习题1解答

习题1解答

一、填充题

1．闭环调速系统对于_被反馈环包围的前向通道上_的扰动具有抑制作用，而对于_反馈通道_的扰动则无能为力。

2．转速、电流双闭环调速系统中，调节_转速调节器（ASR ）_的限幅值可以调节系统最大电流；调节_电流调节器（ACR ）_的限幅值可以调节UPE 的最大输出电压。

3．数字PI 调节器有位置式和_增量式_两种算法，位置式PI 调节需要_输出_限幅和_积分_限幅。

4．可逆晶闸管－直流电动机调速系统，有两种静态环流，分别是_直流平均环流_和_瞬时脉冲环流_，α=β配合控制_是_（是，否）存在

9．在可逆V －M 调速系统中，正向制动时，_反组_逆变，机械特性在_二_象限；反向电动时，_反组_整流，机械特性在_三_象限。

10．实现它励直流电动机平滑连续调速常用两种方法，基速以下采用_变压调速_，属于恒_转矩_调速方式，基速以上采用_弱磁_，属于恒_功率_调速方式。

11．双极性直流PWM 变换器的占空比ρ=_

o n t T

__，当ρ_1

2

>_时，

输出平均电压为正，要使输出平均电压为负，应使_102

ρ<

<

__。

二、系统的开环对数幅频特性渐进线（伯德图）如下图所示，定性说明中频段、低频段、高频段和截止频率c ω（或称剪切频率）

与闭环系统稳定性、稳态精度和动态响应的关系。

1

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0 dB 线，而且这一斜率能覆盖足够的频带宽度，则系统的稳定性好

三、M ，T 与T

M

是常用的三种数字测速方法，论述三种方法的基本特征及

工作原理，转速计算表达式（需说明各变量的物理意义），精度指标及应用场合。

答：M 法：在一定的时间c T 内，测取旋转编码器输出的脉冲个数1M 转速160c

M n ZT =

，Z 是每转一圈的脉冲个数，误差率：

1

1100%

M ⨯ 适用于高速

T 法：在编码器两个相邻脉冲的间隔时间内，测高频时钟脉冲个数2M

02

60f n ZM =

， 0f 为高频时钟频率，误差率：

21100%1

M ⨯-

适用于低速

M/T 法： 既检测1M ， 也检测2M ， 两个计数器同时开启或关闭计数 可适用的速度范围广

四、论述逻辑无环流可逆晶闸管－直流电动机调速系统的由正向电动到反向电动的过程，如何实现电枢电流的反向。 答： 从正向电动到反向电动分别为四个阶段： 1. 正组逆变，电流方向不变

2. 反向电流建立，反组整流，电流方向改变

3. 反组逆变，电流方向与2相同

4. 反向启动阶段，反组整流，电流方向与3相同

在正组切换到反组时，ASR 输出极性改变，等电枢电流过零后，经过封锁 延时后，封锁正组脉冲，经开放延时后，开放反组脉冲。

五、按下述两种情况定性分析转速、电流双闭环直流调速系统的转速和电流的变化规律，两个调节器的输出与控制作用，定性画出转速、电流的过渡曲线：① 负载电流为dL I 时，突加给定的起动过程，设最大电枢电流为

dm I ；

② 系统稳定后，负载电流由dL I 加大到dN I ，dm dN I I <。（12分） 答：①

Ⅰ段：ASR 很快进入饱和状态，输出限幅值*

im U ，在ACR 的调节下，电流

迅速上升到d

dm I I ≈，电流上升阶段

Ⅱ段：ASR 始终饱和，相当于转速开环，系统成为在*

im U 下的电流调节系统，

同时为了克服反电动势E ，所以在ACR 的作用下，d I 基本上保持略小于dm I 的恒值，恒流升速阶段。

Ⅲ段：ASR 退饱和，*

i

U ，d I 迅速减小，该段ASR ，ACR 都不饱和。ASR

起主导的转速调节作用，ACR 则使d I 尽快地跟随*

i U ，转速调节阶段。

②

Ⅰ段：加负载导致n ↓，在ASR 作用下，*

i

U ↑，d I ↑，当

d d

m

I I =时，

n 停止下降

Ⅱ段：由于n 仍小于给定值→

*

i

U ↑ →

d I ↑ 直到n=给定值，电流也达

到最大值

Ⅲ段：此时，

d dN

I I > → n ↑，转速超调，*

i

U ↓，

d

I ↓， 直到

d d N I I = ，n 达到峰值，此后系统在负载阻力下减速，直到稳定。

n n

*

I I I 0

t

t

n

dL

I d N

I *

n

六、转速单闭环控制系统如下图所示，已知数据如下：电动机：kW P N 10=，

V U

N

220=，A I N 55=，min /1500r n N =，Ω=5.0a R 。整流装置内

阻Ω=3.0rec R ,触发整流环节的放大倍数35=s K 。最大给定电压

V U nm 8*

=，当主电路电流达到最大值时,整定电流反馈电压V U im 8=。设计指

标：要求系统满足调速范围25=D ，静差率%10≤s 。

1. 计算C e ，额定负载时，开环系统的稳态速降Δn op ，满足静差率要求时， 闭环系统的稳态速降Δn cl 及闭环系统的开环放大系数K 。

2. 转速反馈系数α，调节器放大系数p K 。

3. 定性画出当N d I I ≤时，n n U α=*和N n n U α2

1*=

的闭环静特性。

4．系统是否有静差？若有静差，应采取何种实际可行的措施消除静差。 (计算时小数点后保留3位，若数值较小时，应保留三位有效位)

解：⑴

220550.5

0.128/1500

N N a

e N

U I R C v rpm

n --⨯=

=

=

55(0.50.3)

343.750/m in 0.128

d op e

I R n r C ⨯+∆=

=

=

15000.1 6.667

/m in (1)25(10.1)

N C l n s n r s D

⨯∆=

=

=--

343.7501150.5636.667

op cl

n k n ∆=

-=

-=∆

⑵

**

80.005/1500

n

n

N N

U

U n v rpm

n αα=⇒=

=

=

50.5630.12836.983350.005

e p s KC k k α

⨯=

=

=⨯

∴调节器系统开环放大系数大于或等于36.983

⑶

*

(1)

(1)

(1)

p s n

d rec d a

e e e K K U I R I R n C K C K C K =

-

-

+++