1、1轉速電流雙閉環調速系統中的兩個調速器通常采用的控制方式是APID BPI CP DPD2靜差率和機械特性的硬度有關,當理想空載轉速一定時,特性越硬,靜差率A越小 B越大 C不變 D不確定3下列異步電動機調速方法屬于轉差功率消耗型的調速系統是A降電壓調速 B串級調速 C變極調速 D變壓變頻調速4可以使系統在無靜差的情況下保持恒速運行，實現無靜差調速的是A比例控制 B積分控制C微分控制 D比例微分控制5控制系統能夠正常運行的首要條件是A抗擾性B穩定性 C快速性 D準確性6在定性的分析閉環系統性能時，截止頻率c越低,則系統的穩定精度A越高 B越低 C不變 D不確定7常用的數字濾波方法不包括A算術平

2、均值濾波 B中值濾波 C中值平均濾波 D幾何平均值濾波8轉速電流雙閉環調速系統中電流調節器的英文縮寫是AACR BAVR CASR DATR9雙閉環直流調速系統的起動過程中不包括A.轉速調節階段 B.電流上升階段 C.恒流升速階段 D.電流下降階段11下列不屬于雙閉環直流調速系統啟動過程特點的是A飽和非線性控制 B轉速超調C準時間最優控制D飽和線性控制12下列交流異步電動機的調速方法中，應用最廣的是A降電壓調速 B變極對數調速 C變壓變頻調速 D轉子串電阻調速13SPWM技術中，調制波是頻率和期望波相同的A正弦波 B方波 C等腰三角波 D鋸齒波14下列不屬于異步電動機動態數學模型特點的是A高階

3、 B低階 C非線性 D強耦合15在微機數字控制系統的中斷服務子程序中中斷級別最高的是A故障保護 BPWM生成 C電流調節 D轉速調節16比例微分的英文縮寫是API BPD CVR DPID17調速系統的靜差率指標應以何時所能達到的數值為準A平均速度 B最高速 C最低速 D任意速度20采用旋轉編碼器的數字測速方法不包括AM法 BT法 CM/T法 DF法21轉速電流雙閉環調速系統中轉速調節器的英文縮寫是AACR BAVR CASR DATR22下列關于轉速反饋閉環調速系統反饋控制基本規律的敘述中，錯誤的是A只用比例放大器的反饋控制系統，其被調量仍是有靜差的B反饋控制系統可以抑制不被反饋環節包圍的前

4、向通道上的擾動C反饋控制系統的作用是：抵抗擾動、服從給定D系統的精度依賴于給定和反饋檢測的精度23籠型異步電動機變壓變頻調速系統中基頻以下調速，恒? 控制方式控制性能最好24SPWM技術中，載波是頻率比期望波高得多的A正弦波 B方波 C等腰三角波 D鋸齒波25下列不屬于交流異步電動機動態數學模型特點的是A高階 B線性 C非線性 D強耦合26在微機數字控制系統的故障保護中斷服務子程序中，工作程序正確的是A顯示故障原因并報警分析判斷故障封鎖PWM輸出系統復位 B顯示故障原因并報警封鎖PWM輸出分析判斷故障系統復位 C封鎖PWM輸出分析判斷故障顯示故障原因并報警系統復位 D分析判斷故障顯示故障原因并

5、報警封鎖PWM輸出系統復位27正弦波脈寬調制的英文縮寫是APID BPWM CSPWM DPD29采用比例積分調節器的閉環調速系統一定屬于A無靜差調速系統 B有靜差調速系統C雙閉環調速系統 D交流調速系統30異步電動機數學模型的組成不包括A電壓方程 B磁鏈方程 C轉矩方程 D外部擾動二、填空題1常用的可控直流電源有 旋轉交流機組、靜止式可控整流器、直流斬波器或脈寬調制變換器2調速系統的穩態性能指標包括 調速范圍 和 靜差率3反饋控制系統的作用是：抵抗擾動，服從給定 4當電流連續時，改變控制角，VM系統可以得到一組 平行的 機械特性曲線。5常見的調速系統中，在基速以下按 恒轉矩調速方式，在基速以

6、上按 恒功率調速方式6自動控制系統的動態性能指標包括對給定輸入信號的跟 隨性能指標 和對擾動輸入信號的 抗擾性能指標7電力牽引設備上最先進的可控直流電源是 直流斬波器或脈寬調制變換器8SPWM控制技術包括 單極性控制 和 雙極性控制 兩種方式。9常見的轉速檢測裝置有 測速發電機、 旋轉編碼器 、電磁脈沖測速器.10VVVF控制是指逆變器輸出 電壓 和 頻率 可變的控制。12電流截止負反饋的作用是 限流13負反饋的作用是 抵制擾動14靜態環流可以分為 直流平均環流 和 瞬時脈動環流15自動控制系統的動態性能指標包括對給定輸入信號的 跟隨性能指標 和對擾動輸入信號的 抗擾性能指標。16PWM變換器

