1、第1章 疑難問題解答思考題：1-1開環控制與閉環控制的特征、優缺點和應用場合（1）對于開環控制，系統的輸出量不被引回來對系統的控制部分產生影響。優點：無反饋環節，一般結構簡單、系統穩定性好、成本低。缺點：當控制過程受到各種擾動因素影響時，將會直接影響輸出量，而系統不能自動進行補償。特別是當無法預計的擾動因素使輸出量產生的偏差超過允許的限度時，開環控制系統便無法滿足技術要求。應用場合：一般應用在輸出量和輸入量之間的關系固定，且內部參數或外部負載等擾動因素不大，或這些擾動因素產生的誤差可以預先確定并能進行補償的情況下，應盡量采用開環控制系統。（2）對于閉環控制，系統輸出量通過反饋環節返回作用于控制

2、部分，形成閉合回路。優點：可以自動進行補償，抗干擾能力強、精度高。缺點：閉環控制要增加檢測、反饋比較、調節器等部件，會使系統復雜、成本提高。而且閉環控制會帶來副作用，使系統的穩定性變差，甚至造成不穩定。應用場合：用于輸入量與輸出量關系為未知，內外擾動對系統影響較并且控制精度要求不高的場合。1-3對自動控制系統性能指標的基本要求一 穩，意謂系統穩定性好，動態過程的超調和振蕩小二 準 意謂系統穩態性能好，無靜差或靜差小三 快 意謂系統失穩后調整時間短，能盡快恢復或達到新的穩定狀態1-4組成自動控制系統的主要環節有哪些？它們各有什么特點？起什么作用？答：主要環節有：（1）給定元件：由它調節給定信號，

3、以調節輸出量的大小。（2）檢測元件：由它檢測輸出量的大小，并反饋到輸入端，此處為熱電偶。（3）比較環節：在此處，反饋信號與給定信號進行疊加，信號的極性以“+”或“”表示。（4）放大元件：由于偏差信號一般很小，因此要經過電壓放大及功率放大，以驅動執行元件。（5）執行元件：驅動被控制對象的環節。（6）控制對象：亦稱被調對象。（7）反饋環節：由它將輸出量引出，再回送到控制部分。1、習題1-6解：最大超調量，調整時間，振蕩次數，技術性能最差。：，技術性能較好。：，技術性能最好。2、習題1-7解要畫出控制系統方塊圖，第一步（也是關鍵的一步）就是搞清系統的工作原理或工作過程。在如圖1-17所示的電路中，被

4、控量是負載（電阻）上的電壓(輸出電壓)。若不采用穩壓電源，將負載直接接到整流電路（圖中未畫出）的輸出電壓上，則當負載電流增加（減小）時，整流電源的等效內阻上的電壓降落將增加，使整流輸出電壓（此時即為負載上的電壓）降低。當然，若電網電壓波動，也會使整流輸出電壓產生波動。設整流輸出電壓的波動為，它是造成負載上電壓不穩定的主要原因。如今增設了穩壓電路，此時負載上的電壓不再是整流電壓，而是整流電壓在經調整管的調節后輸出的電壓。導通程度愈大，則輸出電壓大些，反之將小些。由圖可見，調整管的導通程度將取決于放大管的導通程度。管的發射極電位由電阻和穩壓管構成的穩壓電路提供恒定的電位。管基極電位取決于負載電壓（

5、由和構成的分壓電路提供輸出的負載電壓的采樣信號）。當負載電壓因負載電流增加（或電網電壓下降）而下降時，則下降；由于發射極電位恒定，于是將減小；這將導致的集電極電流減小，此電流在電阻的壓降（）也將減小；這將是調壓管的基極電位升高，的導通程度加大，使輸出電壓增加，從而起到自動補償的作用。其自動調節過程參見下圖。圖（1-1）穩壓電源電路的框圖及自動調節過程由以上分析可知，此系統的輸出量為 ,給定值取決于穩壓管的穩壓值，檢測元件為、構成的分壓電路，反饋信號為電壓負反饋，執行元件為調壓管，放大元件為 ，擾動量為整流輸出電壓的波動。由此可畫出如圖所示的框圖。3、習題1-8解在圖1-18所示的控制系統中，合

