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電力拖動自動控制系統(tǒng)復習模擬試題全(編輯修改稿)

2025-05-14 07:30 本頁面
 

【文章內容簡介】 調節(jié)器的放大倍數Kn、轉速調節(jié)器的限幅值、轉速反饋系數α等,因為它們都在電流環(huán)之外。22 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時,兩個調節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少?為什么?答:在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中穩(wěn)定運行時,轉速調節(jié)器退飽和,PI的作用使得轉速調節(jié)器的輸入偏差電壓為0,轉速調節(jié)器的輸出電壓由于維持在U*im(n*)。在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中穩(wěn)定運行時,電流調節(jié)器不飽和,PI的作用使得電流調節(jié)器的輸入偏差電壓為0,形成一個電流隨動子系統(tǒng),力圖使Id盡快跟隨其給定U*i. 電流調節(jié)器的輸出電壓UC又后面的環(huán)節(jié)決定。23 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的轉速調節(jié)器不是PI調節(jié)器,而是P調節(jié)器,對系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能將會產生什么影響?答:在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,轉速調節(jié)器采用P調節(jié)器,整個系統(tǒng)成為一個有靜差的系統(tǒng)。轉速調節(jié)器不飽和,一直處于主導地位;電流調節(jié)器不飽和,形成一個電流隨動子系統(tǒng),無法形成在最大電流下在最短時間內使速度上升/下降最快,動態(tài)響應較慢。24 試從下述五個方面來比較轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)和帶電流截止環(huán)節(jié)的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng):① 調速系統(tǒng)的靜態(tài)性能; ② 動態(tài)限流性能; ③ 啟動的快速性④ 抗負載擾動的性能;⑤ 抗電源波動的性能答:① 調速系統(tǒng)的靜態(tài)性能:在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,轉速調節(jié)器采用PI調節(jié)器,整個系統(tǒng)成為一個無靜差的系統(tǒng)。帶電流截止環(huán)節(jié)的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中,轉速調節(jié)器采用PI調節(jié)器,整個系統(tǒng)成為一個無靜差的系統(tǒng)。② 動態(tài)限流性能:在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,電流調節(jié)器采用PI調節(jié)器,將電流限制在Idm內。帶電流截止環(huán)節(jié)的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中,將電流限制在IdcrIdbl內。③ 啟動的快速性:在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在啟動/制動過程中,轉速調節(jié)器飽和,電流調節(jié)器在最大電流Idm附近進行PI調節(jié),時間最短,提高了啟動/制動的快速性。帶電流截止環(huán)節(jié)的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中,在啟動/制動過程中,當電流大于截止電流Idcr時,電流調節(jié)器起作用,并不是在最大電流附近進行調節(jié),啟動/制動的快速性較差。④ 抗負載擾動的性能:在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,負載擾動在轉速外環(huán)中,負載擾動作用在電流環(huán)之后,因此只能靠轉速調節(jié)器ASR來產生抗負載擾動的作用。在設計ASR時,應要求有較好的抗擾性能指標。 帶電流截止環(huán)節(jié)的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中,負載擾動立即引起電流變化,當電流大于截止電流Idcr時,電流調節(jié)器起作用,可以進行調節(jié)。⑤ 抗電源波動的性能在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,由于增設了電流內環(huán),電壓波動可以通過電流反饋得到比較及時的調節(jié),不必等它影響到轉速以后才能反饋回來,抗電源波動的性能大有改善。在電流截止環(huán)節(jié)的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中,電網電壓擾動的作用點離被調量較遠,調節(jié)作用受到多個環(huán)節(jié)的延滯,因此單閉環(huán)調速系統(tǒng)抵抗電源電壓擾動的性能要差一些。25 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,兩個調節(jié)器均采用PI調節(jié)器。當系統(tǒng)帶額定負載運行時,轉速反饋線突然斷線,當系統(tǒng)重新進入穩(wěn)定運行時電流調節(jié)器的輸入偏差信號DUi是否為零?答:在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,兩個調節(jié)器均采用PI調節(jié)器。當系統(tǒng)帶額定負載運行時,轉速反饋線突然斷線,轉速調節(jié)器反饋電壓突變?yōu)闉?,轉速調節(jié)器輸入偏差突變?yōu)樽畲螅D速調節(jié)器(PI調節(jié)器)飽和,轉速開環(huán),系統(tǒng)變?yōu)殡娏鲉伍]環(huán)調節(jié)。