1、1設控制對象的傳遞函數(shù)為，式中K1=2；T1=0.4s；T2=0.08s；T3=0.015s；T4=0.005s。要求階躍輸入時系統(tǒng)超調(diào)量%<5%。用PI調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)設計成典型I型系統(tǒng)，試設計調(diào)節(jié)器參數(shù)并計算調(diào)節(jié)時間ts。解：用PI調(diào)節(jié)器校正時，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為取，并將、看成小時間常數(shù)，令則按典型I型系統(tǒng)校正時系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為取，則調(diào)節(jié)時間 所以PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，；調(diào)節(jié)時間。2畫出直流電動機理想啟動時的轉速、電流與時間的關系曲線。采用理想啟動的目的是什么？如何實現(xiàn)？ 理想啟動是使啟動電流一直保持最大允許值，此時電動機以最大轉矩啟動，轉速迅速以直線規(guī)律上升，以縮短啟動時間。工程上常采用轉

2、速電流雙閉環(huán)負反饋調(diào)速系統(tǒng)。啟動時，讓轉速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動電流保持最大值，使轉速線性變化，迅速達到給定值；穩(wěn)態(tài)運行時，轉速負反饋外環(huán)起主要作用。3在單閉環(huán)轉速負反饋調(diào)速系統(tǒng)中引入“電流截止負反饋環(huán)節(jié)”的作用是什么？其中“截止”的含義是什么？轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是否也需要引入電流截止負反饋？為什么？答：單閉環(huán)轉速負反饋調(diào)速系統(tǒng)不能限制過電流，引入電流截止負反饋可以對電機過載起到保護作用。；“截止”指的是電流不過載時，去掉電流負反饋。；轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)不需要引入電流截止負反饋。；因為轉速調(diào)節(jié)器的輸出限幅值限制了最大電流給定值，再通過電流環(huán)的電流調(diào)節(jié)作用，即

3、可實現(xiàn)限流。4分別畫出單閉環(huán)轉速負反饋調(diào)速系統(tǒng)和單閉環(huán)電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結構圖；標出靜態(tài)結構圖中各個環(huán)節(jié)的信號；再分別說明兩種系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓降低后如何進行恒壓調(diào)節(jié)？從而說明哪種系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓的擾動具有更強的抗擾能力？ 答：（1）單閉環(huán)轉速負反饋調(diào)速靜態(tài)結構圖和信號標注恒壓調(diào)節(jié)過程： （2）單閉環(huán)電壓負反饋調(diào)速靜態(tài)結構圖和信號標注恒壓調(diào)節(jié)過程： （3）單閉環(huán)電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓的擾動具有更強的抗擾能力5寫出直流電動機的轉速表達式，說明它有哪3種調(diào)速方式？每種調(diào)速方式的優(yōu)、缺點是什么？ 答：轉速表達式；有三種調(diào)速的方法，即調(diào)節(jié)電樞電壓；減弱勵磁磁通；改變電樞回路電阻。（1）調(diào)可平滑地

4、調(diào)節(jié)轉速，機械特性將上下平移。但電壓只能向小于額定電壓的方向變化。（2）弱磁調(diào)速是在額定轉速以上調(diào)速，其調(diào)速范圍不可能太大。但所需功率小。（3）改變電樞電阻調(diào)速簡單，但是損耗較大，只能進行有級調(diào)速。6有一V-M系統(tǒng)，已知：Pnom=2.8kW，Unom=220V，Inom=15.6A，nnom=1500r/min，Ra=1.5，Rn=1，Ks=37。（1） 當D=30、s=10%時，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。（2） 如為轉速負反饋有靜差系統(tǒng)，要求D=30，s=10%，在時，使電機在額定點工作，計算放大器放大系數(shù)Kp和轉速反饋系數(shù)。答：（1）（2）；V.min/r7在轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉

5、速調(diào)節(jié)器有哪些作用？其輸出限幅值應按什么要求來整定？答：1）轉速調(diào)節(jié)器的作用：a. 使轉速n跟隨給事實上電壓Un變化，實現(xiàn)轉速無靜差調(diào)節(jié)；b. 對負載變化起抗擾作用；c. 其飽和輸出限幅值用為系統(tǒng)允許最大電流的給定，起飽和非線性控制，以實現(xiàn)系統(tǒng)在最大電流約束下起動過程。2）其輸出限幅值應按最大電流值Idm和值整定，即。8在轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器有哪些作用？其限幅值應如何整定？答：1）電流調(diào)節(jié)器的作用：a. 起動時，實現(xiàn)最大允許電流條件下的恒流升速調(diào)節(jié)準時間最優(yōu)；b. 在轉速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓Un變化；c. 對電網(wǎng)電壓波動及時起抗擾作用；d. 當電動機過載甚至于堵轉

6、時，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護作用。如果故障消失，系統(tǒng)能自動恢復正常。2）電流調(diào)節(jié)器輸出限幅值應按下式整定：，并保證最小控制角的限制。9閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性優(yōu)于開環(huán)系統(tǒng)的機械特性，表現(xiàn)在哪些方面。答：如下四方面：（1）在相同的負載下，閉環(huán)系統(tǒng)的轉速降落僅為開環(huán)系統(tǒng)轉速降落的1/（1K）；（2）在相同的理想空載轉速時，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率是開環(huán)系統(tǒng)靜差率的1/（1K）；（3）在靜差率相同時，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍是開環(huán)系統(tǒng)調(diào)速范圍的（1K）倍；（4）閉環(huán)系統(tǒng)設置放大器后，才能獲得以上各方面好的性能。10什么是調(diào)速范圍D？什么是靜差率S，兩者的關系如何？用什么方法可以使調(diào)速系統(tǒng)滿足D大S小的