6、上"開門"開關（"關門"開關聯動斷開），給定電位器便向放大器送出一個給定電壓信號。此時反映大門位置的檢測電位器向放大器送出一個反饋電壓信號。這兩個電壓信號在放大器的輸入端進行迭加比較，形成偏差電壓。此電壓經放大后驅動電動機帶動卷筒使大門向上提升。這一過程要一直繼續到大門的開啟位置達到預期值，反饋電壓與給定電壓相等，偏差電壓為零時才停止。若大門開啟的程度不夠大（門未全開），則可調節給定電位器，使與"開門"開關相連的觸點上移即可。由以上分析可知，此系統的控制對象是倉庫大門，執行單元是直流電動機和卷筒，給定信號由"開門"

7、（或"關門"）開關給出，調節給定電位器（的觸點）即可改變大門的開啟（或關閉）的程度。（當然，整定檢測電位器觸點與大門的對應位置，也可調整大門的開啟程度）。通過與大門相連的連桿帶動的檢測電位提供位置反饋信號。由以上分析可畫出如下圖所示的系統組成框圖：4、題1-11解圖1-21所示系統的組成框圖和自動調節過程如下圖所示：圖（1-3） 直流調速系統組成框圖和自動調節過程 5、題1-9 圖1-19系統組成框圖如下： 6、習題1-10 第2章 疑難問題解答1、題2-1 解 2、題2-2 解 3、題2-3 解 0 ； 5 ； ； 0 。第3章 疑難問題解答題3-1定義傳遞函數時的前提條

8、件是什么？為什么要附加這個條件？答：傳遞函數定義為：在初始條件為零時，輸出量的拉氏變換式與輸入量的拉氏變換式之比。這里所謂初始條件為零，一般是輸入量在t=0時刻以后才作用于系統，系統的輸入量和輸出量及其各階導數在t0時的值也均為零。現實的控制系統多屬于這種情況。在研究一個系統時，通常總是假定該系統原來處于穩定平衡狀態，若不加輸入量，系統就不會發生任何變化。系統中的各個變量都可用輸入量作用前的穩定值作為起算點，因此，一般都能滿足零初始條件。1.題3-2慣性環節在什么條件下可近似為比例環節？在什么條件下可近似為積分環節？答：慣性環節在動態響應初期，它近似為一積分環節，而在響應后期（近穩態時）則近似

9、為一比例環節，此外，從頻率響應看（參見第4章分析），在高頻段，慣性環節近似為積分環節，而在低頻段則近似為一比例環節。2.題3-3答：不能。從它們串聯（或并聯）后的等效傳遞函數來分析，就可得到這個結論：比例積分環節的傳遞函數為 比例微分環節的傳遞函數為 (1)兩者串聯后的傳遞函數 上式可見,無論參數如何調節，都無法使 （2）兩者并聯后的函數 由上式同樣可見，無論參數如何調節，也都無法使 題3-7方框圖等效變換的原則是什么？答：（1）環節前后比較點的移動：根據保持比較點移動前后系統的輸入/輸出關系不變的等效原則，可以將比較點向環節前或后移動。 （2）環節前后引出點的移動：根據保持引出點移動前后系統

10、的輸入/輸出關系不變的等效原則，可以將引出點向環節前或后移動。 （3）連續比較點、連續引出點的移動：由于信號具有線性性質，它們的相加次序可以任意交換，因而它們的引出點也可以任意交換。3.題3-9 解 a）（由分壓公式求取）上式中 ，此為一慣性微分環節。b）（由分壓公式求取）上式中 ， ， ，此為無源校正環節（這在第六章中介紹）。c） 由 求取上式中 ， ， ，此為有源校正環節（這在第六章中介紹）。d） 上式中 ， ，4.題3-10 解與圖3-27所示系統對應的系統框圖，如下圖所示： (1)圖中 為比例系數可調的比例積分（PI）調節器，其傳遞函數。 由圖3-27可見，此運放反饋回路取樣電壓不是

11、，而是 經3.3K 電位器與300電阻分壓后的 。由圖可見： 反饋電壓的減小，相當反饋電阻增大為 倍，因此其增益為 其時間常數 s (2)為比例環節 。 (3)為比例微分環節 式中 ， (4)為慣性環節 式中 ， (5) 為積分環節 式中 (6)由于均為反相輸入端輸入，中均應帶一負號，由于書中約定，為簡化起見，一般將此負號省略，最終極性有實際狀況確定。此處由五個（奇數）環節，所以極性應變號，因此，此為負反饋。其反饋系數由分壓電路可知。5.題3-11解由圖3-28并參考式（3-45）有6.題3-13解（）對圖3-29a所示系統，要特別注意的是：系統框圖中的H1(s)構成的回路不是反饋回環，而是G

