习题二 转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法

2-1 在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速,应调节什么参数?改变转速调节器的放大倍数Kn行不行? 改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行? 改变转速反馈系数α行不行?若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的哪些参数?

答：① 在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速,应调节的参数有：转速给定电压Un，因为转速反馈系统的转速输出服从给定。

② 改变转速调节器的放大倍数Kn，只是加快过渡过程，但转速调节器的放大倍数Kn的影响在转速负反馈环内的前向通道上，它引起的转速变化，系统有调节和抑制能力。因此，不能通过改变转速调节器的放大倍数Kn，来改变转速

③ 改变改变电力电子变换器的放大倍数Ks，只是加快过渡过程，但转电力电子变换器的放大倍数Ks的影响在转速负反馈环内的前向通道上，它引起的转速变化，系统有调节和抑制能力。因此，不能通过改变电力电子变换器的放大倍数Ks，来改变转速

④ 改变转速反馈系数α，能改变转速。转速反馈系数α的影响不在转速负反馈环内的前向通道上，它引起的转速变化，系统没有调节和抑制能力。因此，可以通过改变转速反馈系数α来改变转速，但在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行最终的转速还是服从给定。

⑤ 若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的参数有：转速的给定U*n、转速调节器的放大倍数Kn、转速调节器的限幅值、转速反馈系数α等，因为它们都在电流环之外。

2-2 在转速、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?

答：在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时，转速调节器退饱和，PI的作用使得转速调节器的输入偏差电压为0，转速调节器的输出电压由于维持在U*im（n*）。

在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时，电流调节器不饱和，PI的作用使得电流调节器的输入偏差电压为0，形成一个电流随动子系统，力图使Id尽快跟随其给定U*i. 电流调节器的输出电压UC又后面的环节决定。

2-3 在转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是PI调节器，而是P调节器，对系统的静、动态性能将会产生什么影响?

答：在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器采用P调节器，整个系统成为一个有静差的系统。

转速调节器不饱和，一直处于主导地位；电流调节器不饱和，形成一个电流随动子系统，无法形成在最大电流下在最短时间内使速度上升/下降最快，动态响应较慢。

2-4 试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统： ① 调速系统的静态性能； ② 动态限流性能； ③ 启动的快速性 ④ 抗负载扰动的性能；⑤ 抗电源波动的性能

答：

① 调速系统的静态性能:

在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器采用PI调节器，整个系统成为一个无静差的系统。 带电流截止环节的转速单闭环调速系统中，转速调节器采用PI调节器，整个系统成为一个无静差的系统。

14

*

② 动态限流性能:

在转速、电流双闭环调速系统中，电流调节器采用PI调节器，将电流限制在Idm内。 带电流截止环节的转速单闭环调速系统中，将电流限制在Idcr-Idbl内。

③ 启动的快速性:

在转速、电流双闭环调速系统在启动/制动过程中，转速调节器饱和，电流调节器在最大电流Idm附近进行PI调节，时间最短，提高了启动/制动的快速性。

带电流截止环节的转速单闭环调速系统中，在启动/制动过程中，当电流大于截止电流Idcr时，电流调节器起作用，并不是在最大电流附近进行调节，启动/制动的快速性较差。

④ 抗负载扰动的性能：

在转速、电流双闭环调速系统中，负载扰动在转速外环中，负载扰动作用在电流环之后，因此只能靠转速调节器ASR来产生抗负载扰动的作用。在设计ASR时，应要求有较好的抗扰性能指标。

带电流截止环节的转速单闭环调速系统中，负载扰动立即引起电流变化，当电流大于截止电流Idcr

时，电流调节器起作用，可以进行调节。

⑤ 抗电源波动的性能

在转速、电流双闭环调速系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗电源波动的性能大有改善。在电流截止环节的转速单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被调量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电源电压扰动的性能要差一些。

2-5 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，当系统重新进入稳定运行时电流调节器的输入偏差信号?Ui是否为零?