7、可以通過調節 電力電子開關 來調節輸出電壓。18PWM逆變器根據電源類型不同可以分為 電壓型 和 頻率型20轉速單閉環直流控制系統可以通過引入 電流環 控制以提高系統動態性能。21轉速電流雙閉環調速系統在啟動過程中，轉速調節器ASR將經歷 不飽和 、飽和、退飽和 三種情況。22交流調速的基本類型中最好的一種節能省力型調速方案是變壓變頻調速24無靜差直流調速系統的實質是調節器包含 比例積分 環節。25比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規律的優點，比例 部分能迅速響應控制作用。28電流調節器可以對電網電壓的波動起 及時抗擾 的作用。2雙閉環調速系統中，在恒流升速階段時，兩個調節器的狀態是（A

8、）。 （A）ASR飽和、ACR不飽和 （B）ACR飽和、ASR不飽和 （C）ASR和ACR都飽和 （D）ACR和ASR都不飽和5無靜差調速系統中，調節器一般采用（C）調節器。（A） P調節器 （B） PD調節器 （C） PI調節器8在速度負反饋單閉環調速系統中，當下列（C）參數變化時系統無調節能力。（A） 放大器的放大倍數Kp （B）負載變化 （C）轉速反饋系數 （D）供電電網電壓10.為了增加系統響應的快速性，我們應該在系統中引入（ A ）環節進行調節。 （A） 比例 （B） 積分 （C） 微分 6.PID控制器各環節的作用是什么？答：PID控制器各環節的作用是：（1）比例環節P：成比例地反

9、映控制系統的偏差信號，偏差一旦出現，控制器立即產生控制作用，以便減少偏差，保證系統的快速性。（2）積分環節I：主要用于消除靜差，提高系統的控制精度和無差度。（3）微分環節D：反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號變得過大之前，在系統中引入一個早期修正信號，從而加快系統的動作速度，減少調節時間。三、名詞解釋題1VM系統晶閘管-電動機調速系統3. 靜差率負載由理想空載增加到額定值所對應的轉速降落與理想空載轉速的比4. ASR轉速調節器5. 測速方法的分辨率衡量一種測速方法對被測轉速變化的分辨能力6PWM可逆脈沖寬度調制7直接轉矩控制利用轉矩反饋直接控制電機的電磁轉矩8. 調速范圍電動機提供的最高轉

10、速與最低轉速之比9. ACR電流調節器;10. 測速誤差率 15調節器的設計過程可以簡化為哪兩步？1.選擇調節器的結構2.選擇調節器的參數 1、帶有比例調節器的單閉環直流調速系統，如果轉速的反饋值與給定值相等，則調節器的輸出為（ A ）。 A、零B、大于零的定值C、小于零的定值D、保持原先的值不變2、無靜差調速系統的PI 調節器中P 部份的作用是（ D ）。 A、消除穩態誤差 B、不能消除穩態誤差也不能加快動態響應 C、既消除穩態誤差又加快動態響應D、加快動態響應3、異步電動機變壓變頻調速時，采用（ B ）控制方式，可獲得一線性機械特性。 A、U1f1=常值 B、Eg/f1

11、=常值 C、Es/f1=常值 D、Er/f1=常值 4、一般的間接變頻器中，逆變器起（ B ）作用。 A、調壓 B、調頻 C、調壓與逆變 D、調頻與逆變 5、轉差頻率控制變頻調速系統的基本思想是控制（ C ）。 A、電機的調速精度 B、電機的動態轉矩 C、電機的氣隙磁通 D、電機的定子電流 三、簡答題（每小題10分，共40分）1、調速范圍和靜差率的定義是什么？ 答：生產機械要求電動機提供的最高轉速和最低轉速之比叫做調速范圍，用字母D表示,即： D=nmax/nmin。當系統在某一轉速下運行時，負載由理想空載增加到額定值時所對應的轉速降落nN與理想空載轉速n0之比，稱作靜差率s，即s=DnN/n

12、0。 2、簡述恒壓頻比控制方式。答：繞組中的感應電動勢是難以直接控制的，當電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁 阻抗壓降，而認為定子相電壓 Us Eg，則得1 Us f =常值 這是恒壓頻比的控制方式。但是，在低頻時 Us 和 Eg 都較小，定子阻抗壓降所占的份量就 比較顯著，不再能忽略。這時，需要人為地把電壓 Us 抬高一些，以便近似地補償定子壓降。 3、轉速、電流雙閉環調速系統穩態運行時，兩個調節器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？ 為什么？ 答：當兩個調節器都不飽和時，它們的輸入偏差電壓和輸出電壓都是零，轉速調節器ASR 的輸出限幅電壓Uim 決定了電流給定電壓的最大值；電流調節器AC

