自动控制系统系统期末考试总复习题目

直流调速单闭环系统
一、画出带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图。

二、画出转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图。

三、试述反馈控制的基本规律。

四、回答下列问题：
（1）在转速负反馈单闭环有静率调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压U d 较之负载变化前是增加、减少还是不变？ （2）在无静差调速系统中，突加负载后又进入稳态时转速n 和整流装置的输出电压U d 是增加、减少还是不变？ 单闭环系统计算题
一、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*
u U =8.8V ，比例调节器放大系数K P ＝2，晶闸管装置放大系数K s =15，反馈系数γ＝0.7。

求：
（1）输出电压U d 。

（2）若把反馈线断开，U d 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γ＝0.35，保持同样输出电压，给定电压*
u U 应为多少？
二、某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW ，220V ，305A ，1000r/min ，采用闭环V-M 系统，主电路总电阻Ω=18.0R ，C e =0.2V·min/r ，K s =30，α=0.015 V·min/r ，问放大器的放大系数为多大时能满足闭环系统D =20，s ≤5%时的要求？
三、某直流调速系统电动机额定转速n N =1430r/min ，额定速降Δn N ＝115r/min ，当要求静差率s ≤30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s ≤20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？ 四、某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW ，220V ，305A ，1000r/min ，采用V-M 系统，主电路总电阻R =0.18Ω，电动机电动势系数C e =0.2V·min/r 。

如果要求调速范围D =20，静差率s ≤5%。

①采用开环调速能否满足？②为满足这个要求，系统的额定速降Δn N 最多能有多少？
五、有一V-M 调速系统，电动机参数为：P N =2.2kW ，U N =220V ，I N =12.5A ，
1500N =n r/min ，电枢电阻R a =1.2Ω，整流装置内阻R re c =1.5Ω
，触发整流环节的放
大倍数35s =K 。

要求系统满足调速范围D =20，静差率s ≤10%。

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

2.采用转速负反馈组成闭环系统，画出系统的静态结构框图。

3.调整该系统参数，使当V 15n =*U 时，I d =I N ，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。

六、某直流系统电动机额定转速为min /1430r n N =，额定速降min /115r n N =∆，当要求静差率%30≤s 时，允许多大的调速范围？如果要求静差率%20≤s ，则调速范围有多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？ 双闭环系统
一、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。

电动机参数：P N =3.7kW ，U N =220V ，I N =20A ，n N =1000r/min ，电枢回路总电阻R =1.5Ω，设V 8===*
*U U U cm im nm ，电枢回路最大电流I dm =40A ，电力电子变换器的放大系数K s =40。

求：
1.计算电流反馈系数β和转速反馈系数α。

2.当电动机在最高转速运行发生堵转时的U d0、U i *、U i 、U c 值。

二、画出双闭环直流调速系统的稳态结构框图。

三、如图转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么？
四、1．转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？2．当转速给定信号*
n U 未改变，若增大转速反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压U n 是增加还是减少？转速是增加还是减少？
五、已知转速电流双闭环直流调速系统输入阶跃信号*
n U 时的起动波形。

1.请标出三个阶段的位置并写出名称；
2.系统起动过程中主要是哪个阶段，电流有多大？
3.系统稳定运行后，电流是多少？
六、画出转速电流双闭环直流调速系统，当输入阶跃信号*
n U 时，系统起动的转速和电流的波形，并标明整个过渡过程按电流波形划分的三个阶段。

另写出这三个阶段的名称。

交流调速
一、 ①如何区别交-直-交变压变频器是电压源变频器还是电流源变频器？
②异步电动机矢量控制的基本思想是什么？
二、试绘出通用变频器-异步电动机调速系统的硬件结构图 三、解释SPWM 、CFPWM 和SVPWM 三种控制技术的含义。

四、何为矢量控制？矢量控制的基本思想是什么？ 五、试述转差频率控制的基本思想。

六、试述异步电动机调速系统的分类。

七、说明异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性和强耦合的多变量系统。

八、常用的交流PWM 有哪三种控制方式？
工程设计
一、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，电流环已设计完毕，其等效闭环
传递函数表示为：12/1)()(*+=
∑s s U s I i i a τβ
，已知数据为：τΣi =0.0037s ，β=0.05V/A ，α=0.007Ｖ·min/r ，I N =136A ，n N =1460 r/min ，C e = 0.132Ｖ·min/r; λ=1.5，
R Σ=0.5Ω，τm =0.18s ，τon =0.01s ，系统要求无静差，空载起动到额定转速时的速度超调量σn ≤10%。

试设计转速调节器，画出其电路图并计算R 、C 参数，设调节器输入回路电阻R 0=40K Ω。

二、某双闭环直流调速系统，已知：U N = 220V ，I N = 136A ，n N = 1500 r /min ，
)m in r (V 132.01e -⋅=/C ，λ =1.5，Ω5.0a =∑R ，τm = 0.18 s ，τ∑n = 0.018 s ，选h = 5。

试计算空载起动到n N 的上升时间t q 及过渡过程时间t s 。

1n
d
I 234
(a E I I
三、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，电流环已设计完毕，其等效闭环
传递函数表示为：12/1)()(*+=
∑s s U s I i i a τβ
，已知数据为：τΣi =0.0067s ，β=0.028V/A ，α=0.0041Ｖ·min/r ， I N =136A ，n N =1500 r/min ，C e = 0.228Ｖ·min/r ， λ=1.5，
R Σa =0.863Ω， τm =0.383s ，τon =0.005s ，系统要求无静差，空载起动到额定转速时的速度超调量σn ≤10%。

1.试设计转速调节器，画出其电路图并计算R 、C 参数，选调节器输入回路电阻R 0=20K Ω。

2.计算空载起动到额定转速的时间。