电力拖动自动控制系统运动控制系统(阮毅陈伯时)课后思考题习题答案章完整版

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min/r,求:

(1)当电流连续时,在额定负载下的转速降落?nN为多少? (2)开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率SN多少?

(3)若要满足D=20,s≤5%的要求,额定负载下的转速降落?nN又为多少? 解:(1)?nN?IN?RCe?305?0.180.2?274.5r/min (2) SN??nNn0?274.5(1000?274.5)?21.5%

(3) ?n?nNS[D(1?s)]?1000?0.05[20?0.95]?2.63r/min

2.6 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Uu?8.8V、比例调节器放大系数KP?2、晶闸管装置放大系数KS?15、反馈系数γ=0.7。求:(1)输出电压Ud;(2)若把反馈线断开,Ud为何值?开环时的输出电压是闭环是的多少倍?(3)若把反馈系数减至γ=0.35,当保持同样的输出电压时,给定电压Uu 应为多少?

*解:(1)Ud?KpKsUu(1?KpKs?)?2?15?8.8(1?2?15?0.7)?12V

** (2) Ud?8.8?2?15?264V,开环输出电压是闭环的22倍

* (3) Uu?Ud(1?KpKs?)KpKs?12?(1?2?15?0.35)(2?15)?4.6V

2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min,要求系统的静差率s?5%,那么系统允许的静态速降是多少?如果开环系统的静态速降是100r/min,则闭环系统的开环放大倍数应有多大?

解: 1)D?nNs/?nN?1?s?

10?1500?2%/?nN?98%

?nN?1500?2%/98%?10?3.06r/min

2)K??nop/?ncl?1?100/3.06?1?31.7

2.8 某闭环调速系统的开环放大倍数为15时,额定负载下电动机的速降为8 r/min,如果将开环放大倍数提高到30,它的速降为多少?在同样静差率要求下,调速范围可以扩大多少倍?

解: ?nop??1?K??ncl??1?15??8?128

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如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为:

?ncl??nop/?1?K??128/?1?30??4.13rpm

在同样静差率要求下,D可以扩大?ncl1/?ncl2?1.937倍

2.9 有一V-M调速系统:电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min,电枢电阻Ra=1.5Ω,电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω,整流装置内阻Rrec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。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Δnop和调速要求所允许的闭环静态速降Δncl 。 (2)采用转速负反馈组成闭环系统,试画出系统的原理图和静态结构图。

(3)调整该系统参数,使当Un*=15V时,Id=IN,n=nN ,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。 解:(1)

n??UN?IN?Ra?/Ce?Ce??220?12.5?1.5?/1500?201.25/1500?0.134Vmin/rn??UN?IN?R??/Ce??nop?IN?R?/Ce?12.5?3.3/0.134?307.836r/min

?nN?nNs/?D?1?s???1500?10%(/20*90%)?8.33r/min

所以,?ncl?8.33r/min (2)

??(3)(4)n?KpKsUn?IdR/?Ce?1?K???KUn/??1?K???IdR/?Ce?1?K???

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K???nop/?ncl??1?307.836/8.33?1?35.955

1500???35.955?15/??1?35.955??????12.5?3.3/?0.134?1?35.955???????0.0096Vmin/r

可以求得,Kp?K*Ce35.955*0.134??14.34 Ks*?35*0.0096也可以用粗略算法:

?Un*Un15??0.01 ?Un??n,??n1500Kp?KCe/Ks?,Kp?35.955?0.134/?35?0.01??13.76

2.10 在题2.9的转速负反馈系统中增设电流截止环节,要求堵转电流Idbl?2IN,临界截止电流Idcr?1.2IN,应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻?要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3 ,如果做不到,需要增加电流反馈放大器,试画出系统的原理图

和静态结构图,并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少? 解:(1) Idbl?2IN?25A,Idcr?1.2IN?15A

Idcr?Ucom/Rs?15?Ucom/Rs

*Idbl?Un?Ucom/Rs?25??15?Ucom?/Rs?Rs?1.5???,

Ucom?15?1.5?22.5V

(2)

(R?/3)??1.0?1.5?0.8?/3?1.1?,不符合要求,取Rs?1.1?,Rs?(R?/3)需加电流反馈放大器

由于需要的检测电阻值大,说明要求的电流信号值也大。要同时满足检测电阻小和电流

信号大的要求,则必须采用放大器,对电流信号进行放大。为此, 取Rs?1.1?,则Ucom?Idcr?Rs?15?1.1?16.5V

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(3) 当Id?Idcr时,有

*n?KpKsUn/Ce?1?K??KpKsKi?RsId?Ucom?/Ce?1?K???RId/Ce?1?K??*?KpKsUn?KiUcom/?Ce?1?K???R?KpKsKiRsId/?Ce?1?K?????????????? 当n=0时,

**Idbl?KpKs?Un?KUicom?/?R?KpKsKiRs???Un?KUicom?/KiRs

25??15?16.5Ki?/1.1Ki?Ki?15/?22.5?13.5??1.36

2.11在题2.9的系统中,若主电路电感L=50mH,系统运动部分的飞轮惯量GD2=1.6Nm2,整流装置采用三相零式电路,试判断按题2-9要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行?如

要保证系统稳定运行,允许的最大开环放大系数是多少?

22解: L?50mH,GD?1.6Nm,R??3.3?,Ce?0.134V/rpm

Tl?L/R??0.05/3.3?0.015sTm?GD2R?/?375CeCm??1.6?3.3/?375?0.134?0.134?30/3.14??5.28/64.33?0.082sTs?0.00333s22K??/0.0151*0.00333)?Tm?Tl?Ts??Ts??/TlTs???0.082??0.015?0.00333??0.00333??(2???0.0015?0.00333??/0.00004983?30.52

可见与前面的K>35.955相矛盾,故系统不稳定。要使系统能够稳定运行,K最大为30.52。

V,IN?15.6A,2.12 有一个晶闸-电动机调速系统,已知:电动机:PN?2.8kW,UN?220nN?1500r/min,Ra=1.5Ω,整流装置内阻Rrec=1Ω, 电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω, 触

发整流环节的放大倍数Ks?35。

(1)系统开环工作时,试计算调速范围D?30时的静差率s值。 (2)当D?30,s?10%时,计算系统允许的稳态速降。

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