13、R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。4、單閉環調速系統的基本特征。答：（1)具有比例放大器的單閉環調速系統是有靜差的。（2）閉環系統具有較強的抗干擾性能反饋閉環系統具有很好的抗擾性能，對于作用在被負反饋所包圍的前向通道上的一切擾動都能有效地抑制。（3）閉環系統對給定信號和檢測裝置中的擾動無能為力。 密封線內不要答題，班級、姓名、學號必須寫在密封線內。班級 3 姓名 B 學號 密封線1、調速系統的靜差率指標應以最低速時所能達到的數值為準。2、電流調節器可以對電網電壓的波動起及時抗擾的作用。3、反饋控制系統的作用是：抵抗擾動，服從給定。4、雙閉環直流調速系統的起動過程包括：轉

14、速調節階段；電流上升階段；恒流升速階段。5、交流異步電動機動態數學模型特點有高階、非線性、強耦合。6、常見的可控直流電源有旋轉交流機組、靜止式可控整流器、直流斬波器（或脈寬調制變換器）。7、PWM變換器可以通過調節電力電子開關來調節輸出電壓。8、轉速、電流雙閉環調速系統中轉速調節器的英文縮寫是ASR。二、選擇題(每小題2分，共20分)1、異步電動機數學模型的組成不包括（ D ）。 A、電壓方程 B、磁鏈方程 C、轉矩方程 D、外部擾動2、控制系統能夠正常運行的首要條件是（ B ）。 A、抗擾性 B、穩定性 C、快速性 D、準確性3、SPWM技術中，載波是頻率比期望波高得多的（ C ）。 A、正

15、弦波 B、方波 C、等腰三角波 D、鋸齒波4、常用的數字濾波方法不包括（ D ）。 A、算術平均值濾波 B、中值濾波 C、中值平均濾波 D、幾何平均值濾波5、在電機調速控制系統中，系統無法抑制（ B ）的擾動。A、電網電壓 B、電機勵磁電壓變化 C、給定電源變化 D、運算放大器參數變化6、在速度負反饋單閉環調速系統中，當下列（ C ）參數變化時系統無調節能力。A、放大器的放大倍數KP B、負載變化 C、轉速反饋系數 D、供電電網電壓7、采用比例積分調節器的閉環調速系統一定屬于（ A ）。 A、無靜差調速系統 B、有靜差調速系統 C、雙閉環調速系統 D、交流調速系統8、雙閉環調速系統在穩定運行時

16、，控制電壓Uct的大小取決于（ C ）。 A、Idl B、n C、n和Idl D、和9、下列不屬于雙閉環直流調速系統啟動過程特點的是（ D ）。A、飽和非線性控制 B、轉速超調 C、準時間最優控制 D、飽和線性控制10、在交直交變頻裝置中，若采用不控整流，則PWN逆變器的作用是（ C ）。 A、調壓 B、調頻 C、調壓調頻 D、調頻與逆變三、判斷題(每小題2分，共10分)1、調速范圍是指電動機提供的最低轉速與最高轉速之比。 （ × ）2、在無靜態調速系統中的PI調節器中，P 部分的作用是加快動態響應。 （ ）3、微機數字調速系統中，采樣頻率應小于信號最高頻率的2倍。 （ ×

17、 ）4、當閉環系統開環放大系數大于系統的臨界放大系數時，系統將不穩定。 （ ）5、正弦波脈寬調制的英文縮寫是PWM。 （ × ）四、簡答題(每小題5分，共20分) 1、在電力拖動及其自動控制系統這門課程中如何對其定義？其基本任務是什么？答：在電力拖動及其自動控制系統這門課程中對其定義如下：具有自動控制和調節工作機械的速度或位移的電力拖動系統稱為“電力拖動自動控制系統”，或者“運動自動控制系統”。其基本任務是通過控制和調節電動機的旋轉速度或轉角來實現工作機械對速度或位移的要求。2、ACR的是什么的英文縮寫？調節器的設計過程可以簡化為哪兩步？答：ACR的是電流調節器的英文縮寫。兩步：選擇

18、調節器的結構；選擇調節器的參數。3、PID控制器中的P、I、D分別代表什么環節? 并說明I環節的作用。答：PID控制器中的P、I、D分別代表比例環節、積分環節、微分環節。其中I環節的作用是消除靜差，提高系統的控制精度和無差度。4、簡述泵升電壓產生的原因及其抑制措施。答：泵升電壓產生的原因：采用二極管整流獲得直流電源時，電機制動時不能回饋電能，只好對濾波電容充電，使電容兩端電壓升高，產生泵升電壓。泵升電壓抑制措施：電容器吸收動能；鎮流電阻消耗動能；并接逆變器。五、計算題(每小題15分，共30分)1、（15分）有一V-M系統：電動機Pnom=2.5kw，Un=220V，In=15A，nn=1500