答：在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，转速调节器反馈电压突变为为0，转速调节器输入偏差突变为最大，转速调节器（PI

*

调节器）饱和，转速开环，系统变为电流单闭环调节。转速调节器的输出突变为正极限值Uim,电流调节器的输入偏差变大，电流调节器为PI调节器作用，直至进入新的稳定状态，电流无静差。当重新进入稳定运行时，电流调节器（PI调节器）的输入偏差信号?Ui为零。

2-6 在转速、电流双闭环调速系统中，给定信号U*n未变，增加转速反馈系数?，系统稳定后转速反馈电压Un是增加、减小还是不变？

答：在转速、电流双闭环调速系统中，给定信号U*n未变，增加转速反馈系数?，转速调节器反馈电压增加，转速调节器输入偏差变大，转速调节器输出变大即电流调节器给定变大，电流调节器输入偏差变大，电流调节器输出变大即电机电流变大，进入重新调节阶段。系统稳定后，转速、电流无静差。转速调节器输入偏差为0，转速反馈电压Un等于转速给定信号U*n，不变。

2-7 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。已知电动机参数为：PN＝3.7KW，

UN＝220V，IN=20A，nN=1000r／min，电枢绕组总电阻Ra＝1. 5?，U*nm =U*im＝U*cm=8V，电枢

回路最大电流Idm=40A, 电力电子变换器的放大倍数Ks=40,试求: ① 电流反馈系数?和转速反馈系数?

② 当电动机在最高转速发生堵转时的Ud0、U*I、Ui、Uc值. 解：① 稳态运行时，转速调节器不饱和，输入偏差为0，α=

UnnUin**=

UnmnNUimidm**8/1500=0.0056

稳态运行时，电流调节器不饱和，输入偏差为0，β===8/40=0.2

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② 当电动机在最高转速发生堵转时, 电枢回路最大电流Idm=40A,

电流调节器反馈电压最大Uim=8V,

电流调节器输入偏差最大大，电流调节器饱和, 输出最大U*cm=8V, 电流开环. 经过电力电子变换器后的Ud0= Ks*Uc =40*8=320V.,

电机转速很小;几乎为0, 转速反馈电压很小, 转速调节器输入偏差很大, 转速调节器饱和，转

速开环,转速调节器输出U*im＝8V.

2-8 在转速、电流双闭环调速系统中，ASR、ACR两个调节器均采用PI调节器。当ASR的输出达到

U*im=8V时，主电路电流达到最大电流80A，当负载电流由40A增加到70A，试问：

① U*I如何变化？ ② Uc如何变化？ ③ Uc值.由哪些条件决定？

答: ① 在转速、电流双闭环调速系统中，ASR、ACR两个调节器均采用PI调节器。当ASR的输出达到Uim=8V时，ASR饱和不起作用; 主电路电流达到最大电流80A，电流调节器的给定电压Ui=Uim=8V最大保持不变,

② 当负载电流由40A增加到70A，电流调节器反馈电压Ui增加, 电流调节器的输入偏差电压减小, 电流调节器的输出电压Uc减小.

③ Uc值.由: 电流调节器的输入偏差电压(电流调节器的给定电压U*i-电流调节器反馈电压)、条电流调节器的比例放大系数、电流调节器积分时间常数以及电机的运行状态等条件决定。

2-9 在转速、电流双闭环调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因使电动机励磁电源突然下降一半，系统工作情况会如何变化？写出Ud0、Ui、Uc、Id、n在系统重新进入稳定后的表达式。

答: 在转速、电流双闭环调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因使电动机励磁电源突然下降一半，电机的电磁转矩减小为原来的一半，转速下降，转速调节器反馈电压Un减小, 转速调节器的输入偏差电压增大, 转速调节器的输出电压即电流调节器的给定电压U*i增大. 电流调节器的输出电压Uc增大，转速上升，达到新的稳定。

在系统重新进入稳定后Ud0=

U*i=

Uc= Id= n=

2-10 某反馈控制系统已校正成典型Ⅰ型系统。已知时间常数T=0.1S，要求阶跃响应超调量σ≤10%

① 求系统的开环增益； ② 计算过渡过程时间ts和上升时间tr ③ 画出开环对数特性。如要求上升时间tr<0.25s, 则K=？,σ=？ 解：① 典型Ⅰ型系统W（S）=

