
15015
1500min 0max 0min max =--=∆-∆-==
电力拖动自动控制系统课后习题答案全内含两份阮毅陈伯时完整版
电力拖动自动控制系统课后习题答案全内含两
份阮毅陈伯时
HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
电力拖动自动控制系统 课后习题答案{全，内含两份，二无一失}
——运动控制系统
第四版
{上海大学 阮毅 陈伯时}
1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？
答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态
响应快，动态抗扰能力强。
1-2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？
答：制动时，由于1g U 的脉冲变窄而导致d i 反向时，U g2变正，于是VT 2导通，
VT 2导通，VT 1关断。
1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么
关系为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了
答：生产机械要求电动机提供的最高转速max n 和最低转速min n 之比叫做调速范围，
用字母D 表示，即：m in
m ax n n D
负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落N n ∆与理想空载转速min 0n 之比，
称为系统的静差率S,即：min
0n n s N ∆= 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为：
由于在一定的N n 下，D 越大，m in n 越小N n ∆又一定，则S 变大。所以，如果不考虑
D ，则S 的调节也就会容易，
1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为m in /1500max 0r n =，最低转速特性为
电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第二章
第二章作业
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
1.电枢回路串电阻调速
特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速
特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速
特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？
直流电压
2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？
直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？
电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
(完整版)电力拖动自动控制系统第二章习题答案
第二章双闭环直流调速系统
2-1 在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？改变转速调节器的放大倍数行不行？改变电力电子变换器的放大倍数行不行？改变转速反馈系数行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的
什么参数？
答：改变电机的转速需要调节转速给定信号Un※；改变转速调节器的放大倍数
不行，改变电力电子变换器的放大倍数不行。若要改变电机的堵转电流需要改
变ASR的限幅值。
2-2 在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器有哪些作用？其输出限幅值应按什么要求来整定？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值应如何整定？
答：转速调节器的作用是：
（1）使转速n很快的跟随给定电压Un※变化，稳态时可减小转速误差，如果
采用PI调节器，则可以实现无静差。
（2）对负载变化起抗扰作用。
转速调节器的限幅值应按电枢回路允许的最大电流来进行整定。
电流调节器作用：
（1）使电流紧紧跟随给定电压Ui※变化。
（2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。
（3）在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。（4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。电流调节器的最大值应该按变换电路允许的最大控制电压来整定。
2-3 转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个PI调节器的输入偏差（给定与反馈之差）是多少？它们的输出电压是多少？为什么？
答：若都是PI调节器，则两个调节器的输入偏差为0，即Ui※=Ui，Un※=Un；输出电压为：Ui※=βId=Ui，Uc=U d0/K s=RI d+C e n=(RUi※/β)+(CeUn※/α)。
《电力拖动自动控制系统》答案(全)
(3) R1 K p R0 13 20 260k （4） I dbl 1.5I N 1.5 94 141 A； I dcr 1.1I N 1.1 94 103.4 A； 当主电路电流最大即为 I dbl 时， U im 10V 而当主电路电流为 I dcr 时， U i 为：
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uiid只能增加电动机的转速达到新的平衡udomcenmax?rid26在转速电流双闭环调速系统中转速给定信号u
1-1 为什么 PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态 响应快，动态抗扰能力强。 1-2 试分析有制动通路的不可逆 PWM 变换器进行制动时，两个 VT 是如何工作的？ 答：制动时，由于 U g1 的脉冲变窄而导致 id 反向时，Ug2 变正，于是 VT2 导通， VT2 导通，VT1 关断。 1-3 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么 关系？为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了？