19、r/min，RS=2，Rrec=1，KS=30，要求調速范圍D=20，靜差率s=20%。求：（1）計算開環系統的速降和允許的靜態速降；（2）采用轉速負反饋，當給定電壓為20V、轉速為1000r/min時，計算放大器的放大倍數。解：（1）開環系統的速降為 允許的靜態速降為，（2）計算放大器的放大倍數，2、（15分）有一轉速負反饋單閉環V-M有靜差直流調速系統，其系統穩態結構框圖如下圖所示，試利用此圖推導其靜特性方程。解：電壓比較環節： ，放大器：，電力電子變換器：調速系統開環機械特性： ， 測速反饋環節：，削去中間變量的靜特性方程：2-1 在轉速、電流雙閉環調速系統中，若要改變電動機的轉速,應調

20、節什么參數?改變轉速調節器的放大倍數Kn行不行? 改變電力電子變換器的放大倍數Ks行不行? 改變轉速反饋系數行不行?若要改變電動機的堵轉電流,應調節系統中的哪些參數?答： 在轉速、電流雙閉環調速系統中，若要改變電動機的轉速,應調節的參數有：轉速給定電壓U*n，因為轉速反饋系統的轉速輸出服從給定。 改變轉速調節器的放大倍數Kn，只是加快過渡過程，但轉速調節器的放大倍數Kn的影響在轉速負反饋環內的前向通道上，它引起的轉速變化，系統有調節和抑制能力。因此，不能通過改變轉速調節器的放大倍數Kn，來改變轉速 改變改變電力電子變換器的放大倍數Ks，只是加快過渡過程，但轉電力電子變換器的放大倍數Ks的影響在

21、轉速負反饋環內的前向通道上，它引起的轉速變化，系統有調節和抑制能力。因此，不能通過改變電力電子變換器的放大倍數Ks，來改變轉速 改變轉速反饋系數，能改變轉速。轉速反饋系數的影響不在轉速負反饋環內的前向通道上，它引起的轉速變化，系統沒有調節和抑制能力。因此，可以通過改變轉速反饋系數來改變轉速，但在轉速、電流雙閉環調速系統中穩定運行最終的轉速還是服從給定。 若要改變電動機的堵轉電流,應調節系統中的參數有：轉速的給定U*n、轉速調節器的放大倍數Kn、轉速調節器的限幅值、轉速反饋系數等，因為它們都在電流環之外。2-2 在轉速、電流雙閉環調速系統穩態運行時，兩個調節器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多少？為

22、什么?答：在轉速、電流雙閉環調速系統中穩定運行時，轉速調節器退飽和，PI的作用使得轉速調節器的輸入偏差電壓為0，轉速調節器的輸出電壓由于維持在U*im（n*）。在轉速、電流雙閉環調速系統中穩定運行時，電流調節器不飽和，PI的作用使得電流調節器的輸入偏差電壓為0，形成一個電流隨動子系統，力圖使Id盡快跟隨其給定U*i. 電流調節器的輸出電壓UC又后面的環節決定。2-3 在轉速、電流雙閉環調速系統的轉速調節器不是PI調節器，而是P調節器，對系統的靜、動態性能將會產生什么影響?答：在轉速、電流雙閉環調速系統中，轉速調節器采用P調節器，整個系統成為一個有靜差的系統。轉速調節器不飽和，一直處于主導地位；

23、電流調節器不飽和，形成一個電流隨動子系統，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，動態響應較慢。2-4 試從下述五個方面來比較轉速、電流雙閉環調速系統和帶電流截止環節的轉速單閉環調速系統： 調速系統的靜態性能； 動態限流性能； 啟動的快速性 抗負載擾動的性能； 抗電源波動的性能答： 調速系統的靜態性能:在轉速、電流雙閉環調速系統中，轉速調節器采用PI調節器，整個系統成為一個無靜差的系統。帶電流截止環節的轉速單閉環調速系統中，轉速調節器采用PI調節器，整個系統成為一個無靜差的系統。 動態限流性能:在轉速、電流雙閉環調速系統中，電流調節器采用PI調節器，將電流限制在Idm內。帶電流截