12、1(s)、G2(s)的并聯支路。于是先并聯后，再應用式（3-38），可求得 （）圖3-29b的閉環傳遞函數可直接應用式（3-46）求得7.題-14解由圖3-30并參考式（3-45）有第4章 疑難問題解答題4-4應用頻率特性來描述系統（或元件）特性的前提條件是什么？答：頻率特性又稱為頻率響應，它是系統（或元件）對不同頻率正弦輸入信號的響應特性。對線性系統，若其輸入信號為正弦量，則其穩態輸出響應也將是同頻率的正弦量。但是其幅值和相位一般都不同于輸入量。題4-5頻率特性有哪幾種分類方法？答：以坐標分為直角坐標（實頻特性和虛頻率特性）和極坐標（幅頻特性和相頻特性）以圖形分為幅相極坐標圖和對數頻率特性（

13、對數幅頻特性和對數相頻特性）以研究角度分為開環頻率特性和閉環頻率特性。1、題 4-11解 先將PI調節器傳遞函數化成標準形式： 于是 如圖 4-18b ）所示，其低頻漸進線為斜直線，轉角頻率 ， 經處變為水平線，其高度為 。圖讀者自畫。 、題4-12解 由題 3-9 解答有 上式中， 于是可畫出對數幅頻特性 如下圖所示 圖（4-1） 由于其中慣性環節的作用占主導地位，因此它是一個相位滯后的環節。 3、題4-13解 由圖4-42可見，系統的固有部分的傳遞函數為 串聯調節器后，系統開環傳遞函數為 上式中， ； ； 。 于是可畫出如下圖所示的對數幅頻特性。 圖（4-2） 4、題4-14解 若，則串聯

14、比例調節后的開環傳遞函數為 在上式中， 。 于是可畫出如下圖所示的對數幅頻特性圖（4-3） 、題4-15解 由圖4-43可見，此環節有4個交接頻率，他們分別是： ， 。此環節低頻漸近線為dB/dec水平線，所以不含積分環節。另由水平線高度為有，可得。因此，由圖可得出其傳遞函數為 、題4-16解7、題4-17解8、題4-18解（1）校正前，系統仿真及階躍響應曲線（2）比例積分（PI）校正后，系統仿真及階躍響應曲線、題4-19解（2）比例（P）校正后，系統仿真及階躍響應曲線10、題4-20（答）參見題5-24（3）解答中的分析第5章 疑難問題解答1.題5-1答由于位置跟隨系統的輸出量為角位移，而調

15、速系統的輸出量為轉速n，兩者間的關系。因此，在同一個系統中，作為位置跟隨系統將較調速系統多包含一個積分環節，它將使系統的相位穩定裕量顯著下降（減少），系統的穩定性明顯變差。因此作為一個穩定系統的調速系統，當它改作位置跟隨系統，采用位置負反饋后，便可能成為一個不穩定系統（這也是在位置跟隨系統中，較少像調速系統那樣，直接采用PI調節器，而是采用PID調節器來作為位置調節器的主要原因）。 2.題5-答當速度調節器為比例積分（PI）調節器的調速系統發生持續振蕩時，可采取的措施有：（1）(PI）調節器的傳遞函數=/(s)，減小調節器的增益，可使系統的穩定性改善（相位裕量增加）。（2）適當增加速度調節器的

16、時間常數(即增大)，這一方面可使系統的總增益下降注意調節器傳遞函數分母中含有，有利系統穩定。另一方面，的分子中的增加，使它產生的相位增大，它使系統的相位穩定裕量增加，系統穩定性改善。（3）將構成調節器的運放電路中的反饋電容短接。這樣便將比例積分（）調節器變換成比例（）調節器，這將使相位穩定裕量增加，系統的穩定性明顯改善。原先調節器使相位滯后的電角為，如今變為。但這是以犧牲穩態精度為代價的（詳見第章.節分析）。（）與調節器反饋回路并聯一個高值（）電阻。這會使調節器造成的相位滯后減少，相位穩定裕量增大，系統穩定性改善。當然這種辦法也會使穩定精度有所下降，但較上一種辦法影響小。因此這是常采用的方法之