KS(TS?1)*

*

*

*

*

T=0.1S 阶跃响应超调量σ≤10%

当wc < 1/T时，的幅频特性以–20dB/dec斜率穿越零分贝线，系统有较好的稳定性。系统的开

环增益K=wc截止频率 KT=0.5 K=5

②过渡过程时间ts=

3??n=6T=0.6S

16

上升时间tr=

2?T1??2(??arccos?) 取ξ=0.707

③ 上升时间tr<0.25s =

2?T1??2(??arccos?) ξ=

wn=

12T?=

1则K=wc=wn[4?σ=e?(??/1??24?1?2?]2

2)?100%=

k1TS?12-11 有一个系统,其控制对象的传递函数为Wobj(S)==

100.01S?1，要求设计一个无静差系统,在

阶跃输入下系统超调量σ≤5%(按线性系统考虑),试决定调节器的结构,并选择其参数。

解: 要求设计一个无静差系统, 调节器结构选用I调节器,WI(S)=

10KIS(0.01S?1)kIS,

WI(S) Wobj(S)= 为典型Ⅰ型系统.

查典型Ⅰ型系统阶跃输入跟随性能指标表可知超调量σ≤ 5%, KT =0.5 K=50 KI=5 2-12 有一个系统,其控制对象的传递函数为Wobj(S)=

k1S(TS?1)=

10S(0.02S?1)，要求校正为典型Ⅱ型系

统, 在阶跃输入下系统超调量σ≤25%(按线性系统考虑),试决定调节器的结构,并选择其参数。

解: 要求校正为典型Ⅱ型系统,调节器结构选用PI调节器,

WPI(S)=

kPI(?1S?1)?1S, τ1=hT=7*0.02=0.14S

WPI(S) Wobj(S)=

51.2(0.18S?1)S(0.02S?1)2 为典型Ⅱ型系统.

查典型Ⅱ型系统阶跃输入跟随性能指标表可知超调量σ≤30%, h=7

2-13 调节对象的传递函数为Wobj(S)=Ⅱ型系统, 求调节器的结构和参数。

解:① 要求校正为典型Ⅰ型系统,调节器结构选用PI调节器,

18(0.25S?1)(0.02S?1)，要求分别校正成典型Ⅰ型系统和典型

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WPI(S)=

kPI(?1S?1)?1S, τ1=T1=0.25S

② 要求校正为典型Ⅱ型系统,调节器结构选用PI调节器,认为

1T1S?1?1T1S T1>>T2

WPI(S)=

kPI(?1S?1)?1S, τ1=hT2 一般取h=5 τ1=hT2=5*0.02=0.1S

2-14在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机额定参数: PN

＝360KW，UN＝220V，IN=308A，nN=1000r／min，电动势系数Ce=0.196V. min／r, 主回路总电

阻R＝0.18?，触发整流环节的放大倍数Ks=35, 电磁时间常数Tl=0.012S, 机电时间常数Tm=0.12S,电流反馈滤波时间常数Toi=0.0025S 转速反馈滤波时间常数Ton=0.015S. 额定转速时给定电压U(*n)N=10V, 调节器ASR、ACR饱和输出电压U*im=8V，Ucm=6.5V,

系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速范围D=10，电流超调量σi≤5%,空载启动到额定转速时的

转速超调量σn≤5%, 试求:

① 电流反馈系数?(假定启动电流限制在339A以内)和转速反馈系数? ② 试设计电流调节器ACR， 计算其参数Ri、Ci、Coi，画出其电路图 （调节器输入回路电阻R0=40K?

③ 设计转速调节器ASR， 计算其参数Rn、Cn、Con， R0=40K? ④ 计算电动机带40%额定负载启动到最低转速时的转速超调量σn ⑤ 计算空载启动到额定转速的时间

解：① 稳态运行时，电流调节器不饱和，输入偏差为0，β=

Uin*=

*Uimidm*=8/339=0.024

稳态运行时，转速调节器不饱和，输入偏差为0，α=

Unn*=

UnmnN=10/1000=0.001

② * 电磁时间常数Tl=0.012S, 三相零式晶闸管整流装置的平均失控时间TS=0.0033S, 电流反馈滤波时间常数Toi=0.0025S 电流环的小时间常数T∑i= TS+Toi=0.0033+ 0.0025=0.0058S,

* 根据设计要求: 稳态无静差，电流超调量σi≤5%, 因此可按典型Ⅰ型系统设计, 电流调节器选

用PI型。检查对单源电压的抗扰性：

TLT?i=0.012/0.0058=6.13, 参考典型Ⅰ型系统的动态抗扰性能,各项

指标是可以接受的.