24、止環節的轉速單閉環調速系統中，將電流限制在Idcr-Idbl內。 啟動的快速性:在轉速、電流雙閉環調速系統在啟動/制動過程中，轉速調節器飽和，電流調節器在最大電流Idm附近進行PI調節，時間最短，提高了啟動/制動的快速性。帶電流截止環節的轉速單閉環調速系統中，在啟動/制動過程中，當電流大于截止電流Idcr時，電流調節器起作用，并不是在最大電流附近進行調節，啟動/制動的快速性較差。 抗負載擾動的性能：在轉速、電流雙閉環調速系統中，負載擾動在轉速外環中，負載擾動作用在電流環之后，因此只能靠轉速調節器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。 帶電流截止環節的轉速單閉

25、環調速系統中，負載擾動立即引起電流變化，當電流大于截止電流Idcr時，電流調節器起作用，可以進行調節。 抗電源波動的性能在轉速、電流雙閉環調速系統中，由于增設了電流內環，電壓波動可以通過電流反饋得到比較及時的調節，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。在電流截止環節的轉速單閉環調速系統中，電網電壓擾動的作用點離被調量較遠，調節作用受到多個環節的延滯，因此單閉環調速系統抵抗電源電壓擾動的性能要差一些。2-5 在轉速、電流雙閉環調速系統中，兩個調節器均采用PI調節器。當系統帶額定負載運行時，轉速反饋線突然斷線，當系統重新進入穩定運行時電流調節器的輸入偏差信號DUi是否為零?

26、答：在轉速、電流雙閉環調速系統中，兩個調節器均采用PI調節器。當系統帶額定負載運行時，轉速反饋線突然斷線，轉速調節器反饋電壓突變為為0，轉速調節器輸入偏差突變為最大，轉速調節器（PI調節器）飽和，轉速開環，系統變為電流單閉環調節。轉速調節器的輸出突變為正極限值U*im,電流調節器的輸入偏差變大，電流調節器為PI調節器作用，直至進入新的穩定狀態，電流無靜差。當重新進入穩定運行時，電流調節器（PI調節器）的輸入偏差信號DUi為零。2-6 在轉速、電流雙閉環調速系統中，給定信號U*n未變，增加轉速反饋系數a，系統穩定后轉速反饋電壓Un是增加、減小還是不變？答：在轉速、電流雙閉環調速系統中，給定信號U

27、*n未變，增加轉速反饋系數a，轉速調節器反饋電壓增加，轉速調節器輸入偏差變大，轉速調節器輸出變大即電流調節器給定變大，電流調節器輸入偏差變大，電流調節器輸出變大即電機電流變大，進入重新調節階段。系統穩定后，轉速、電流無靜差。轉速調節器輸入偏差為0，轉速反饋電壓Un等于轉速給定信號U*n，不變。2-7 在轉速、電流雙閉環調速系統中，兩個調節器均采用PI調節器。已知電動機參數為：PN3.7KW，UN220V，IN=20A，nN=1000rmin，電樞繞組總電阻Ra1. 5W，U*nm =U*imU*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: 電流反饋系

28、數b和轉速反饋系數a 當電動機在最高轉速發生堵轉時的Ud0、U*I、Ui、Uc值.解： 穩態運行時，轉速調節器不飽和，輸入偏差為0，=8/1500=0.0056穩態運行時，電流調節器不飽和，輸入偏差為0，=8/40=0.2 當電動機在最高轉速發生堵轉時, 電樞回路最大電流Idm=40A, 電流調節器反饋電壓最大U*im=8V,電流調節器輸入偏差最大大，電流調節器飽和, 輸出最大U*cm=8V, 電流開環.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, 轉速調節器輸入偏差很大, 轉速調節器飽和，轉速開環,轉速調節器輸出U*im8

29、V. 2-8 在轉速、電流雙閉環調速系統中，ASR、ACR兩個調節器均采用PI調節器。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： U*I如何變化？ Uc如何變化？ Uc值.由哪些條件決定？答: 在轉速、電流雙閉環調速系統中，ASR、ACR兩個調節器均采用PI調節器。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，電流調節器的給定電壓U*i=U*im=8V最大保持不變, 當負載電流由40A增加到70A，電流調節器反饋電壓Ui增加, 電流調節器的輸入偏差電壓減小, 電流調節器的輸出電壓Uc減小.

30、Uc值.由: 電流調節器的輸入偏差電壓(電流調節器的給定電壓U*i-電流調節器反饋電壓)、條電流調節器的比例放大系數、電流調節器積分時間常數以及電機的運行狀態等條件決定。2-9 在轉速、電流雙閉環調速系統中，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，系統工作情況會如何變化？寫出Ud0、U*i、Uc、Id、n在系統重新進入穩定后的表達式。答: 在轉速、電流雙閉環調速系統中，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，轉速調節器反饋電壓Un減小, 轉速調節器的輸入偏差電壓增大