17、一。（）在調節器輸入回路電阻0上并聯一個電容0，這實質上使增加了一個比例微分環節，它將使相位裕量增大，系統穩定性改善。但這時的調節器已不再是調節器，而是調節器了（詳見第章分析）。以上這五種辦法中，（1）、（2）是調節 PI調節器參數，（3）、（4）、（5）是將 PI調節器變成其他類型的調節器，以改善系統的穩定性.3.題- 答銅箔軋制系統通常是由多臺電動機同步聯動驅動的，若電動機轉速不穩定，便會產生銅箔厚薄不均勻的現象。因此當發現軋制出來的銅箔嚴重不均勻時，便可推斷可能是電動機的轉速不穩定造成的。對這種傳動精度和穩定性的要求都是比較高的場合，一般都采用雙閉環直流調速系統。而且為了保證有足夠的穩定

18、裕量，常常采用上題（題）解答中介紹的（）、（）、（）三種方法。并且盡量采用轉動慣量較小的電動機和盡量使銅箔厚度檢測點靠近軋制點（以減少反饋量在時間上的延遲）。4.題-答造成系統不穩定的物理原因，主要是系統中存在慣性或延遲環節，它們使系統反饋信號產生時間上的滯后，使反饋量在某個（或某些）頻率上對給定信號形成正反饋，可能導致系統產生不穩定現象。開環系統大多說來是穩定的，但也有不穩定的，這是因為開環系統中的某些部件，本身就是一個閉環系統（如直流電動機，電勢即構成閉環），就可能是一個振蕩環節。 5. 題-答穩定，穩定邊界（屬不穩定），不穩定，穩定，穩定。 6.題-答若某控制系統對跟隨信號為無靜差，對擾

19、動信號則不一定為無靜差，因為這要看系統所含的積分環節在擾動量作用點之前還是之后，若是后者則為有靜差。若對擾動量系統為無靜差，這說明前向通路中含有積分環節。這樣，對跟隨信號也將是無靜差的。7.題-答由于調速系統為恒值控制系統，所以通常以階躍信號作為典型輸入量（階躍信號的穩態即為恒值信號）。而在隨動系統中，輸入量一般是變化著的。在不斷變化著的信號中，等速信號是最簡單的一種，所以在分析跟隨性能時，通常以等速信號作為典型輸入量。.題-23解由圖5-28有， K=100； ； ， ，所以9.題5-24 解(1)， (2)校正前 ()校正后 ()分析:校正前,比例校正使增益降為1/2,使 ,相對穩定性有改

20、善,但不明顯。采用PI調節器后變為,相對穩定性變差,接近穩定邊界,所以不宜采用. 10.題5-25解()先求出系統在未計及測量環節在時間上的延遲時的相位穩定裕量.此時系統的開環傳遞函數由上式可知 ,此時由上述數字可知，此時，所以穿越頻率，于是可得相位裕量 (2)若計及延遲環節影響，要使系統能穩定運行，則延時環節造成相位上的滯后 ，不能超過相位裕量。即 由于測量環節延遲的時間，代入上式有 ，于是有 有以上計算可知，測量儀器離軋制點的最大允許距離為。 11.題5-26解圖5-18所示系統為三個慣性環節，它的圖如圖5-10曲線所示。由圖5-18可見，開環增益 ，；此時的算越頻率如圖(5-2)e所示，

21、于是有：，于是由式（5-7）有： （已不穩定） 12.題5-27解（1）由圖5-29可見，系統前向通路中含有一個積分環節，由于給定輸入量為階躍信號，所以其跟隨穩態誤差 。（2）由圖可見，在擾動量作用電前不含積分環節，所以擾動誤差為 于是 （3）此系統對跟隨信號來說為I型，對擾動信號來說為O型系統（4）系統的穩態輸出 系統的輸出量（拉氏式）由圖5-29可得 系統輸出量得穩態值可應用終值定理求得，即 以前式代入上式（當時，分母中的“1”與1/s項相比，可略而不計，于是當s0時，可簡化成，代入上式于是有 13.題5-28解（1）圖5-30所示系統中，擾動量作用點前，不含積分環節，由于及，不可采用近似

