电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章
《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：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环时的多少倍？（3）若把反馈系数减至5.30=γ，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？解：（1）输出电压)V (128.87.015211521*=×××+×=+=u s p sp d U K K K K U γ；（2）若把反馈线断开，)V (2648.8152*=××==u s p d U K K U ；开环时的输出电压是闭环时的2212264=倍。
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n = Ua − RIa Ce
考虑到他励直流电动机电枢电流与电磁转矩Te 的关系Te = CT Ia ，可以将其机械 特性写成如下形式：
n = n0 − Te
式中 n0 = Ua / Ce 称作理想空载转速， = R / CeCT 2 为机械特性的斜率。 由上式可知，有以下三种调节直流电动机转速的方法： 1）改变电枢回路电阻 R （图 1-2）。
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“电力拖动控制系统”习题解答
性能的重要课题。 4）控制策略和控制器的设计。任何自动控制系统的核心都是对控制方法的
研究和控制策略的选择，电力传动控制系统也不例外。根据生产工艺要求，研发 或选择适当的控制方法或策略是实现电力传动自动控制系统的主要问题。
2．直流电动机有几种调速方法，其机械特性有何差别？ 答：直流电动机转速和其他参量之间的稳态关系为
3. 从异步电动机转差功率 Psl 的角度，可把交流调速系统分成哪几类？并简 述其特点。
答：异步电动机按其转子构造可分为笼型转子异步电动机和绕线转子异步电 动机，可以根据实际应用要求选择电动机。异步电动机的转速方程为
n = 60 fs (1− s)
np
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“电力拖动控制系统”习题解答
由上式可知，若改变供电频率 fs 或改变电动机极对数 np 则可调速，这就是 变频调速和变极对数调速的由来。另外，通过改变定子电压、绕线转子异步电动 机转子串电阻或外接可变电源可以改变转差率 s 来实现异步电动机的转速调节。
“电力拖动控制系统”习题解答
电力传动控制系统——运动控制系统
（习题解答）
第 1 章 电力传动控制系统的基本结构与组成...................................................1 第 2 章 电力传动系统的模型.............................................................................13 第 3 章 直流传动控制系统.................................................................................18 第 4 章 交流传动控制系统.................................................................................30 第 5 章 电力传动控制系统的分析与设计*.......................................................38
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答案(最新整理)
电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后思考题答案第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
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？答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或 60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
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？答：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 PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
运动控制系统第四版思考题答案
运动控制系统第四版思考题答案电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
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？答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc 通常为kHz 级，而f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
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？答：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PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 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：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =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,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案对于《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》的学习，在课后应该做一些练习题加以巩固。
一下是给大家的《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案，希望对你有帮助。
一判断题1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
(Ⅹ)2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。
(√)3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
(√)4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
(√)5静差率和机械特性硬度是一回事。
(Ⅹ)6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
(Ⅹ)7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于*速度定Ug的大小。