31、, 轉速調節器的輸出電壓即電流調節器的給定電壓U*i增大. 電流調節器的輸出電壓Uc增大，轉速上升，達到新的穩定。在系統重新進入穩定后Ud0=U*i=Uc=Id=n=2-10 某反饋控制系統已校正成典型型系統。已知時間常數T=0.1S，要求階躍響應超調量10% 求系統的開環增益； 計算過渡過程時間ts和上升時間tr 畫出開環對數特性。如要求上升時間tr<0.25s, 則K=？,=？解： 典型型系統W（S）= T=0.1S 階躍響應超調量10%當wc < 1/T時，的幅頻特性以20dB/dec斜率穿越零分貝線，系統有較好的穩定性。系統的開環增益K=wc截止頻率 KT=0.5 K=5過

32、渡過程時間ts=6T=0.6S上升時間tr= 取=0.707 上升時間tr<0.25s = = wn=則K=wc=wn=2-11 有一個系統,其控制對象的傳遞函數為Wobj(S)=，要求設計一個無靜差系統,在階躍輸入下系統超調量5%(按線性系統考慮),試決定調節器的結構,并選擇其參數。解: 要求設計一個無靜差系統, 調節器結構選用I調節器,WI(S)=,WI(S) Wobj(S)= 為典型型系統.查典型型系統階躍輸入跟隨性能指標表可知超調量 5%, KT =0.5 K=50 KI=52-12 有一個系統,其控制對象的傳遞函數為Wobj(S)=，要求校正為典型型系統, 在階躍輸入下系統超調

33、量25%(按線性系統考慮),試決定調節器的結構,并選擇其參數。解: 要求校正為典型型系統,調節器結構選用PI調節器,WPI(S)=, 1=hT=7*0.02=0.14S WPI(S) Wobj(S)= 為典型型系統.查典型型系統階躍輸入跟隨性能指標表可知超調量30%, h=72-13 調節對象的傳遞函數為Wobj(S)=，要求分別校正成典型型系統和典型型系統, 求調節器的結構和參數。解: 要求校正為典型型系統,調節器結構選用PI調節器,WPI(S)=, 1=T1=0.25S 要求校正為典型型系統,調節器結構選用PI調節器,認為 T1>>T2WPI(S)=, 1=hT2 一般取h=5

34、 1=hT2=5*0.02=0.1S 2-14在一個由三相零式晶閘管整流裝置供電的轉速、電流雙閉環調速系統中，已知電動機額定參數: PN360KW，UN220V，IN=308A，nN=1000rmin，電動勢系數Ce=0.196V. minr, 主回路總電阻R0.18W，觸發整流環節的放大倍數Ks=35, 電磁時間常數Tl=0.012S, 機電時間常數Tm=0.12S,電流反饋濾波時間常數Toi=0.0025S 轉速反饋濾波時間常數Ton=0.015S. 額定轉速時給定電壓U(*n)N=10V, 調節器ASR、ACR飽和輸出電壓U*im=8V，Ucm=6.5V,系統的靜、動態指標為：穩態無靜差

35、，調速范圍D=10，電流超調量i5%,空載啟動到額定轉速時的轉速超調量n5%, 試求: 電流反饋系數b(假定啟動電流限制在339A以內)和轉速反饋系數a 試設計電流調節器ACR， 計算其參數Ri、Ci、Coi，畫出其電路圖（調節器輸入回路電阻R0=40KW 設計轉速調節器ASR， 計算其參數Rn、Cn、Con， R0=40KW 計算電動機帶40%額定負載啟動到最低轉速時的轉速超調量n 計算空載啟動到額定轉速的時間解： 穩態運行時，電流調節器不飽和，輸入偏差為0，=8/339=0.024穩態運行時，轉速調節器不飽和，輸入偏差為0，=10/1000=0.001 * 電磁時間常數Tl=0.012S,

36、 三相零式晶閘管整流裝置的平均失控時間TS=0.0033S, 電流反饋濾波時間常數Toi=0.0025S 電流環的小時間常數Ti= TS+Toi=0.0033+ 0.0025=0.0058S, * 根據設計要求: 穩態無靜差，電流超調量i5%, 因此可按典型型系統設計, 電流調節器選用PI型。檢查對單源電壓的抗擾性： =0.012/0.0058=6.13, 參考典型型系統的動態抗擾性能,各項指標是可以接受的.* ACR超前時間常數：i=Tl=0.012S 電流環開環增益：要求i5%時，應取KITi=0.5,因此KI=0.5/TI=0.5/0.0058=86.2 S-1 于是，ACR的比例系數為