22、公式，所以，由式（5-27）有 （2）此時的轉速n由終值定理可求得 （題意即）靜差率 （3）增大增益K，在D(s)前采用PI或PID調節器。 14題5-29 解與標準形式對照得，。由以上參數由公式或曲線圖得，次（顯然，動態指標很差）。 第章【疑難問題解答】題6-1什么是系統校正？系統校正有哪些類型？答：當自動控制系統的穩態性能或動態性能不能滿足所要求的性能指標時，首先可以考慮調整系統中可以調整的參數：（如增益、時間常數等）；若通過調整參數仍無法滿足要求時，則可以在原有的系統中，有目的地增添一些裝置和元件，人為地改變系統的結構和性能，使之滿足所要求的性能指標。我們把這種方法系統校正。根據校正裝置

23、在系統中所處的地位不同，一般分為串聯校正、反饋校正和順饋補償。在串聯校正中，根據校正環節對系統開環頻率特性相位的影響，又可分為相位超前校正、相位滯后校正和相位滯后-超前校正。在反饋校正中，根據是否經過微分環節，又可分為軟反饋和硬反饋，在順饋補償中，根據補償采樣源的不同，又可分為給定順饋補償和擾動順饋補償。1題6-6答 PID串聯校正是在低頻段使系統的相位滯后，可改善系統的穩態性能；而在中頻段，它使系統的相位超前，可增加系統的相位裕量和穿越頻率，使系統的穩定性和快速性得到改善；由于人們分析頻率特性時，通常由低頻段中頻段高頻段的順序去探討問題的，因此按此順序命名為相位滯后-超前校正。此外，由于相位

24、的滯后與超前，不是在同一個頻率點發生的。 因此不能相互抵消。若采取在低頻段使相位超前，而在中頻段使相位滯后，則效果與上述相反，將使系統的穩態性能和穩定性，快速性全面變差，因此，這是不可取的。2題6-7答 在教材圖6-11a所示的隨動系統中，若串聯校正裝置的傳遞函數： 與對應的與對應的此校正環節的伯德圖如圖（6-1）所示。由圖可見，它為相位超前校正，將改善系統的穩定性和快速性，使最大的超調量減小，振蕩次數減少，調整時間縮短。 圖(6-1)校正環節的伯德圖3題6-9答比例(P)串聯校正；比例加微分(PD)串聯校正；比例加積分(PI)串聯校正；比例加積分加微分(PID)串聯校正；轉速負反饋（位置微分

25、負反饋）；轉速微分負反饋（角加速度負反饋）；位置負反饋（主反饋）；擾動順饋補償；擾動微分順饋補償；輸入順饋補償；輸入微分順饋補償。4題6-11解（1）（2）在式中此為PI調節器。其電路圖如表6-2a)所示。若選取則 (取 )由有, (取)(3)(4) 穩態性能:校正后,系統由O型變為I型，對階躍信號由有靜差為無靜差，穩態性能明顯改善。 穩定性:由于PI調節器的增益，增益減小，使相位裕量有所增加(由)，穩定性改善，與均有減小。由此例可見，適當降低增益，可彌補PI校正對穩定性的消極影響。 快速性:由，快速性變差。5.題6-12解 被微分負反饋（）包圍后變為: 系統開環傳遞函數 與式（5-33）對照

26、有 及，可得校正前、后的性能對比如表(6-6)所示。表(6-6)校正前后性能對比注：(對階躍信號而言) 由于微分負反饋，在穩態不起作用，所以對穩態性能無影響。微分負反饋對慣性環節的影響是使慣性時間常數變大， 這將使系統的穩定性和快速都變差(由，由），所以這種方案不宜采用。6、題6-13解1、校正前，系統仿真及階躍響應曲線2、對大慣性環節，采用硬反饋校正后的系統統仿真及階躍響應曲線結論：對照校正前后的階躍響應曲線，不難發現，對大慣性環節采用硬反饋校正后，超調量明顯減小（由50%25%），快速性明顯加快（由7秒3.5秒），系統性能明顯改善。 第章【疑難問題解答】1. 題7-4、題7-5答在反饋控制