* ACR超前时间常数：τi=Tl=0.012S

电流环开环增益：要求σi≦5%时，应取KIT∑i=0.5,因此

KI=0.5/T∑I=0.5/0.0058=86.2 S

于是，ACR的比例系数为: Ki=

KI?iRKs?-1

=(86.2*0.012*0.18)/(0.024*38)=0.222

* 根据电流调节器原理图，取R0=40KΩ,则 Ri=KiR0=0.222*40=8.88KΩ (取9KΩ) Ci=τi/Ri=0.012/9=1.3μF (取1.3μF)

18

Coi=4τi/R0=4*0.012/40=0.2μF (取0.2μF)

③ * 电流环等效时间常数为2T∑I=0.0116S, 转速反馈滤波时间常数Ton=0.015S

转速环最小时间常数T∑n=2T∑I+Ton=0.0266S, 机电时间常数Tm=0.12S, 电动势系数Ce=0.196V. min／r,

* 由于设计要求无静差，转速调节器必须有积分环节；又跟据动态要求，空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤5%, 应按典型Ⅱ型系统设计转速环。故ASR选用PI调节器. * 按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5,则ASR的超前时间常数为

τn=hT∑n=5*0.0266=0.133S

KN=

h?12hT?n22=

5?12?5?0.026622=169.6

Kn=

(h?1)?CeTm2h?RT?n?(5?1)?0.024?0.196?0.122?5?0.001?0.18?0.0266=70.74

* 由转速调节器的原理图可知，取R0=40KΩ,则

Rn=Kn*R0=70.7*40=2828KΩ (取Rn=2830KΩ) Cn=τn/Rn=0.133/2830=0.047μF (取Cn=0.05μF) Con=4Ton/R0=4*0.015/40=1.5μF (取Con=1.5μF) ④ 计算电动机带40%额定负载启动到最低转速时的转速超调量σn

σn%=（Δcmax/Cb）%·2（λ-Z）(Δnnom/n*)·(T∑n/Tm)

当h=5时，（Δcmax/Cb）%=81.2%，而

Δnnom=IdnomR/Ce=1.2*9.5/0.113=100.9r/min

σn%=81.2%*2*1.5*100.9*0.0274/(1600*0.1)=4.24%<10%

⑤ 计算空载启动到额定转速的时间

2-15有一个转速、电流双闭环调速系统，主电路采用三相桥式整流电路, 已知电动机额定参数: PN＝

555KW，UN＝750V，IN=760A，nN=375r／min，电动势系数Ce=1.82V. min／r, 主回路总电阻R＝0.14?，允许电流过载倍数λ=1.5, 触发整流环节的放大倍数Ks=75, 电磁时间常数Tl=0.03S, 机

电时间常数Tm=0.112S, 电流反馈滤波时间常数Toi=0.002S 转速反馈滤波时间常数Ton=0.02S. 设调节器输入电压U*nm=U*im=Ucm=10V, 调节器输入回路电阻R0=40K?

设计指标：稳态无静差，电流超调量σi≤5%,空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤10%, 可电流调节器已按典型Ⅰ型系统设计，并取参数KT=0.5, 试求:

① 选择转速调节器ASR结构， 计算其参数Rn、Cn、Con， R0=40K?

② 计算电流环的截止频率wc和转速环的截止频率wn，并考虑他们是否合理.

解: ① * 电流调节器已按典型Ⅰ型系统设计，并取参数KT=0.5, 由于设计要求无静差，转速调节器必须有积分环节；又跟据动态要求，空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤10%, 应按典型Ⅱ形系统设计转速环。故ASR选用PI调节器.