(√)8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
(Ⅹ)9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
(Ⅹ)10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向(正或反)由驱动脉冲的宽窄决定。
(√)11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
(Ⅹ)与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
(Ⅹ)12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段(√)13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
(Ⅹ)14电压闭环相当于电流变化率闭环。
(√)15闭环系统可以改造控制对象。
(√)16闭环系统电动机转速与负载电流(或转矩)的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。
(√)18直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
(Ⅹ) 19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。
(√)20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。
《电力拖动自动控制系统》-运动控制系统(第三版)习题答案
第一章 闭环控制的直流调速系统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 —电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1） 主电路线路简单，需用的功率器件少。
（2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
（3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右。
（4） 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。
（5） 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
（6） 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
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：在制动状态中，为负值，就发挥作用了。
这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。
这时，先减小控制电压，使d i 2VT 1g U 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压降低。
但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成，很快使电流反向，截止，在d U d E U >d i 2VD on t t ≤＜Ｔ时，2g U 变正，于是导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。
在＜Ｔ+时，关断，2VT T t ≤on t 2VT d i −沿回路4经续流，向电源回馈制动，与此同时，两端压降钳住使它不能导通。
在制动状态中，和轮流导通，而始终是关断的。
1VD 1VD 1VT 2VT 1VT 1VT 在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在关断后经续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时两端电压也降为零，便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。
1VT d i 2VD 2VD 2VT １－３ 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“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和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即maxminn D n =其中，和一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。
电力传动控制系统——运动控制系统(习题解答)资料
电力传动控制系统的基本工作原理是，根据输入的控制指令（比 如：速度或位置指令），与传感器采集的系统检测信号（速度、位置、 电流和电压等），经过一定的处理给出相应的反馈控制信号，控制器 按一定的控制算法或策略输出相应的控制信号，控制变流器改变输入 到电动机的电源电压、频率等，使电动机改变转速或位置，再由电动 机驱动生产机械按照相应的控制要求运动，故又称为运动控制系统。
1）转差功率消耗型。调速时全部转差功率都转换成热能消耗掉， 它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低（恒转矩负载时），这 类调速方法的效率最低，越向下调效率越低。
2）转差功率馈送型。调速时转差功率的一部分消耗掉，大部分 则通过变流装置回馈电网或转化成机械能予以利用，转速越低时回收 的功率越多，其效率比前者高。
2）减弱励磁磁通 （图 1-3）。
3）调节电枢供电电压Ua （图 1-4）。
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“电力拖动控制系统”习题解答
比较三种调速方法可知，改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然 能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，实现一定 范围内的弱磁升速；调节电枢供电电压的方式既能连续平滑调速，又 有较大的调速范围，且机械特性也很硬。因此，直流调速系统往往以 变压调速为主，仅在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
电力拖动自动控制系统随堂练习
