电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第3章

第三章

3.1 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8u U V =、

比列调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。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是的多少倍？（3）若把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，

给定电压*u U 应为多少？

解：（1）*

2158.812112150.7

p s u d p s K K U U V K K γ⨯⨯===++⨯⨯ (2) 若把反馈线断开，则γ=0，*8.8215264d p s u U K K U V ==⨯⨯=,开环

输出电压是闭环的22倍

(3)*(1)

12(12150.35) 4.6215

d p s u p s U K K U V K K γ⨯+⨯+⨯⨯===⨯ 3.2 转速闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，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 ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？

解： 1）(1)

N n s D n s =∆- 15000.057.9/min (1)0.9510N N n s n r D s ⨯∆=

==-⨯ N n ∆为闭环静态速降

2）1001111.667.9

op

cl n K n ∆=-=-=∆ 3.3 转速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8 r/min ，如果将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，调速范围可以扩大多少倍？

解：()()11158128/min op cl n K n r ∆=+∆=+⨯=

如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：

128 4.13/min 1130

op

cl n n r K ∆∆===++ 在同样静差率要求下，D 可以扩大128 1.9374.13

cl cl n n ∆==∆倍

3.4有一PWM 变换器供电直流调速系统：电动机参数N P =2.2kW,N U =220V,N I =12.5A,N n =1500 r/min ，电枢电阻a R =1.5Ω，PWM 变换器的放大倍数s K =22, 电源内阻rec R =0.1Ω。要求系统满足调速范围D=20，静差率5%s ≤。

(1)计算开环系统的静态速降op n ∆和调速要求所允许的闭环静态速降cl n ∆。

（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。

（3）调整该系统参数，使当*n U =15V 时，N d I I =，N n n = ，则转速负反馈系数α应该是多

少？

（4）计算放大器所需的放大倍数。

解：（1）22012.5 1.5201.250.134min/15001500

N N a e N U I R C V r n --⨯====

min 3.149134

.05.12)1.05.1()(r C I R R n e N rec a op =⨯+=+=

∆ 15000.05 3.95(1)20(10.05)

N N n s n D s ⨯∆=

==-⨯-r/min 所以， 3.95/min cl n r ∆=

（2）

（3）由以上知 149.31136.83.95op

cl n K n ∆=-≥-=∆ 因为**(1)(1)(1)(1)p s n

d n d

e e e K K U RI KU RI n C K C K K C K =-=-++α++ 把已知各项代入上式，得

0097.0=⇒α

也可以用粗略算法：

n U U n n α=≈*，01.01500

15*===n U n α （4）放大器的放大倍数e

p s KC K K α= 36.8*0.13422.422*0.01

e p s KC K K ===α 3.5在题3.4的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流

N dbl I I 2≤，临界截止电流N dcr I I 2.1≥，应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3 ,如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？

解：（1） A I I N dbl 252=≤，A I I N dcr 152.1=≥

=15com dcr s

U I R = ()*

=25n com

dbl s U U I R +≈

*25==15+15dbl s s

n com I R R U U + 可得 1.5s R =Ω，15=15 1.522.5com s U R V =⨯=

（2） 1.6R ∑=

1.53

s R R ∑=Ω>， 由于需要的检测电阻值大，说明要求的电流信号值也大。要同时满足检测电阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。为此， 取0.5s R =Ω，则150.57.5com dcr s U I R V =⨯=⨯=

（3） 当dcr d I I >时，有

()()()()()

()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+=K C I R K K K R K C U K U K K K C RI K C U I R K K K K C U K K n e d s i s p e com i n s p e d e com d s i s p e n s p 11111**