27、系統中，控制器的的輸入量通常是給定量與反饋量的偏差量（ ），=- , 式中 為給定量, 為反饋量。通常 相對 （或 ）是很小的，例如設 ， ，則=0.5 。當反饋信號線斷線（ ）或反饋信號線接反（ ）時,則 變為 (或 .), 為原來的 20倍(或 39倍),這時控制器輸入端的信號變得如此的大,將會使輸出量大幅度增加,甚至造成嚴重事故。 2. 題7-6答電流負反饋環節、電流微分反饋環節和電流截止負反饋環節在結構、特點和作用上的區別如表(7-1)所示。由于它們之間不存在相互的制約因素，因此在同一個控制系統中，可以同時采用。 表（ 7-1）電流負反饋、電流微分負反饋和電流截止負反饋環節比較 3題7

28、-8 答 PI調節器的反饋回路并聯一個電阻后，其傳遞函數由 變為 （參見題 3-9d答案）。這意味著由慣性環節取代了積分環節，將使系統相對穩定性改善，但穩態性能變差。 4題7-9 答不為零。這電壓靠反饋電容器上的充電電壓維持的。 5題7-10 答增添微分環節，將加速啟動過程（如采用 PID調節器）。增添給定積分環節，將使啟動過程平穩（如采用給定積分電路）。 6題7-11 答 a.降低比例調節器增益； b.采用比例微分調節器； c.采用 PID調節器。 由截止電流 可知、減小 值（電位器 RP3滑點左移），即可減少截止電流的值（即啟動電流的值）。 a.增大增益； b.采用 PI調節器; C.采用

29、 PID調節器。以上均以降低系統穩定性為條件，因此要注意系統動態性能改變的情況。 7題7-12 答參見題7-11解答 8題7-13 答主要調節速度調節器參數，并參見題7-11解答。 9題7-14 答在圖7-34中， A3為調節器，由圖7-32可見,A3構成的為比例調節器，所以是有靜差調速系統。若要實現無靜差，則與 串聯電容器（改為PI調節器）即可。 10.題7-16 答 V1與 V2同時導通會對電源形成短路，燒壞元件。常用的防止措施是在驅動電路中增加延時環節，使后面的管子延時導通。 11.題7-17 答仍為無靜差。因為調速系統是否無靜差取決于速度調節器。 12.題7-18 答系統偏差電壓 ，為

30、無靜差； ，則為有靜差。 13題7-22解 二極管VD4極性接反，控制電路（包括電壓放大電路）與電源間的連接將被VD4 阻斷，系統無法工作。 若穩壓管斷路，電流截止負反饋信號將無法送出，電路機啟動時將會產生很大的啟動電流，把晶閘管燒壞。 若穩壓管短路，則電流截止負反饋變為電流負反饋，它將抑制電流上升，使啟動過程變慢，機械特性變軟。 電位器RP5右移，將使電流正反饋電壓 增大，它將使機械特性變硬，但過大也可能造成系統震蕩。 電位RP3下移，意味著給定電壓下降，它將使電動機的轉速降低。 14.題7-23解 由圖可見 , 模塊的輸出端 A、B直接供給一永磁式直流伺服電動機。此外模塊中的偏差放大器的反

31、相輸入端4是接入給定指令（電壓），而其正相輸入端3則接入直流測速發電機的輸出信號，因此這是轉速負反饋。不難推斷，這是一個直流調速系統。 由于集成模塊的橋式功放電路的供電電壓 ，所以伺服電動機的最大供電電壓為 。 由于此模塊的最大輸出電流為 ，所以供給電動機的最大電流也是 。由此可見，系統中的直流伺服電動機是一個微型電動機。 由于輸出端 A、 B（ 12、 13腳）能交替產生正、反向電壓（ =“+”時， “0”；反之當 =“+”時， =“0”）。所以能實現可逆驅動。 此時偏差放大器的輸入回路阻抗為一電阻，而它的輸出端 5與輸入端 4之間，接入并聯著的電阻、電容；所以這是一個慣性調節器。它的作用是