电力拖动自动控制系统.随堂练习第一章绪论·1.1 运动控制系统组成制的是A、双极性;B、单极性C、受限单极性;D、受限双极性参考答案：C3.直流脉宽调速系统的性能优于V-M系统的原因是 ;A、使用了不可控整流电路B、整流电路采用了二极管C、电磁时间常数小D、开关电路滞后时间短参考答案：D第二章转速反馈控制的直流调速系统·2.2 稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性1.系统的静态速降△ned一定时,静差率S越小,则;A 调速范围D越小B 额定转速ned越大C 调速范围D越大D 额定转速ned越大参考答案：A2.静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,则静差率 A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定参考答案：A3.电机的调速范围D可以由以下哪一项表示 ;A． B． C． D．参考答案：C4.静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,则静差率 A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定参考答案：A5.控制系统能够正常运行的首要条件是A．抗扰性 B．稳定性 C．快速性 D．准确性参考答案：B6.调速系统的稳态性能指标的是指 ;A、超调量B、调速范围和静差率C、动态降落D、加减速参考答案：B第二章转速反馈控制的直流调速系统·2.3 转速反馈控制的直流调速系统1.异步电动机由电网供电并以电动状态以拖动负载运行时,说法正确的是A从电网输入馈入电功率, 轴上输入机械功率B从电网输入馈出电功率, 轴上输出机械功率C从电网输入馈入电功率, 轴上输出机械功率D从电网输入馈出电功率, 轴上输入机械功率参考答案：C2.异步电机运行时其转子相电动势和频率分别为A,f1 B, sf1 C, sf1 D, f1参考答案：B3.在绕线转子异步电动机转子串电阻调速时,转子电流 Ir 会在外接电阻上产生一个交流电压,这一交流电压与转子电流的关系是A频率相同,相位相同 B频率相同,相位不同C频率不同,相位相同 D频率不同,相位不同参考答案：A第七章绕线转子异步电动机双馈调速系统·7.2绕线型异步电动机串级调速系统1.在异步电动机转子回路附加交流电动势调速的关键就是在转子侧串入的电源要满足A可变频以及不变幅B不变频以及可变幅C可变频以及可变幅D不变频以及不变幅参考答案：C2.绕线异步电机稳定运行时,必有A B C D参考答案：A3.在绕线转子异步电动机转子串电阻调速时,以下说法正确的是A减小β角可以增加电动机转速 B减小β角可以减低电动机转速C调节β角不能实现平滑调速Dβ角的变化与电动机转速无关参考答案：B第七章绕线转子异步电动机双馈调速系统·7.3 串级调速的机械特性3.对于同步电动机,不失速要满足的条件是A 转矩角B 转矩角C 转差频率vs<vsmaxD 以上都不对参考答案：A第八章同步电动机变压变频调速系统·8.2 他控变频同步电动机调速系统1.同步电机他控变频调速系统的特点不包括 ;A结构简单 B 同时多台调速 C 根本上消除失步 D价格低廉参考答案：C2.大功率同步电动机的转速系统,为了保证同步电动机顺利起动,可采用A 恒压频比控制B 调整定子电压C 调整转子电流 D调整定子电源频率参考答案：A第八章同步电动机变压变频调速系统·8.3 自控变频同步电动机调速系统1.对于无刷直流电动机系统,正确的是A 电动机是直流电动机B 系统中的直流电动机通过巧妙设计取消了电刷C 电动机的转子采用瓦型磁钢D 电动机的定子采用瓦型磁钢参考答案：C2.自控变频同步电动机之所以能从根本上杜绝失步现象,是因为根据转子位置直接控制变频装置的;A 输出电压或电流的频率B 输出电压或电流的幅值C 输出电压或电流的相位D 以上都不对参考答案：C3.自控变频同步电动机的组成不包括A 转子位置检测器BQB 速度传感器C 控制器D 逆变器UI参考答案：B。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统答案,完整版
事情是这样的，一个月前我的同事小度找到我吐槽……当时一听这话直接吓的我都坐地上了完蛋了，莫不是要我卷铺盖了…但听完接下来的话我又爬了起来（老板拜托你说话不要大喘气好不好！）领导指着电脑：哧，还以为什么事儿呢。
我镇定地捋了捋头发站好：“老板你放心，不就是发福利么，这事儿包我身上了。
”虽然话放出去了，但说实话这一大堆福利具体怎么发心里还真没底。
但毕竟小度好歹是全国新媒体编辑里机智程度排名前一万的人，经过好几夜的苦思冥想后…哦呵呵呵…第五章思考题5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范围越大吗？答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0<S<S m 所以调速范围不大。
电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m不变。
5-2 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定？答：当异步电动机在基频以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电动机。
由此可见，最好是保持每极磁通量为额定值不变。
当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g 使14.44常值SgS N mN E N K f ϕ=⨯⨯=，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。
然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。
当电动势值较高时，可忽略定子电阻和漏感压降，而认为定子相电压s g U E ≈。
在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。
在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。
5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？若不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么？答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。
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习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 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：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =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,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
*8,8,i i U V U V ==0601.540d C S U U VK === 4.3 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*im U =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）*i U 应如何变化？（2）c U 应如何变化？（3）c U 值由哪些条件决定？解: 1) *80.1/80im dm U VV A I Aβ===*i U 就是电流的给定，因此当电流从40A 到70A 时， *i U 应从4V 到7V 变化。
2) C U 要有所增加。
3) C U 取决于电机速度和负载大小。
因为0d d e dm U E I R C n I R ∑∑=+=+0d C S U U K =4.4 在转速、电流双闭环调速系统中，电流过载倍数为2，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因功率变换器供电电压上升5%，系统工作情况将会如何变化？写出0,,,i c d d U U U I *及n 在系统重新进入稳定后的表达式。