7、控制要求？ 調(diào)速范圍D=nmax/nmin=nnom/nmin 靜差率S=nnom/n0*100%對轉差率要求高，同時要求調(diào)速范圍大（D大S小）時，只能用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。11. G-M系統(tǒng)：交流電動機拖動直流發(fā)電機G實現(xiàn)變流，由直流發(fā)電機給需要調(diào)速的直流電動機M供電，調(diào)節(jié)G的勵磁電流及改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)M的轉速。優(yōu)點：在允許轉矩范圍內(nèi)四象限運行。缺點：設備多，體積大，費用高，效率低，有噪音，維護不方便。 V-M系統(tǒng)：晶閘管，工作在相位控制狀態(tài)，由晶閘管可控整流器V給需要調(diào)速直流電動機M供電，調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流器V的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)直流電動機M的轉

8、速。優(yōu)點：經(jīng)濟性和可靠性提高，無需另加功率放大裝置?？焖傩院?，動態(tài)性能提高。缺點：只允許單向運行；元件對過電壓、過電流、過高的du/dt和di/dt十分敏感；低速時易產(chǎn)生電力公害：系統(tǒng)功率因數(shù)低，諧波電流大。 PWM：脈沖寬度調(diào)制(PWM)，晶閘管工作在開關狀態(tài)，晶閘管被觸發(fā)導通時，電源電壓加到電動機上；晶閘管關斷時，直流電源與電動機斷開；這樣通過改變晶閘管的導通時間（即調(diào)占空比ton）就可以調(diào)節(jié)電機電壓，從而進行調(diào)速。PWM調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點：系統(tǒng)低速運行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬；電動機損耗和發(fā)熱較小；系統(tǒng)快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強；器件工作早開關狀態(tài)，主電路損耗小，裝置效率較高。PWM調(diào)速系統(tǒng)應用

9、：中、小功率系統(tǒng)12 常用的可控直流電源主要有哪些？ 答：常用的可控直流電源有以下三種： （1）旋轉變流機組用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調(diào)的直流電壓。 （2）靜止式可控整流器用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。 （3）直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關器件斬波或進行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。13下圖帶轉速負反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖，各部件的名稱和作用。 答： 1）比較器： 給定值與測速發(fā)電機的負反饋電壓比較，得到轉速偏差電壓。 Un D2）比例放大器A：將轉速偏差電壓放大，產(chǎn)生電力電子變換器UPE所需的控制電壓 。 U

10、n D Uc3）電力電子變換器UPE：將輸入的三相交流電源轉換為可控的直流電壓。 Ud 4）M 電機：驅動電機。 5）TG 發(fā)電機：測速發(fā)電機檢測驅動電機的轉速。 6）電位器：將測速發(fā)電機輸出電壓降壓，以適應給定電壓幅值。 Un*14 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的定義？與開環(huán)系統(tǒng)比較有何特點？ 答（1）定義：表示閉環(huán)系統(tǒng)電動機轉速與負載電流的穩(wěn)態(tài)關系。（2）特點： 1）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機械特性硬的多， 2）如果比較同一N0 的開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小的多。 3）當要求的靜差率一定時，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。 4）要取得上述三項優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)必須設置放大器。15. 為什么用積

11、分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當積分調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓DU = 0 時，調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少？它取決于那些因素？答：在動態(tài)過程中，當DU n 變化時，只要其極性不變，積分調(diào)節(jié)器的輸出U c 便一直增長；只有達到U n =U n * ，D U n = 0 時，U c 才停止上升；不到DU n 變負，U c不會下降。當D U n = 0 時，U c 并不是零，而是一個終值；如果n DU 不再變化，這個終值便保持恒定而不再變化，這是積分控制的特點。因此，積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運行，實現(xiàn)無靜差調(diào)速。比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀，而積分調(diào)節(jié)器的輸

12、出則包含了輸入偏差量的全部歷史。雖然現(xiàn)在D Un = 0 ，但歷史上有過DU n ，其積分就有一定數(shù)值，足以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)運行時需要的控制電壓U c 。16轉速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，轉速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的作用? 答：轉速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用： (1) 轉速調(diào)節(jié)器ASR 的作用： 1）轉速n 跟隨轉速給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)無靜差。 Un* 2) 突加負載時轉速調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACR均參與調(diào)節(jié)作用，但轉速調(diào)節(jié)器ASR處于主導作用，對負載變化起抗擾作用。 3）其輸出電壓限幅值決定允許最大電流值。 (2) 電流調(diào)節(jié)器ACR 的作用 1) 起動過程中保證獲得允許最大電流。 2) 在轉速調(diào)節(jié)過程中，使電流

13、跟隨其電流給定電壓變化。Un* 3) 電源電壓波動時及時抗擾作用，使電動機轉速幾乎不受電源電壓波動的影響。 4) 當電動機過載、堵轉時，限制電樞電流的最大值，從而起到安全保護作用。17轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為什么？ 答：當兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時，它們的輸入偏差電壓為零，轉速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出限幅電壓 Uim 決定了電流給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm. 各變量的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算 在穩(wěn)態(tài)工作點上, n 由給定電壓U*n決定；ASR的輸出量U*i由負載電流 IdL決定18已知電流環(huán)的