* 三相桥式晶闸管整流装置的平均失控时间TS=0.00167S,

电流环最小时间常数T∑i= TS+Toi=0.00167+0.002=0.0037S 转速环最小时间常数T∑n=2T∑I+Ton=2*0.0037+0.02=0.0274S

按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5,则ASR的超前时间常数为

τn=hT∑n=5*0.0274=0.137S

19

KN=

h?12hT?n22=

5?12?5?0.013722=87.6

α=

Unn*=

UnmnN*=10/375=0.027 β=

Uin*=

Uimidm*=10/*1.5*760)=0.009

Kn=

(h?1)?CeTm2h?RT?n?(5?1)?0.009?0.196?0.122?5?0.027?0.18?0.0137=1.9

* 由转速调节器的原理图可知，取R0=40KΩ,则 Rn=Kn*R0=1.9*40=76KΩ (取Rn=76KΩ) Cn=τn/Rn=0.137/76=1.8μF (取Cn=1.8μF) Con=4Ton/R0=4*0.02/40=2μF (取Con=2μF) ② 计算电流环的截止频率wc的计算和验证如下：

根据设计要求: 稳态无静差，电流超调量σi≤5%, 因此可按典型Ⅰ型系统设计, 电流调节器选用

PI型。检查对单源电压的抗扰性：

TLT?i=0.03/0.0037=8.11〈10 参考典型Ⅰ型系统的动态抗扰性能,各项

指标是可以接受的.

* ACR超前时间常数：τi=Tl=0.03S, 要求σi≦5%时，应取KIT∑i=0.5,因此

KI=0.5/T∑I=0.5/0.0037=135.1 S 电流环截止频率ωci=KI=135.1 1/s

晶闸管装置传递函数近似条件： 1/3Ts=1/(3×0.0017)=196.11/s>ωc,满足近似条件。

忽略反电动势对电流环的影响的条件: ωci≥3

1TmTl-1

3

1TmTl=310.112?0.03=3*17.25=53<ωc满足近似条件。

小时间常数近似处理条件：

131TsToi=

1310.017?0.02=180.8 S-1>ωc 满足近似条件。

和转速环的截止频率wnwc的计算和验证如下：

转速环截止频率为：ωn=KN/ωi=KNτn=87.6*0.137=12 S-1 电流环传递函数简化条件：

13KIT?i13?13KITon135.10.003713=63.7 S-1>ωn满足简化条件。

转速环小时间常数近似处理条件：?135.10.02=27.4>ωn, 满足近似条件。

2-16 在一转速、电流双闭环V-M系统中，转速调节器ASR、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*nm=15V, n=nN=1500r／min; 电流给定信号最大值U*im =10V, 允许最大电流Idm =30A, 电枢回路总电阻R＝2?, 晶闸管装置的放大倍数Ks=30,电动机的额定电流IN=20A, 电动势系数Ce=0.128V. min／r, 现系统在U*n=5V, IdL=20A时稳定运行.求

20

此时的稳态转速n=?, ACR的输出电压UC=?

② 当系统在上述情况下运行时,电动机突然失磁(υ=0), 系统将会发生什么现象?试分析并说明. 若系统能够稳定下来,则稳定后n=?, Un=?, U*I=?, Ui=?, Id =?, UC=?,

③ 该系统转速环按典型Ⅱ型系统设计,且按Mmin准则选择参数, 取中频宽h=5, 转速环小时间常数T∑n=0.05, 求转速环在跟随给定作用下的开环传递函数,并计算出放大系数及各时间常数.

④ 该系统由空载(IdL=0)突加额定负载时,电流Id和转速n的动态过程波形是怎样的?已知机电时间常数Tm=0.05S, 计算其最大动态降落△nmax和恢复时间tv.

2-17 有一转速、电流双闭环控制的H型双极式PWM直流调速系统, 已知电动机参数为: PN＝200KW，

UN＝48V，IN=3.7A，nN=200r／min，电枢电阻Ra＝6.5?, 电枢回路总电阻R＝8?，允许电流过载倍数λ=2, 电动势系数Ce=0.12V. min／r, 电磁时间常数Tl=0.015S, 机电时间常数Tm=0.2S, 电流

反馈滤波时间常数Toi=0.001S 转速反馈滤波时间常数Ton=0.005S. 设调节器输入电压Unm=Uim=Ucm=10V, 调节器输入回路电阻R0=40K?, 已计算出电力晶体管D202的开关频率f=1kHz,PWM环节的放大倍数Ks=4.8

试对该系统进行动态参数设计, 设计指标：稳态无静差，电流超调量σi≤5%,空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤20%, 过渡过程时间ts≤0.1S