解： 双闭环系统中，由于有电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节。
s d0d c d0d 为负i i U U I U U U U I ↑⇒↑⇒↑⇒↑⇒∆⇒↓⇒↓⇒↓重新稳定后，i d d0d0e c s =不变不变==减小不变L dL s n U I U U C n I RU K K U n βα**+= d 是负载电流是电流反馈系数是转速反馈系数是给定转速。
L n I U βα* 4.5 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σ≤10％。
（1） 系统的开环增益。
（2） 计算过渡过程时间s t 和上升时间r t ；（3） 绘出开环对数幅频特性。
如果要求上升时间r t <0.25s, 则K=?，σ％=?（3）绘出开环对数幅频特性。
如果要求上升时间0.25r t s <，求K, σ. 解：取0.69,0.6,%9.5%KT ξσ===(1) 系统开环增益：0.69/0.69/0.1 6.9(1/)K T s === (2) 上升时间 3.30.33r t T S == 过度过程时间：3660.10.6s nt T s ξω≈==⨯=（3）如要求0.25r t s <，则应取1,0.5KT ξ==这样1/10K T ==,超调量=16.3%。
4.6 有一个系统，其控制对象的传递函数为110(s)10.011obj K W s s τ==++，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：(s)iK W s=，则校正成新系统的传递函数为：新10(s)（0.01s+1）i K W s =，将原系统校正成Ⅰ型系统(s)（Ts+1）I KW s =以实现无静差，按σ≤5%要求查表取：KT =0.5即：10K i ×0.01=0.5，得：K i =5。
4.7 有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为110(s)s(1)s(0.021)obj K W Ts s ==++，要求校正为典型Ⅱ型系统，在阶跃输入下系统超调量σ%≤30%（按线性系统考虑）。
试决定调节器结构，并选择其参数解：应选择PI 调节器，（s+1）（s ）=sPI PIK W ττ，校正后系统开环传递函数1（s+1）（s ）=s s （Ts+1）PI K K W ττ，对照典型Ⅱ型系统，K=K PI K 1/τ，τ=hT ，选h=8，查表得：σ%=27.2%，满足设计要求。
τ=hT=8*0.02=0.16 s 。
K=（h+1）/（2h 2T 2）=175.78，K PI =K τ/K 1=2.81。
4.8在一个由PWM 变换器供电的转速、电流双闭环调速系统中，PWM 变换器的开关频率为8kHz 。
已知电动机的额定数据为：60=N P kW , 220=N U V , 308=N I A , 1000=N n r/min , 电动势系数e C =0.196 V·min/r , 主回路总电阻R =0.1Ω,变换器的放大倍数s K =35。
电磁时间常数l T =0.01s,机电时间常数m T =0.12s,电流反馈滤波时间常数i T 0=0.0025s,转速反馈滤波时间常数n T 0=0.015s 。
额定转速时的给定电压(U n *)N =10V,调节器ASR ，ACR 饱和输出电压U im *=8V,U cm =8V 。
系统的静、动态指标为:稳态无静差,调速范围D=10,电流超调量i σ≤5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量n σ≤15%。
试求：（1）确定电流反馈系数β(假设起动电流限制在1.5N I 以内)和转速反馈系数α。
（2）试设计电流调节器ACR,计算其参数R i, 、C i 、C Oi 。
画出其电路图,调节器输入回路电阻R 0=40Ωk 。
（3）设计转速调节器ASR,计算其参数R n 、C n 、C On 。
(R 0=40k Ω) （4）计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量σn 。
（5）计算空载起动到额定转速的时间。
解：（1）*880.01731.5 1.5308im dm N U I I β====⨯⨯V/A100.01min/1000/minnm N U VV r n r α=== （2）电流调节器设计 确定时间常数：(a)10.0001258000s T s == (b) 1111(~)510oi PWMT T =,因此取oi T =0.0006。
(c)oi s i T T T +=∑=0.000725s 。
电流调节器结构确定：因为5%i σ≤，可按典型I 型系统设计，选用PI 调节器，(1)()i i ACR i K S W S Sττ+=,电流调节器参数确定: l i T =τ=0.01s 。
电流环开环增益：要求%5≤i σ时，按表4-1，应取5.0=∑i I T K ，因此10.50.5689.6550.000725I i K s T -∑===于是，ACR 的比例系数为689.6550.010.11.13898350.0173I i i s K R K K τ⨯⨯===β⨯ 校验等效条件：电流环截止频率：689.655ci I K ω== 1-s（1）校验整流装置传递函数的近似条件112666.6 330.000125s T ==⨯1-s ci ω> 满足近似条件 （2）校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件386.602 ==1-s ci ω< 满足近似条件 （3）校验电流环小时间常数近似处理条件11217.16 3==1-s ci ω> 满足近似条件可见满足近似等效条件，电流调节器的实现：选040R K =,则：00.2243408.97i i R K R K ==⨯=, 取9K.30.0121.33910ii iC F R τμ===⨯ 0030440.00250.254010i i T C F R μ⨯===⨯ （3）电流环等效时间常数1IK 0.5I i K T ∑=则220.0007250.00145i T ∑=⨯= 0.015on T s =10.001450.0150.01645n on IT T K ∑=+=+= 速度调节器结构确定：按照无静差的要求，应选用PI 调节器，()(1)/ASR n n n W S K S S ττ=+速度调节器参数确定：50.016450.08225n n hT ∑τ==⨯= 转速环开环增益222216443.4542250.01645N n h K h T ∑+===⨯⨯ ASR 的比例系数(1)60.01730.1960.1221.2022250.0070.10.01645e m n n h C T K h RT ∑+β⨯⨯⨯===α⨯⨯⨯⨯校验等效条件： 转速环截止频率1443.4540.0822536.474Ncn N n K K ω==τ=⨯=ω325.1==cn ω>满足简化条件71.474==cn ω>满足简化条件 转速超调量的校验 (空载Z=0）3080.10.011540.196281.2% 1.50.793%10000.18n ⨯σ=⨯⨯⨯⨯=《281.2% 1.1(3080.18/0.1961000)(0.02666/0.12)11.23%10%nσ=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=>转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求。