32、實現平穩過渡。 由于 模塊的結構所致，它只能輸出單極性 波形的電壓。因此伺服電動兩端的電壓波形便是單極性的脈寬調制波。 由于具有轉速負反饋環節，所以它是閉環控制系統。又由于系統的調節器是慣性調節器，對調速系統來說，它將是一個有靜差控制系統若要實現無靜差，應采用比例積分()調節器，即在 4、5腳之間，接入 一個電阻與電容串聯的阻抗。 （8）此模塊輸出的電壓的開關頻率 式中 。由上式可見，雖然可以通過改變電容量 C來調節頻率，但電容值一般不準，而且調節很不方便；所以最方便的方法，便是調節 。若將腳 1、2之間與腳 7、9之間的電阻換成適當阻值的電位器；這樣，整定這兩個電位器，便可調節 ，從而較方便

33、地實現了開關（載波）頻率的整定。 15題7-28 解 A：給定電位器， B：給定積分器， C：帶輸出限幅的 PI調節器（速度調節器）， D： PI調節器（電流調節器）， E：邏輯控制器， F：整流電路， G：觸發電路， H：反并聯晶閘管， ：快速熔斷器， J：電流互感器， K：交流電抗器， L：總熔斷器。 此為邏輯無環流控制的轉速、電流雙閉環三相晶閘管可逆直流調速系統。 16題7-26實例分析 圖7-46為一直流調速系統線路圖(1) 主電路：圖中 為直流電動機（控制對象）。它由單相半控橋式整流電路供電。電路中VD2為續流二極管（由于電動機為感性負載，它為感性負載提供放電回路，使晶閘管在交流電壓

34、 過零時能關斷）。VD1 為正組與負組對接的硒堆（吸收交流側浪涌電壓）。在元件兩端和直流側的阻容吸收電路為吸收作用于元件和直流側的尖脈沖過電壓。為分流器，（為電流表提供電流取樣信號）。（ ）為過電流繼電器（過電流保護，它對主電路的保護，線路圖中未畫出）。RC為電樞電流取樣電阻，RP5為調節電流取樣信號的電位器。 RP6是調節電樞電壓取樣信號的電位器。電動機的勵磁回路由 電源經二極管橋式整流電路供電。 (2) 觸發電路：它由單晶體管組成的自激震蕩電路產生觸發脈沖（其工作原理可參見教材中的有關論述）。其脈沖輸出經電壓放大后供給脈沖變壓器一次線圈，與線圈并聯的VD5 為續流二極管。脈沖變壓器有兩個二

35、次線圈，分送兩個晶閘管門極。與門極并聯的電容是限制門極電壓的大，與門極反并聯一二極管為門極反向過電壓限幅保護，二極管VD7為阻擋反向脈沖形成。與脈沖輸出電路并聯一個（容量較大的）電解電容，是為了讓它在脈沖輸出時向脈沖變壓器一次線圈放電，以增加脈沖功率和脈沖前沿陡度。為了避免此電容使觸發電路同步電壓的過零點消失，因此增設了隔離二極管VD6。 (3) 控制電路：給定電壓由電位器 RP1給出，它與轉速負反饋電壓疊加后（此兩電壓極性相反）送往放大觸發電路。（在分析控制電路時，要首先注意找出公共端線，在此系統中，與電位器RP3滑動端相聯的線為公共端線）。圖中RP2為調節最大給定電壓（亦即整定系統的最高轉

36、速），RP3調節最小給定電壓（亦即整定最低轉速）。在放大器的輸入端設有由二極管構成的正、反向限幅電路。 (4) 反饋環節：此系統含有的反饋環節有：1) 轉速負反饋，它由測速發電機提供反饋信號，與給定電壓反向串聯疊加后送往控制電路。它的作用是保持系統轉速恒定。電位器RP9調整反饋電壓大小。 與測速發電機并聯的電壓表讀數與轉速成正比，因此可做轉速指示，電位器RP8整定轉速的讀數。2)電壓微分負反饋，它由電位器迫RP6取出電壓反饋信號，再經電阻與電容輸出，形成電壓微分負反饋（因其極性與給定電壓相反）（注意RP6的上端為公共端）。此電壓信號與給定信號在放大器輸入端為并聯輸入。電壓微分負反饋環節主要是抑

37、制電樞電壓的上升率（），使系統的動態過程平穩。限制 過大，也可對起保護作用。 3)電流截止負反饋，它由電位器RP5取出電流信號電壓 再與穩壓管V2的閾值電壓（轉折電壓）進行比較后去控制 三極管的基極（此三極管對形成鋸齒波的充放電電容器構成放電電路）。當電樞電流超過某允許值（截止電流）時，電流信號電壓超過穩壓管的轉折電壓，將穩壓管“擊穿”，使旁路三極管導通，它將使電容的充電過程放慢，延遲了脈沖產生的時刻，使晶閘管導通時刻延遲，整流輸出電壓平均值下降，使電樞電流下降，從而達到限制最大電流的目的。 (5) 電位器 RP1RP9下移（或右移）對系統產生的影響如下： 1) RP1下移：調節電動機轉速，（