37、: Ki= =(86.2*0.012*0.18)/(0.024*38)=0.222* 根據電流調節器原理圖，取R0=40K,則 Ri=KiR0=0.222*40=8.88K (取9K) Ci=i/Ri=0.012/9=1.3F (取1.3F) Coi=4i/R0=4*0.012/40=0.2F (取0.2F) * 電流環等效時間常數為2TI=0.0116S, 轉速反饋濾波時間常數Ton=0.015S轉速環最小時間常數Tn=2TI+Ton=0.0266S, 機電時間常數Tm=0.12S, 電動勢系數Ce=0.196V. minr,* 由于設計要求無靜差，轉速調節器必須有積分環節；又跟據動態要求，

38、空載啟動到額定轉速時的轉速超調量n5%, 應按典型型系統設計轉速環。故ASR選用PI調節器.* 按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5,則ASR的超前時間常數為n=hTn=5*0.0266=0.133SKN=169.6Kn=70.74* 由轉速調節器的原理圖可知，取R0=40K,則 Rn=Kn*R0=70.7*40=2828K (取Rn=2830K) Cn=n/Rn=0.133/2830=0.047F (取Cn=0.05F) Con=4Ton/R0=4*0.015/40=1.5F (取Con=1.5F) 計算電動機帶40%額定負載啟動到最低轉速時的轉速超調量nn%=（cmax/Cb）%

39、3;2（-Z）(nnom/n*)·(Tn/Tm)當h=5時，（cmax/Cb）%=81.2%，而 nnom=IdnomR/Ce=1.2*9.5/0.113=100.9r/min n%=81.2%*2*1.5*100.9*0.0274/(1600*0.1)=4.24%<10% 計算空載啟動到額定轉速的時間 2-15有一個轉速、電流雙閉環調速系統，主電路采用三相橋式整流電路, 已知電動機額定參數: PN555KW，UN750V，IN=760A，nN=375rmin，電動勢系數Ce=1.82V. minr, 主回路總電阻R0.14W，允許電流過載倍數=1.5, 觸發整流環節的放大倍數

40、Ks=75, 電磁時間常數Tl=0.03S, 機電時間常數Tm=0.112S, 電流反饋濾波時間常數Toi=0.002S 轉速反饋濾波時間常數Ton=0.02S. 設調節器輸入電壓U*nm=U*im=Ucm=10V, 調節器輸入回路電阻R0=40KW設計指標：穩態無靜差，電流超調量i5%,空載啟動到額定轉速時的轉速超調量n10%, 可電流調節器已按典型型系統設計，并取參數KT=0.5, 試求: 選擇轉速調節器ASR結構， 計算其參數Rn、Cn、Con， R0=40KW 計算電流環的截止頻率wc和轉速環的截止頻率wn，并考慮他們是否合理. 解: * 電流調節器已按典型型系統設計，并取參數KT=0

41、.5, 由于設計要求無靜差，轉速調節器必須有積分環節；又跟據動態要求，空載啟動到額定轉速時的轉速超調量n10%, 應按典型形系統設計轉速環。故ASR選用PI調節器.* 三相橋式晶閘管整流裝置的平均失控時間TS=0.00167S, 電流環最小時間常數Ti= TS+Toi=0.00167+0.002=0.0037S轉速環最小時間常數Tn=2TI+Ton=2*0.0037+0.02=0.0274S按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5,則ASR的超前時間常數為n=hTn=5*0.0274=0.137SKN=87.6=10/375=0.027 =10/*1.5*760)=0.009Kn=1.9* 由轉

42、速調節器的原理圖可知，取R0=40K,則 Rn=Kn*R0=1.9*40=76K (取Rn=76K) Cn=n/Rn=0.137/76=1.8F (取Cn=1.8F) Con=4Ton/R0=4*0.02/40=2F (取Con=2F) 計算電流環的截止頻率wc的計算和驗證如下： 根據設計要求: 穩態無靜差，電流超調量i5%, 因此可按典型型系統設計, 電流調節器選用PI型。檢查對單源電壓的抗擾性： =0.03/0.0037=8.1110 參考典型型系統的動態抗擾性能,各項指標是可以接受的.* ACR超前時間常數：i=Tl=0.03S, 要求i5%時，應取KITi=0.5,因此KI=0.5/T

43、I=0.5/0.0037=135.1 S-1電流環截止頻率ci=KI=135.1 1/s晶閘管裝置傳遞函數近似條件： 1/3Ts=1/(3×0.0017)=196.11/s>c,滿足近似條件。忽略反電動勢對電流環的影響的條件:ci3 3=3*17.25=53<c滿足近似條件。小時間常數近似處理條件：=180.8 S-1>c 滿足近似條件。和轉速環的截止頻率wnwc的計算和驗證如下：轉速環截止頻率為：n=KN/i=KNn=87.6*0.137=12 S-1電流環傳遞函數簡化條件：=63.7 S-1>n滿足簡化條件。轉速環小時間常數近似處理條件：=27.4>