s
n 15 10% n0 min 150
1-5 闭环调速系统的调速范围是 1500----150r/min，要求系统的静差 S<=2%,那末系统允许 的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是 100r/min 则闭环系统的开环放大倍数应有 多大？ 1， D
电力拖动自动控制系统-运动控制系统(_阮毅_陈伯时)课后思考题习题答案2-7章完整版
第二章
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
1.电枢回路串电阻调速
特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速
特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速
特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？
直流电压
2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？
直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？
电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题答案
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题
2-2调速系统的调速范围是1000~100r/min ，要求静差率s=2%，那么系统允许的稳态速降是多少？解：系统允许的稳态速降
)min (04.2)
02.01(10002.0)1(min r s sn n N =−×=−=∆2-5某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机kW P N 60=，V U N 220=，A I N 305=，min 1000r n N =，主电路总电阻Ω=18.0R ，r V C e min 2.0•=，求：
（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？
（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N s 多少？
（3）额定负载下的转速降落N n ∆为多少，才能满足%5,20≤=s D 的要求。解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落
)min (5.2742
.018.0305r C R I n e N N =×==∆（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率
%5.21215.05
.27410005.274=≈+=∆+∆=
N N N N n n n s （3）额定负载下满足%5,20≤=s D 要求的转速降落)min (63.2)
05.01(2005.01000)1(r s D s n n N N ≈−××=−=∆2-6有一晶闸管稳压电源，其稳态结构如图所示，已知给定电压,8.8*V U u =比例调节放大
系数,2=p K 晶闸管装置放大系数,15=s K 反馈系数7.0=γ。求：
电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第二章
第二章作业
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
1.电枢回路串电阻调速
特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速
特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速
特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？
直流电压
2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？
直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？
电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2-5章
电⼒拖动⾃动控制系统-运动控制系统习题解答第2-5章
习题解答（供参考）
2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变换器进⾏制动时，两个VT是如何⼯作的？
解：减⼩控制电压，使U g1 得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从⽽使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d，电机流过反向电流，电机进⼊制动状态。0 t< t on 时，通过⼆极管VD1续流，在t on t
2.2 系统的调速范围是1000~100r min ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？
n n 1000 0.02
解：n n rpm 2.04rpm
D（1 s） 10 0.98
系统允许的静态速降为 2.04rpm 。
2.3 某⼀调速系统，在额定负载下，最⾼转速特性为n0max 1500r min ，最低转速特性为n0min 150r min ，带额定负载时的速度降落n N 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范围有多⼤？系统允许的静差率是多少？
解：1）调速范围 D n max（均指额定负载情况下）n min
n max n
0max n N 1500 15 1485rpm
n min n0min n N 150 15 135rpm
n max
n
min 1485
135
11
2) 静差率s n N1155010%
n
min
2.4 直流电动机为P N =74kW, U N =220V，I N =378A，n N =1430r/min，
Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采⽤降压调速。当⽣产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围⼜为多少？？