38、使轉速下降）。 2) RP2下移：整定系統最高轉速（增加），（RP2 壓降減小，RP1上端電位上升）。 3)RP3下移：調整系統最低轉速（增大），（RP1下端電位上升）。 4)RP4左移：調磁調速，它將使電動機勵磁回路電阻增加，勵磁電流減小，磁通減小，電機轉速增加。于此同時，與RP4同軸的RP3觸點將下降。將使給定電壓增大（注意RP3觸點為公共端，RP3觸點下移，將使RP1電位升高）（為便于理解，改為RP4左移來說明）。 5)RP5右移：整定系統截止電流數值（增大），（RP5右移，取出信號將減小，因此需較大電流才能使信號電壓將V2 擊穿，因此截止電流數值增大）。截止電流數值增大將加快啟動過程，

39、但保護作用減弱。 6)RP6下移：電壓取樣信號增加（相對公共端線而言），它將使 更小，過渡過程更平穩，但啟動時間會延長。 7)RP7下移：增大微分電路的時間常數。 8)RP8：下移轉速指示讀數減小，整定讀數，使之準確。 9)RP9：下移整定轉速反饋系數 （使 減小）， 減小，將使系統額定轉速增大。第章【疑難問題解答】. 題 8-2 答 開請購單時最重要的兩個參數是額定電流與額定電壓。一般選用的等級約為實際應用的兩倍或更多一些。 . 題 8-3 答 BJT（或 IGBT管）的過流保護是將測得的過電流信號，送往驅動電路中的保護單元，使BJT（或 IGBT管）迅速截止。這種方法更有效、更合理、保護更

40、可靠。而晶閘管無法控制它的關斷，只能采用諸如快速熔絲和過電流繼電器等切斷主電路的辦法。反之，若 BJT管（或 IGBT管）采用快速熔絲或過電流繼電器，也會因動作延時過長而把管子燒壞。 3. 題 8-4 答 光電耦合與變壓器的電磁耦合都不是電的直接連通，可以有效地防止干擾信號與浪涌電壓的侵入。4.題 8-11 答 通過函數發生器來實現恒壓頻比控制，主要調節頻率給定電壓 來實現調頻調速。5. 題 8-17 解 以已三角波作為載波的，雙極性 PWM控制的電壓波形如圖（ 8-2 ）所示。圖中 為三角波電壓， 為控制電壓， 為脈寬調制電壓， 為電壓的平均值。6. 題 8-19 解 電動機 ，由它可得變頻

41、器容量 kVA=1.24kVA ，變頻器容量取 （此變頻器為單相230電壓輸入，三相230電壓輸出） 對三相異步電動機：A A=3.1A（注：三菱 ）變調調速器，供 750W四極電機用的，為單相230V輸入，三相230V輸出，kVA;A已足夠）。7題 8-19解（1）脈沖周期： 脈沖頻率 （2）脈寬調節范圍： （3）占空比： （4）輸出平均電壓調節范圍 第章【疑難問題解答】1. 題 9 - 1 答 表（ 9 -1 ）隨動系統與調速系統的主要差別 . 題 9 - 2 答 系統將無法判斷如何朝減小偏差的方向運行。 3. 題 9 - 3 答 轉速負反饋將限制轉速變化，轉速微分負反饋將限制加速變化，它們都將使位置跟隨的速度減慢，從而使系統的快速性變差。但有利于系統的穩定。4. 題 9 - 5 答 表（ 9 - 2 ）交、直流伺服電動機比較 5. 題 9 - 8 答 表（ 9 - 3 ）伺服電動機（或控制系統）的機械特性與調節特性的比較 6. 題 9 - 9 答 1 ）開環系統無反饋環節如由步進電動機驅動的簡易型數控車床。 2 ）半閉環系統輸出量的間接反饋，如帶角位移負反饋構成的線位移控制系統如帶光電編碼盤（角位移）負反饋的、