2020春交直流调速系统期中复习练习题

期中复习参考题
一、
选择题
1．对于直流电动机调速系统，使机械特性平行移动的调速方式是（）
A.电枢回路串电阻
B.变电枢电压
C.弱磁
D.变频
2．转速单闭环直流调速系统与转速开环调速系统相比，在同一理想空载转速的条件下，其静差率将（）
A.增大
B.不变
C.减小
D.不确定
3．转速、电流双闭环直流调速系统，ASA、ACR 均采用PI 调节器，在电动机起动期间，保持恒定转距升速的阶段是（）A.电流上升阶段 B.
恒流升速阶段 C.转速调节阶段 D.不确定
4.只适用于高速段的数字测速方法是()
A.
M 法
B.M/T 法
C.T 法
D.
T 法和M 法
5．转速、电流双闭环直流调速系统中，转速调节器输出限幅值决定（）。

Ａ.
dm
I Ｂ.
max
n Ｃ.
max d U Ｄ.n
mi n 二、填空题
1．M/T 法测速，电机转速的计算公式是，M/T 法高速时相当
于
法测速。

2．转速反馈闭环直流调速系统，调节器选用PI 调节器。

稳态时，调节器的输出决定于
和。

3．转速负反馈直流调速系统能够减小稳态速降的实质在于它的作用，在于
它能随
的变化而改变整流电压。

4．在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器的输出最大值决定了允许主回路的。

电流调节器的的输出最大值决定了允许主回路的。

5.在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器对的扰动能进行及时调节,
电流调节器对
的波动能进行及时调节.
6、电力拖动控制系统的动态性能指标中，超调量和调节时间是属于性能指
标；动态速降和恢复时间是属于
性能指标。

三、计算题
1．转速闭环直流调速系统：已知数据如下：电动机：30KW 220V
157.8A
1000r/min
Ra=0.1Ω整流器：Ks=40Rrec=0.3Ω
U *nm=10V
U *im =8V。

设计指标：D=20
S
≤5%
（1）画出系统的稳态结构图。

（2）计算开环速降和满足要求的闭环速降。

（3）计算系统的开还放大系数K、调节器放大系数Kp。

2．闭环控制系统，控制对象的传递函数为
20
()(0.51)(0.00181)(0.0021)
obj W s s s s =
+++试将系统校正成0.5KT =的典Ⅰ系统，
（1）简化控制对象（2）选择调节器（3）计算调节器参数
3．有一转速闭环有静差系统，其额定参数如下：
90,220,305,1000/min,0.2,0.3min/N N N e P KW U V I A n r R C V r
=====Ω=⋅如果要求D=30，S<5%，采用开环调速系统能否满足要求？若要满足这个要求，系统的额定速降最大是应是多少？
4．某调速系统动态结构图如图所示。

已知图中参数K 1=30，K 2=0.0358，T =0.04/s ，T m =0.4/s ，试按M rmin.准则取h =5，将系统设计成典型Ⅱ型系统时，计算调节器参数τ及K pi 值。

5.转速、电流双闭环不可逆直流调速系统中，转速调节器ASR 和电流调节器ACR 均采用PI 调节器。

（1）在此系统中，当转速给定信号最大值U *nmax =13V,额定转速n N =1000r/m ，电流给定信号最大值U *imax =8V,允许最大电流为I dmax =2I N =40A,电枢回路总电阻R=1Ω，触发整流装置放大倍数K s =44，电动机电势系数C e =0.18V .min/r 。

现系统在U *n =6.5V ，I dL =I N 时稳定运行，求此时的n 、α、U i 、β和U c 。

（2）若系统的电流调节器已设计好，已知电流环的等效时间常数2T ∑i =0.008秒，转速环滤波时间常数T on =0.01秒，机电时间常数T m =0.14秒。

若转速环按典型Ⅱ型系统设计，且按最小谐振峰选择参数，h=5时求出参数T ∑n τn 、K n 。

（3）、当突加给定电压,电动机空载起动到转速n=600r/m ，计算h=5的转速超调量σn %=?(已知h=5时，
%2.81max =∆b C C )(m
n nom b T T
n z n ∑∆-=∆)(2λ)。

