【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)Kn、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的限幅值、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α等，因?yàn)樗鼈兌荚陔娏鳝h(huán)之外。22 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么?答：在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退飽和，PI的作用使得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為0，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓由于維持在U*im（n*）。在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器不飽和，PI的作用使得電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為0，形成一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)，力圖使Id盡快跟隨其給定U*i. 電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓UC又后面的環(huán)節(jié)決定。23 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不是PI調(diào)節(jié)器，而是P調(diào)節(jié)器，對(duì)系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能將會(huì)產(chǎn)生什么影響?答：在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用P調(diào)節(jié)器，整個(gè)系統(tǒng)成為一個(gè)有靜差的系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和，一直處于主導(dǎo)地位；電流調(diào)節(jié)器不飽和，形成一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)，無(wú)法形成在最大電流下在最短時(shí)間內(nèi)使速度上升/下降最快，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。24 試從下述五個(gè)方面來(lái)比較轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)：① 調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)性能； ② 動(dòng)態(tài)限流性能； ③ 啟動(dòng)的快速性④ 抗負(fù)載擾動(dòng)的性能；⑤ 抗電源波動(dòng)的性能答：① 調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)性能:在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，整個(gè)系統(tǒng)成為一個(gè)無(wú)靜差的系統(tǒng)。帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，整個(gè)系統(tǒng)成為一個(gè)無(wú)靜差的系統(tǒng)。② 動(dòng)態(tài)限流性能:在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，將電流限制在Idm內(nèi)。帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，將電流限制在IdcrIdbl內(nèi)。③ 啟動(dòng)的快速性:在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在啟動(dòng)/制動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，電流調(diào)節(jié)器在最大電流Idm附近進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，時(shí)間最短，提高了啟動(dòng)/制動(dòng)的快速性。帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，在啟動(dòng)/制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)電流大于截止電流Idcr時(shí)，電流調(diào)節(jié)器起作用，并不是在最大電流附近進(jìn)行調(diào)節(jié)，啟動(dòng)/制動(dòng)的快速性較差。④ 抗負(fù)載擾動(dòng)的性能：在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，負(fù)載擾動(dòng)在轉(zhuǎn)速外環(huán)中，負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR來(lái)產(chǎn)生抗負(fù)載擾動(dòng)的作用。在設(shè)計(jì)ASR時(shí)，應(yīng)要求有較好的抗擾性能指標(biāo)。 帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，負(fù)載擾動(dòng)立即引起電流變化，當(dāng)電流大于截止電流Idcr時(shí)，電流調(diào)節(jié)器起作用，可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。⑤ 抗電源波動(dòng)的性能在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，由于增設(shè)了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動(dòng)可以通過(guò)電流反饋得到比較及時(shí)的調(diào)節(jié)，不必等它影響到轉(zhuǎn)速以后才能反饋回來(lái)，抗電源波動(dòng)的性能大有改善。在電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的作用點(diǎn)離被調(diào)量較遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)作用受到多個(gè)環(huán)節(jié)的延滯，因此單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抵抗電源電壓擾動(dòng)的性能要差一些。25 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)系統(tǒng)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，當(dāng)系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)DUi是否為零?答：在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)系統(tǒng)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器反饋電壓突變?yōu)闉?，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸入偏差突變?yōu)樽畲?，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（PI調(diào)節(jié)器）飽和，轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)，系統(tǒng)變?yōu)殡娏鲉伍]環(huán)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出突變?yōu)檎龢O限值U*im,電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差變大，電流調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器作用，直至進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)，電流無(wú)靜差。當(dāng)重新進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器（PI調(diào)節(jié)器）的輸入偏差信號(hào)DUi為零。26 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，給定信號(hào)U*n未變，增加轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋電壓Un是增加、減小還是不變？答：在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，給定信號(hào)U*n未變，增加轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器反饋電壓增加，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸入偏差變大，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出變大即電流調(diào)節(jié)器給定變大，電流調(diào)節(jié)器輸入偏差變大，電流調(diào)節(jié)器輸出變大即電機(jī)電流變大，進(jìn)入重新調(diào)節(jié)階段。