问题2-18：哪些是控制系统的稳态性能指标、稳定性指标和动态性能指标？

① 稳态性能指标是：调速范围D=nmax/nmin=nnom/nmin和静差率S=△nnom/n0*100%② 稳定性指标：柏德图（对数幅频特性和对数幅频特性）

典型Ⅰ型系：对数幅频特性以－20dB/dec的斜率穿越零分贝线，只有保证足够的中频带宽度，系统就一定是稳定的，且有足够的稳定裕量。γ=90° -tg-1 ωcT > 45°典型Ⅱ型系统：对数幅频特性以－20dB/dec的斜率穿越零分贝线。

γ=180°-180°+tg-1ωct-tg-1ωcT=tg-1ωct-tg-1ωcT③ 动态性能指标分跟随性能指标

和抗扰性能指标：

跟随性能指标 上升时间：在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量从零起第一次上升到稳态值所经过的时间（有些教材定义为10%--90%）

超调量：在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量超出稳态值的最大偏移量 与稳态值之比。

调节时间：又称过度过程时间原则上是系统从给定量阶跃变化到输出量完全

稳定下来的时间。一般在阶跃响应曲线的稳态值附近， 取±5%（或±2%）的范围作为允许误差。

抗扰性能指标： 动态降落：在系统稳定时，突加一个约定的标准的扰动量，在过度过程中引起

的输出量最大降落值。

恢复时间：从阶跃扰动作用开始，到输出量基本恢复稳态，距新稳态值之差

进入某基准量的±5% （或±2%）范围之内所需的时间。

2-19 转速、电流双闭环调速系统启动过程的特点是 饱和非线性控制 、 转速超调 和 准时间最优 。

2-20、调节器的设计顺序是 先内环后外环:从内环开始,逐步向外扩展 。常用的调节器设计方法有工程设计方法 、 调节器最佳整定方法 、模型系统法和 振荡指标法。

2-21、转速、电流双闭环调速系统中，转速环按典型 Ⅱ 型系统设计，抗扰能力 强 ，稳态无静差 。

21

*

*

2-22、转速、电流双闭环调速系统中，电流环按典型 Ⅰ型系统设计，抗扰能力 较差 ，超调 小 。

2-23、在电机调速控制系统中，对于（ C ）的扰动，系统是无能为力的。

A、运算放大器的参数的变化； B、电机励磁电压的变化；

C、转速反馈参数的变化； D、电网电压的变化

2-24 带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，

则调节器的输出为（ A ）

A、零； B、大于零的定值

C、小于零的定值； D、保持原先的值不变

2-25 带有比例积分调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，

则调节器的输出为（B ）

A、零； B、大于零的定值 C、小于零的定值； D、保持原先的值不变

无静差调速系统的PＩ调节器中P部份的作用是（ A）

A、消除稳态误差； B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应 C、既消除稳态误差又加快动态响应；D、加快动态响应 2-27、双闭环调速系统在稳定时，控制电压Uct的大小取决于（C）。P51

A、转速n; B、负载电流Idl C、转速n和负载电流Idl; D、电流反馈系数β

2-28 转速电流双闭环调速系统在起动的恒流升速阶段中，两个调节器的关系为（ C ）

A、AＳＲ和ACＲ均饱和限幅输出; B、AＳＲ不饱和，ACＲ饱的限幅输出 C、AＳＲ饱和限幅输出，ACＲ不饱和; D、AＳＲ和ACＲ均不饱和

2-29、带电流变化率内环的三环调速系统中的电流变化率调节器一般采用 积分 调节器.

2-30、带电压内环的三环调速系统中的电压调节器一般采用 积分 调节器.

2-31转速微分负反馈的引入，可使转速调节器在起动时 转速调节器退饱和时间提前τ器提前进入调节状态，从而抑制了超调。

dn,使得转速调节

2-32、带比例调节器的单闭环调速系统的开环放大系数_大于_临界放大系数时，系统将不稳定。P29

2-33、有一采用PI调节器的双闭环调速系统，已知电动机参数：Unom＝220V，Inom=100A，nnom=1000r／min，?=1.5, U*n＝10V, Ks=30, ASR、ACR限幅值为U*im＝10V， Uctm＝8V，电枢主回路总电阻R＝1?，系统的转速反馈系数?＝10/1000=0.001 , ?＝10/150=0.067，系统原来稳定运行在额定工作状态，突然转速反馈线断线，系统重新稳定后，U*i＝__10V___，n=___1000r／min_，Uct＝__8V_，Id=_100A_.