四、问答题
1．分别画出单闭环和双闭环直流调速系统的稳态结构图
U，那2.如果转速单闭环调速系统处于稳定状态，积分调节器的输入偏差电压0
=
∆
n
么积分调节器的输出电压是多少？决定于哪些因素？
3.在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶
U与负载变化之前相比是增加、减少还是不变？为什么？闸管整流装置的输出电压
d
4.无静差调速系统的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？
5.双闭环直流调速系统的起动过程。

6.转速、电流双闭环调速系统中转速、电流调节器的作用。

7.简述M、T、M/T法数字测速的原理，其转速计算公式，说明该方法的适用范围。

8.写出PI 调节器的时域表达式并求出其传递函数，将PI 调节器数字化.
9.在转速电流双闭环直流调速系统中，ASR 和ACR 均采用PI 调节器，已知电动机的额定参数为N U ，N I ，N n ，a R ；功率放大器的放大系数s K 和内阻rec R ，电动机允许过载
倍数5.1=λ。

若ASR、ACR 的限幅输出分别为*
im U 和cm U 。

（1）设系统在额定情况下正常运行时，转速反馈线突然断线，系统的运行情况如何？写出稳定后系统中*i U ，c U ，d I ，0d U 和n 的表达式。

（2）设系统拖动恒转矩负载在额定情况下正常运行，若因为某种原因励磁电流减小使磁通Φ下降一半，系统工作情况如何变化？写出*i U ，c U ，d I ，0d U 和n 在稳定后的表达式。

（3）系统在某一转速下带额定负载正常运行，电流反馈线突然断线，系统的运行情况如何变化？若系统最终仍趋于稳定，则稳定后系统的*i U ，c U ，d I ，0d U 和n 比原来有何变化？
解：1）若系统在额定情况下正常运行，则有U n *
=U n ，U I *
=U I ,且极性相反，转速反馈断线，
U n =0，ASR 只有输入U n *而使其很快进入饱和，输出饱和值为U tm *
；ACR 输出U ct 上升达到限幅值U ctm ，I d 上升，T e 〉T L ,电机加速，n 上升，电动势E 上升。

最后稳定下来，I d =I dL ，U i *=U tm *，U ct
=U ctm ，U d =K s U ctm ，n=K s U ctm -I dL R
C e。

2）系统在额定情况下正常运行，n=n nom ，I d =I nom ，若磁通减少一半，E=K e Φn 下降，I d 和U i 随之
增加，但U I *
未变，ACR 作用下使U d ，U ct 下降以维持I d =I nom 暂时不变，T e =K m ΦI nom 下降原来一半，拖动恒转矩负载T L 不变T e 〈T L ，n 和U n 下降，因U n *未变，ASR 以饱和限幅值U tm *输出，在ACR 的作用下，电流上升至I dm =1.5⨯I nom 并维持不变，T e 因电流变大，只能为原转矩的75.05.15.0=⨯，
小于负载转矩T L ，电动机降速直至为0，这时，U i *=U tm *
，I d =I dm =1.5I nom ，U d =I dm R =1.5I nom U ct =U d /K s =1.5I nom R/K s 。

3）若电流反馈断线，则因U i =0，U i *未变使ACR 饱和，U ct =U ctm ，U d ,I d ，n，U n 上升。

但U n
*
未变，使U i *
下降。

由于ASR 的自动调整作用，在系统最后稳定后，I d ，n，U ct ，U d 都不变，只
有U i *
下降为0.
10、与V-M 系统相比，直流PWM
调速系统有哪些优越性？
外加作业题考试题型
一、填空题（10*2分）二、简答题（4*5分）三、计算题（2*10分）四、分析问答题（4*10分）闭卷考试。

允许准备半页A4纸的手写公式带入考场，不得有任何中文。

在准备好的公式
纸上，写好姓名，学号，班级。

随试卷同时提交。