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2-5章
习题解答（供参考）
2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？
解：减小控制电压，使U g1得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d ，电机流过反向电流，电机进入制动状态。0≤t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on ≤t<T 期间U g2为正，VT2导通，流过反向制动电流。因此在制动状态时，VT2和VD1轮流导通，VT1始终关断。
2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？
解：10000.02
2.04(1)100.98
n n n rpm rpm D s ⨯∆=
==-⨯
系统允许的静态速降为2.04rpm 。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为min 1500max 0r n =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静
差率是多少？
解：1）调速范围 max
min
n D n =
(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n rpm =-∆=-=
min 0min 15015135N n n n rpm
=-∆=-=
max min 1485
11135
n D n =
==
2) 静差率 min 15
10%150
N n s n ∆=
==
2.4 直流电动机为N P =74kW, N U =220V ，N I =378A ，N n =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？
电力拖动自动控制系统作业答案2
U = U = 8v
Ce n + I dm R 40 ×1.5 UC = = = 1.5V KS 40
∗ i
∗ im
U i = −U = −8v
∗ im
Ud = IdmR = 1.5× 40 = 60V
2-8在转速电流双闭环调速系统中，调节器ASR,ACR均采用 在转速电流双闭环调速系统中，调节器ASR,ACR均采用
查表得
WK ( S ) =
由σ % ≤ 10%
ts =
KT = 0.69 ξ = 0.6
K=6.9
3 = 3* 2T = 6T = 0.6 s ξ wn
tr = 3.3T = 0.33s
如果求 tr < 0.25s ，则 KT
= 1,∴ K = 10 σ % ≤ 16.3%
2-11有一个系统其控制对象的传递函数为， 有一个系统其控制对象的传递函数为，
2、叙述双闭环调速系统的启动过程， 叙述双闭环调速系统的启动过程， 并指出启动过程的特点？ 并指出启动过程的特点？
第I阶段电流上升的阶段（0 ~ t1） 阶段电流上升的阶段（ 上升， 突加给定电压 Un* 后，Id 上升，当 Id 小于负载 电机还不能转动。 电流 IdL 时，电机还不能转动。当 Id ≥ IdL ，电 机开始起动，由于机电惯性作用， 机开始起动，由于机电惯性作用，转速不会很快 增长，因而转速调节器ASR的输入偏差电压的数 增长，因而转速调节器ASR的输入偏差电压的数 值仍较大， im*， 值仍较大，其输出电压保持限幅值 Uim*，强迫 迅速上升。 电流 Id 迅速上升。 直到， 直到，Id = Idm ， Ui = U*im 电流调节器很快就 了的增长， 压制 Id 了的增长，标志着这一阶段的结束 阶段恒流升速阶段（ 第 II 阶段恒流升速阶段（t1 ~ t2） 在这II阶段中 ASR始终是饱和的 阶段中， 始终是饱和的， 在这II阶段中，ASR始终是饱和的，转速环相当 于开环，系统成为在恒值电流U*im 给定下的电 于开环， 流调节系统， 恒定， 流调节系统，基本上保持电流 Id 恒定，因而系 统的加速度恒定，转速呈线性增长。 统的加速度恒定，转速呈线性增长。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2、3章
习题解答（供参考）
2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？
解：减小控制电压，使U g1得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d ，电机流过反向电流，电机进入制动状态。0≤t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on ≤t
2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？
解：10000.02
2.04(1)100.98
n n n rpm rpm D s ⨯∆=
==-⨯
系统允许的静态速降为2.04rpm 。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为min 1500max 0r n =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静
差率是多少？
解：1）调速范围 max
min
n D n =
(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n rpm =-∆=-=
min 0min 15015135N n n n rpm
=-∆=-=
max min 1485
11135
n D n =
==
2) 静差率 min 15
10%150
N n s n ∆=
==
2.4 直流电动机为N P =74kW, N U =220V ，N I =378A ，N n =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？
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第二章双闭环直流调速系统
2-1 在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？改变转速调节器的放大倍数行不行？改变电力电子变换器的放大倍数行不行？改变转速反馈系数行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？