2-34、在转速、电流双闭环调速系统中，电流环为什么校正成典型Ⅰ型系统，转速环为什么校正成典型II型系统？

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答：在转速、电流双闭环调速系统中，电流环的一项重要作用是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值，因而在突加控制作用时不希望有超调，或者超调量越小越好。从这个观点出发，应该把电流环校正成典型Ⅰ型系统。电流环的还有一项作用是对电网电压波动及时调节，为了提高其抗扰性能，又希望把电流环校正成典型II型系统。在一般情况下，当控制对象的两个时间常数之比

TLT?i=〈10，典型Ⅰ

型系统的抗扰恢复时间还是可以接收的，因此一般多按典型Ⅰ型系统来设计电流环。

在转速、电流双闭环调速系统中，为了实现转速无静差，还必须在扰动作用点以前设置一个积分环节，因此需要II型系统。再从动态性能来看，调速系统首先需要有较好的抗扰性能，所以把转速环校正成典型II型系统。

2-35、弱磁控制的直流调速系统属于（ B ）。A、恒转矩调速 率调速

C、恒磁通调速； D、不能确定

2-36、典Ⅰ型系统在阶跃输入：R(t)=R0的稳态误差是（ A ）。

A、0； B、R0

C、R0/K； D、无穷大

2-36、典Ⅰ型系统在阶跃输入：R(t)=R0的稳态误差是（ A ）。

A、0； B、R0 C、R0/K； D、无穷大

2-37、典Ⅰ型系统在斜坡输入：R(t)=V0t的稳态误差是（ C ）。

A、0； B、v0

C、v0/K； D、无穷大 2-38、典Ⅰ型系统在加速度输入：R(t)=

a20t2R0的稳态误差是（ D ）。 A、0； B、a0 C、a0/K； D、无穷大

2-39、典II型系统在阶跃输入：R(t)=R0的稳态误差是（ A ）。

A、0； B、R0

C、R0/K； D、无穷大

2-40、典Ⅰ型系统在斜坡输入：R(t)=V0t的稳态误差是（ A ）。

A、0； B、v0 C、v0/K； D、无穷大 2-41、典Ⅰ型系统在加速度输入：R(t)=

a0t22R0的稳态误差是（ C ）。

A、0； B、a0 C、a0/K； D、无穷大

B、恒功

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习题三 直流调速的数字控制

3-1 直流电动机额定转速nN=1000r／min，电枢电流额定值IdN=760A，允许过流倍数?=1.5, 计算机内部定点数占一个字的位置（16位），试确定数字控制系统的转速反馈存储系数和电流反馈存储系数，适当考虑余量。

解答见参考资料[1]的P86例题4-6

3-2 旋转编码光栅数为1024，倍数系数为4，高频时钟脉冲频率f0=1MHZ，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M法和T法测速时间均为0.1S，求转速n=1500r／min 和n=150r／min时的测速分辨率和误差率最大值.

解答见参考资料[1]的P87例题4-7

3-3 将习题2-14设计的模拟电流调节器进行数字化,采样周期Tsam =0.5ms, 调节器输出限幅及积分限幅均为±Um, 写出位置式和增量式数字PI调节器的表达式,并用已掌握的汇编语言设计实时控制程序.

τi=Tl=0.012S Ki=0.222

解答见参考资料[1]的P87例题4-8

3-4 根据习题2-15电流调节器的设计结果(电流调节器按典型Ⅰ型系统设计,KT=0.5), 按离散系统设计方法设计转速调节器, 要求转速无静差,已知电动机额定功率 PN＝555KW，额定电压UN＝750V，I，额定电枢电流N=760A，，额定转速nN=375r／min，电动势系数Ce=1.82V. min／r, 主回路总电阻R＝0.14?，允许电流过载倍数λ=1.5, 机电时间常数Tm=0.112S, 转速反馈滤波时间常数Ton=0.02S, 转速反馈存储系数Kα=67min／r和电流反馈存储系数Kβ=23A-1转速调节器采样时间Tsam=0.01S, 电流环最小时间常数T∑i= TS+Toi=0.00167+0.002=0.0037S

解答见参考资料[1]的P88例题4-9

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