电力拖动复习题

电力拖动控制系统期末复习题

1、画出它励直流电动机供电原理图，推导出给定电压Ud0与电机转速之间的数学方程式。（

2、 写出单闭环转速负反馈控制系统的转速方程式，并解释为什么闭环控制系统可以减少稳态速降？那个参数的变化可以使稳态速降降

低很多？

由于闭环的原因，使系统的稳态转速降落比开环系统降低了（1+K ）倍（1.5分），K 值的增加可以是稳态转速降落降低很多。

3、用开环与闭环转速与电枢电压的方程式解释，在直流电动机调速系统中，为什么闭环系统

的机械特性比开环的硬？

4、推导出它励直流电动机，给定电压Ud0与电机转速之间的数学方程式，并解释负载电流变化对转速的影响。它励直流电动机的调速原理？电路原理图？数学方程式？ 解：

由上式看出：当负载变化时，负载电流Id 将随着变化，Id 增大使△nOP 增大，n 减小，

Id 减小使△nOP 减小，n 增大，△nOP 为转速降落。

5、分别写出开环系统的调速范围、静差率和闭环系统的调速范围、静差率，写出两种系统调

速范围、静差率之间

的关系。（5分）

开环时的调速范围 闭环时的调速范围 二者之间的关系 开环调速范围和闭环调速范围的关系， 开环系统和闭环系统的静差率分别为：

)

1(op N op s n s

n D -∆=

)

1(c N c s n s

n D l l -∆=op

c )1(D K D l +=op c )1(D K D l +=l

l n n K C RI K C U K K n c

c 0e d

e *

n

s p )

1()

1(∆-=+-

+=

op

op 0e

d 0d n n C R I U n ∆-=-=op

op 0e d e *

n s p e d 0d n n C RI C U K K C R I U n ∆-=-=-=

二者的关系为： 6、用数学公式解释：

为什么在闭环控制系统中，为满足系统的稳态精度，要

求开环放大系数K 值越大越好，而为了满足稳定性要求，根据劳斯稳定性判据，K 值又不能太大？

由闭环系统的机械特性方程式可以看出：当K 值越大时ncl 就越小，所以K 值越大，系统的稳态精度就越高。但由动态结构知，反馈控制闭环直流调速系统的开环传递函数是

式中 K = K p K s α / C e

反馈控制闭环直流调速系统的特征方程为

根据三阶系统的劳斯-古尔维茨判据，系统稳定的充分必要条件是

整理后得

所以K 值不能大与某个值。否则系统不稳定。

7、在转速负反馈单闭环无静差调速系统中，突加负载后又进入稳定运行状态，画出各环节的电压变化趋势，并解释系统是如何实现转速调节的。

突加负载后引起电流增大：各环节的信号变化如下：

I d ↑→n ↓→U n ↓→∆U n ↑→ U c ↑→ U d0↑→n ↑（趋势图）

闭环系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降。

8、在转速负反馈单闭环调速系统中，分别采用比例控制、积分控制、比例积分控制，那些有静差？那些无静差？为什么要有静差？为什么能做到无静差？ 解：比例控制为有静差，积分控制、比例积分控制为无静差

在比例控制中ΔUn=U*n-Un,Uct=Kp ×ΔUn ，如果ΔUn=0，则调节器输出为0，无调节的作用。 积分控制、比例积分控制能做到无静差是因为含有积分器，积分器在ΔUn=0时，可以保持以

K

s s l +=

1op c l

l n n K C RI K C U K K n c c 0e d

e *

n

s p )

1()

1(∆-=+-

+=

)

1)(1()(m 2m s +++=

s T s T T s T K

s W l 0

111)(1s

m 2s m 3s m =++++++++s K

T T s K T T T s K T T T l l 0

322130=+++a s a s a s a 0

000030213210>->>>>a a a a a a a a ，，，，s

2

s s m )(T T T T T T K l l ++<

前的累积值，使调节器输出不会为0，只要U*n-Un 不为0，则积分器就有输出，而当U*n-Un=0时，积分器的输出为以前的累加值，仍然有输出，输出的稳态值与输入无关，而是由它后面环节的需要决定，所以是无静差的。

9、在转速负反馈单闭环调速系统中，那些扰动系统有抑制作用，那些扰动系统无法抑制？为什么？画出转速负反馈单闭环调速系统结构图，并将各扰动标在图中。

解：反馈控制系统对被反馈环包围的前向通道上的扰动都有抑制功能（2分）。但是，如果在反馈通道上的测速反馈系数受到某种影响而发生变化，它非但不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差

10、控制系统的伯特图如图所示。

1）请回答图中三个段对系统对系统性能的影响。 2）请回答图截止频率对对系统性能的影响。

解：1）低频段的斜率陡、增益高，系统的稳态精度高

中频段以-20dB/dec 的斜率穿越0dB 线，系统的稳态性好

高频段衰减越快，即高频特性负分贝值越低，系统的抗高频干扰的能力越强。 3）截止频率ωc 越高，系统的快速性越好。

11、为什么要增加电流截止负反馈？画出带电流截止负反馈的单闭环调速系统的稳态结构图，并给出带电流截止负反馈稳态转速方程式。

解：直流电机在全电压起动时，如没有限流措施，会产生很大的冲击电流，采用转速负反馈后，系统在突加给定电压时，由于惯性，转速不能立即建立起来，此时反馈电压仍为0，偏差电压=给定电压，使电枢电压为最大值，电流过大。通过增加电流截止负反馈保证电流基本不变，使它不超过允许值，当正常时，电流控制不起作用。