答：改变电机的转速需要调节转速给定信号Un※；改变转速调节器的放大倍数不行，改变电力电子变换器的放大倍数不行。若要改变电机的堵转电流需要改变ASR的限幅值。
2-2 在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器有哪些作用？其输出限幅值应按什么要求来整定？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值应如何整定？
答：转速调节器的作用是：
（1）使转速n很快的跟随给定电压Un※变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可以实现无静差。
（2）对负载变化起抗扰作用。
转速调节器的限幅值应按电枢回路允许的最大电流来进行整定。
电流调节器作用：
（1）使电流紧紧跟随给定电压Ui※变化。
（2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。
（3）在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。（4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。电流调节器的最大值应该按变换电路允许的最大控制电压来整定。
2-3 转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个PI调节器的输入偏差（给定与反馈之差）是多少？它们的输出电压是多少？为什么？
答：若都是PI调节器，则两个调节器的输入偏差为0，即Ui※=Ui，Un※=Un；输出电压为：Ui※=βId=Ui，Uc=U d0/K s=RI d+C e n=(RUi※/β)+(CeUn※/α)。
2-4 如果转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是PI调节器，而是比例调节器，对系统的静、动态性能会有什么影响？
答：若采用比例调节器可利用提高放大系数的办法使稳态误差减小即提高稳态精度，但还是有静差的系统，但放大倍数太大很有可能使系统不稳定。
2-5 在转速、电流双闭环系统中，采用PI调节器，当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，系统重新进入稳态后，电流调节器的输入偏差电压△Ui 是否为0，为什么？
答：反馈线未断之前，Id=In，令n=n1，当转速反馈断线，ASR迅速进入饱和，Un※=Un※max，Uc↑，Id↑至Idm，Te＞T l，n↑，Id↓，△Ui出现，Id↑至Idm，n↑，Id↓，此过程重复进行直到ACR饱和，n↑，Id↓，当Id=In，系统重新进入稳态，此时的速度n2＞n1，电流给定为Un※max= Idmaxβ＞电流反馈信号Un= Inβ，偏差△Ui不为0。
2-6 在转速、电流双闭环系统中，转速给定信号Un※未改变，若增大转速反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压Un是增加还是减少还是不变？为什么？
答：Un不变，因为PI调节器在稳态时无静差，即：Un※=Un，Un※未改变，则，Un也不变。
2-7 在转速、电流双闭环系统中，两个调节器ASR、ACR均采用PI调节器。已知参数：电动机：Pnom=3.7kW ，Unom=220V ，Inom=20A ，nnom=1000r/min，电枢回路总电阻R=1.5Ω，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β和转速反馈系数α；
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的Ud0、Ui、Uc值。
解：（1）β= Uim*/Idm=8/40=0.2
α= Unm */ nnom=8/1000=0.008
（2）Ud0=IdmR=40×1.5=60V
Ui= Uim *=8V （极性相反）
Uc= Ud0/Ks=60/40=1.5A
2-8 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？
解：（1）β= Uim */Idm=8/80=0.1
电流为40A 时：Ui= Idβ=40×0.1=4V
电流为70A 时：Ui= Idβ=70×0.1=7V
（2）Uc 增加。
2-9在双闭环直流调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因电动机励磁下降一半，系统工作情况将会如何变化？（λ=1.5） 答：设突发状况之前的磁通为Ø1，令此时的磁通为Ø2，之前的电磁力矩为Te 1，此刻的电磁力矩为Te 2，负载转矩恒为T l ，电机励磁下降一半，则Ø2=0.5Ø1，Te 2=Cm （Ø2）Id=0.5 Te 1＜T l ，n↓，Id↑甚至到Idm ，Te 2=Cm （Ø2）Idm=0.75 Te 1＜T l ，n 会一直下降到0。
2-10 有一个系统，其控制对象的传递函数为Wobj （s ）=10/（0.01s+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/s ，则校正成新系统的传递函数为：W 新（s ）=10Ki/s （0.01s+1），将原系统校正成Ⅰ型系统W Ⅰ（s ）=K/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。
2-11 调节对象的传递函数为Wobj（s）=18/[(0.25s+1)(0.005s+1)],要求用调节器将其校正成典型Ⅰ型和Ⅱ系统，确定调节器的结构和参数。
解：（1）校正成典型Ⅰ型系统：
①选择调节器为PI调节器，Wpi（s）=Kpi（τs+1）/τs；
②令τ=0.25，则校正之后的新系统的传递函数为W（s）=18Kpi/[τs (0.005s+1)]；
③WⅠ（s）=K/s（Ts+1），令KT=0.5，则，18Kpi/τ×0.005=0.5，代入τ=0.25，
得：Kpi=1.4。
（2）校正成典型Ⅰ型系统：
①传递函数近似处理：Wobj（s）=18/[(0.25s+1)(0.005s+1)]≈18/[0.25s(0.005s+1)]；
②选择调节器为PI调节器，Wpi（s）=Kpi（τs+1）/τs；
③校正之后的新系统的传递函数为W（s）=18Kpi（τs+1）/ [0.25τs2（0.005s+1)]；
④WⅡ（s）=K（τs+1）/s2（Ts+1），令h=5，h=τ/T=τ/0.005=5，则τ=0.025；
K=（h+1）/2h2T2=18Kpi/ 0.25τ，代入τ，T，h，得：Kpi=1.67。