44、n, 滿足近似條件。2-16 在一轉速、電流雙閉環V-M系統中，轉速調節器ASR、電流調節器ACR均采用PI調節器。 在此系統中, 當轉速給定信號最大值U*nm=15V, n=nN=1500rmin; 電流給定信號最大值U*im =10V, 允許最大電流Idm =30A, 電樞回路總電阻R2W, 晶閘管裝置的放大倍數Ks=30,電動機的額定電流IN=20A, 電動勢系數Ce=0.128V. minr, 現系統在U*n=5V, IdL=20A時穩定運行.求此時的穩態轉速n=?, ACR的輸出電壓UC=? 當系統在上述情況下運行時,電動機突然失磁(=0), 系統將會發生什么現象?試分析并說明. 若

45、系統能夠穩定下來,則穩定后n=?, Un=?, U*I=?, Ui=?, Id =?, UC=?, 該系統轉速環按典型型系統設計,且按Mmin準則選擇參數, 取中頻寬h=5, 轉速環小時間常數Tn=0.05, 求轉速環在跟隨給定作用下的開環傳遞函數,并計算出放大系數及各時間常數. 該系統由空載(IdL=0)突加額定負載時,電流Id和轉速n的動態過程波形是怎樣的?已知機電時間常數Tm=0.05S, 計算其最大動態降落nmax和恢復時間tv.2-17 有一轉速、電流雙閉環控制的H型雙極式PWM直流調速系統, 已知電動機參數為: PN200KW，UN48V，IN=3.7A，nN=200rmin，電樞

46、電阻Ra6.5W, 電樞回路總電阻R8W，允許電流過載倍數=2, 電動勢系數Ce=0.12V. minr, 電磁時間常數Tl=0.015S, 機電時間常數Tm=0.2S, 電流反饋濾波時間常數Toi=0.001S 轉速反饋濾波時間常數Ton=0.005S. 設調節器輸入電壓U*nm=U*im=Ucm=10V, 調節器輸入回路電阻R0=40KW, 已計算出電力晶體管D202的開關頻率f=1kHz,PWM環節的放大倍數Ks=4.8 試對該系統進行動態參數設計, 設計指標：穩態無靜差，電流超調量i5%,空載啟動到額定轉速時的轉速超調量n20%, 過渡過程時間ts0.1S問題2-18：哪些是控制系統的

47、穩態性能指標、穩定性指標和動態性能指標？ 穩態性能指標是：調速范圍D=nmax/nmin=nnom/nmin和靜差率S=nnom/n0*100% 穩定性指標：柏德圖（對數幅頻特性和對數幅頻特性）典型型系：對數幅頻特性以20dB/dec的斜率穿越零分貝線，只有保證足夠的中頻帶寬度，系統就一定是穩定的，且有足夠的穩定裕量。=90° -tg-1 cT > 45°典型型系統：對數幅頻特性以20dB/dec的斜率穿越零分貝線。=180°-180°+tg-1ct-tg-1cT=tg-1ct-tg-1cT 動態性能指標分跟隨性能指標和抗擾性能指標：跟隨性能指標

48、上升時間：在典型的階躍響應跟隨過程中，輸出量從零起第一次上升到穩態值所經過的時間（有些教材定義為10%-90%） 超調量：在典型的階躍響應跟隨過程中，輸出量超出穩態值的最大偏移量與穩態值之比。 調節時間：又稱過度過程時間原則上是系統從給定量階躍變化到輸出量完全穩定下來的時間。一般在階躍響應曲線的穩態值附近，取±5%（或±2%）的范圍作為允許誤差?？箶_性能指標： 動態降落：在系統穩定時，突加一個約定的標準的擾動量，在過度過程中引起的輸出量最大降落值?；謴蜁r間：從階躍擾動作用開始，到輸出量基本恢復穩態，距新穩態值之差進入某基準量的±5% （或±2%）范圍之內

49、所需的時間。2-19 轉速、電流雙閉環調速系統啟動過程的特點是 飽和非線性控制 、 轉速超調 和 準時間最優 。2-20、調節器的設計順序是 先內環后外環:從內環開始,逐步向外擴展 。常用的調節器設計方法有工程設計方法 、 調節器最佳整定方法 、模型系統法和 振蕩指標法。2-21、轉速、電流雙閉環調速系統中，轉速環按典型 型系統設計，抗擾能力 強 ，穩態無靜差 。2-22、轉速、電流雙閉環調速系統中，電流環按典型 型系統設計，抗擾能力 較差 ，超調 小 。2-23、在電機調速控制系統中，對于（ C ）的擾動，系統是無能為力的。A、運算放大器的參數的變化； B、電機勵磁電壓的變化；C、轉速反饋參數的變化； D、電網電壓的變化2-24 帶有比例調節器的單閉環直流調速系統，如果轉速的反饋值與給定