系統(tǒng)穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)速、電流無(wú)靜差。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸入偏差為0，轉(zhuǎn)速反饋電壓Un等于轉(zhuǎn)速給定信號(hào)U*n，不變。27 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：PN＝，UN＝220V，IN=20A，nN=1000r／min，電樞繞組總電阻Ra＝1. 5W，U*nm =U*im＝U*cm=8V，電樞回路最大電流Idm=40A, 電力電子變換器的放大倍數(shù)Ks=40,試求:① 電流反饋系數(shù)b和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a ② 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的Ud0、U*I、Ui、Uc值.解：① 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和，輸入偏差為0，α==8/1500=穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器不飽和，輸入偏差為0，β===8/40=② 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí), 電樞回路最大電流Idm=40A, 電流調(diào)節(jié)器反饋電壓最大U*im=8V,電流調(diào)節(jié)器輸入偏差最大大，電流調(diào)節(jié)器飽和, 輸出最大U*cm=8V, 電流開(kāi)環(huán).經(jīng)過(guò)電力電子變換器后的Ud0= Ks*Uc =40*8=320V., 電機(jī)轉(zhuǎn)速很小。幾乎為0, 轉(zhuǎn)速反饋電壓很小, 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸入偏差很大, 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán),轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出U*im＝8V. 28 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR、ACR兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)ASR的輸出達(dá)到U*im=8V時(shí)，主電路電流達(dá)到最大電流80A，當(dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A，試問(wèn)： ① U*I如何變化？　?、?Uc如何變化？　?、?？答: ① 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR、ACR兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)ASR的輸出達(dá)到U*im=8V時(shí)，ASR飽和不起作用。 主電路電流達(dá)到最大電流80A，電流調(diào)節(jié)器的給定電壓U*i=U*im=8V最大保持不變,② 當(dāng)負(fù)載電流由40A增加到70A，電流調(diào)節(jié)器反饋電壓Ui增加, 電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓減小, 電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓Uc減小.③ : 電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓(電流調(diào)節(jié)器的給定電壓U*i電流調(diào)節(jié)器反饋電壓)、條電流調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)、電流調(diào)節(jié)器積分時(shí)間常數(shù)以及電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)等條件決定。29 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定工作點(diǎn)正常運(yùn)行，現(xiàn)因某種原因使電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源突然下降一半，系統(tǒng)工作情況會(huì)如何變化？寫(xiě)出Ud0、U*i、Uc、Id、n在系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定后的表達(dá)式。答: 在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定工作點(diǎn)正常運(yùn)行，現(xiàn)因某種原因使電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源突然下降一半，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩減小為原來(lái)的一半，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器反饋電壓Un減小, 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓增大, 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓即電流調(diào)節(jié)器的給定電壓U*i增大. 電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓Uc增大，轉(zhuǎn)速上升，達(dá)到新的穩(wěn)定。在系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定后Ud0=U*i=Uc=Id=n=210 某反饋控制系統(tǒng)已校正成典型Ⅰ型系統(tǒng)。已知時(shí)間常數(shù)T=，要求階躍響應(yīng)超調(diào)量σ≤10%① 求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益； ② 計(jì)算過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts和上升時(shí)間tr ③ 畫(huà)出開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)特性。如要求上升時(shí)間tr, 則K=？,σ=？解：① 典型Ⅰ型系統(tǒng)W（S）= T= 階躍響應(yīng)超調(diào)量σ≤10%當(dāng)wc 1/T時(shí)，的幅頻特性以–20dB/dec斜率穿越零分貝線，系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益K=wc截止頻率 KT= K=5②過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts==6T=上升時(shí)間tr= 取ξ=③ 上升時(shí)間tr = ξ= wn==則K=wc=wn[σ==211 有一個(gè)系統(tǒng),其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為Wobj(S)==，要求設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)靜差系統(tǒng),在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量σ≤5%(按線性系統(tǒng)考慮),試決定調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu),并選擇其參數(shù)。解: 要求設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)靜差系統(tǒng), 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選用I調(diào)節(jié)器,WI(S)=,WI(S) Wobj(S)= 為典型Ⅰ型系統(tǒng).查典型Ⅰ型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)表可知超調(diào)量σ≤ 5%, KT = K=50 KI=5212 有一個(gè)系統(tǒng),其控制對(duì)象的傳遞函數(shù)為Wobj(S)==，要求校正為典型Ⅱ型系統(tǒng), 在階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量σ≤25%(按線性系統(tǒng)考慮),試決定調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu),并選擇其參數(shù)。解: 要求校正為典型Ⅱ型系統(tǒng),調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選用PI調(diào)節(jié)器,WPI(S)=, τ1=hT=7*= WPI(S) Wobj(S)= 為典型Ⅱ型系統(tǒng).查典型Ⅱ型系統(tǒng)