轉速調節(jié)器的輸出突變?yōu)檎龢O限值U*im,電流調節(jié)器的輸入偏差變大,電流調節(jié)器為PI調節(jié)器作用,直至進入新的穩(wěn)定狀態(tài),電流無靜差。當重新進入穩(wěn)定運行時,電流調節(jié)器(PI調節(jié)器)的輸入偏差信號DUi為零。26 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,給定信號U*n未變,增加轉速反饋系數a,系統(tǒng)穩(wěn)定后轉速反饋電壓Un是增加、減小還是不變?答:在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,給定信號U*n未變,增加轉速反饋系數a,轉速調節(jié)器反饋電壓增加,轉速調節(jié)器輸入偏差變大,轉速調節(jié)器輸出變大即電流調節(jié)器給定變大,電流調節(jié)器輸入偏差變大,電流調節(jié)器輸出變大即電機電流變大,進入重新調節(jié)階段。系統(tǒng)穩(wěn)定后,轉速、電流無靜差。轉速調節(jié)器輸入偏差為0,轉速反饋電壓Un等于轉速給定信號U*n,不變。27 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,兩個調節(jié)器均采用PI調節(jié)器。已知電動機參數為: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Ks=40,試求:① 電流反饋系數b和轉速反饋系數a ② 當電動機在最高轉速發(fā)生堵轉時的Ud0、U*I、Ui、Uc值.解:① 穩(wěn)態(tài)運行時,轉速調節(jié)器不飽和,輸入偏差為0,α==8/1500=穩(wěn)態(tài)運行時,電流調節(jié)器不飽和,輸入偏差為0,β===8/40=② 當電動機在最高轉速發(fā)生堵轉時, 電樞回路最大電流Idm=40A, 電流調節(jié)器反饋電壓最大U*im=8V,電流調節(jié)器輸入偏差最大大,電流調節(jié)器飽和, 輸出最大U*cm=8V, 電流開環(huán).經過電力電子變換器后的Ud0= Ks*Uc =40*8=320V., 電機轉速很小。幾乎為0, 轉速反饋電壓很小, 轉速調節(jié)器輸入偏差很大, 轉速調節(jié)器飽和,轉速開環(huán),轉速調節(jié)器輸出U*im=8V. 28 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,ASR、ACR兩個調節(jié)器均采用PI調節(jié)器。當ASR的輸出達到U*im=8V時,主電路電流達到最大電流80A,當負載電流由40A增加到70A,試問: ① U*I如何變化? ?、?Uc如何變化? ?、??答: ① 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,ASR、ACR兩個調節(jié)器均采用PI調節(jié)器。當ASR的輸出達到U*im=8V時,ASR飽和不起作用。 主電路電流達到最大電流80A,電流調節(jié)器的給定電壓U*i=U*im=8V最大保持不變,② 當負載電流由40A增加到70A,電流調節(jié)器反饋電壓Ui增加, 電流調節(jié)器的輸入偏差電壓減小, 電流調節(jié)器的輸出電壓Uc減小.③ : 電流調節(jié)器的輸入偏差電壓(電流調節(jié)器的給定電壓U*i電流調節(jié)器反饋電壓)、條電流調節(jié)器的比例放大系數、電流調節(jié)器積分時間常數以及電機的運行狀態(tài)等條件決定。29 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,電動機拖動恒轉矩負載在額定工作點正常運行,現因某種原因使電動機勵磁電源突然下降一半,系統(tǒng)工作情況會如何變化?寫出Ud0、U*i、Uc、Id、n在系統(tǒng)重新進入穩(wěn)定后的表達式。答: 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中,電動機拖動恒轉矩負載在額定工作點正常運行,現因某種原因使電動機勵磁電源突然下降一半,電機的電磁轉矩減小為原來的一半,轉速下降,轉速調節(jié)器反饋電壓Un減小, 轉速調節(jié)器的輸入偏差電壓增大, 轉速調節(jié)器的輸出電壓即電流調節(jié)器的給定電壓U*i增大. 電流調節(jié)器的輸出電壓Uc增大,轉速上升,達到新的穩(wěn)定。在系統(tǒng)重新進入穩(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)。已知時間常數T=,要求階躍響應超調量σ≤10%① 求系統(tǒng)的開環(huán)增益; ② 計算過渡過程時間ts和上升時間tr ③ 畫出開環(huán)對數特性。如要求上升時間tr, 則K=?,σ=?解:① 典型Ⅰ型系統(tǒng)W(S)= T= 階躍響應超調量σ≤10%當wc 1/T時,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)的開環(huán)增益K=wc截止頻率 KT= K=5②過渡過程時間ts==6T=上升時間tr= 取ξ=③ 上升時間tr = ξ= wn==則K=wc=wn[σ==211 有一個系統(tǒng),其控制對象的傳遞函數為Wobj(S)==,要求設計一個無靜差系統(tǒng),在階躍輸入下系統(tǒng)超調量σ≤5%(按線性系統(tǒng)考慮),試決定調節(jié)器的結構,并選擇其參數。解: 要求設計一個無靜差系統(tǒng), 調節(jié)器結構選用I調節(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表可知超調量σ≤ 5%, KT = K=50 KI=5212 有一個系統(tǒng),其控制對象的傳遞函數為Wobj(S)==,要求校正為典型Ⅱ型系統(tǒng), 在階躍輸入下系統(tǒng)超調量σ≤25%(按線性系統(tǒng)考慮),試決定調節(jié)器的結構,并選擇其參數。解: 要求校正為典型Ⅱ型系統(tǒng),調節(jié)器結構選用PI調節(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)
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