自动控制系统

答案

一、填空题

1、改变电枢电压、电枢串电阻、弱磁调速 2、积分 3、内、外 4、瞬时脉动 5、电枢、励磁 6、快速性、无静差 7、PI、嵌套(串级)

8、被调量的偏差、纠正偏差 二、问答题 1、答：

（1）静态环流。两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类： a、直流平均环流：由晶闸管装置输出的直流平均电压差所产生的环流。

b、瞬时脉动环流：两组晶闸管输出的直流平均电压差虽然为0，但因为电压波形不同，存在瞬时的电压差，仍会产生脉动的环流。

（2）动态环流。仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。 2、答：

调速系统给定量通常为恒值，要求系统维持恒速，所以抗扰性能成为其主要性能指标。

对随动系统而言，给定量通常是变化的，要求输出准确跟踪。因而跟随性能成为它的主要目标。 3、答：

转速调节器的作用：

（1）使转速跟随给定电压变化，稳态运行无静差。

（2）在负载变化(给定电压变化或产生扰动)而出现转速偏差时，则靠ASR的调节起抗扰作用。

（3）当转速出现较大偏差时，ASR的输出限幅值决定了允许的最大电流，作用于ACR以获得较快的动态响应。

电流调节器的作用

（1）对电网电压的波动起及时的抗扰作用，几乎不对转速产生影响。

（2）在起动时，由于ASR饱和，电流调节器获得允许的最大电流，使过渡过程加快，实现了快速起动。 （3）在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压变化。

（4）在电动机过载甚至堵转时，一方面限制了过大的电流起到快速的保护作用；另一方面，使转速迅速下降，实现了很陡的下垂特性。 4、答：

（1）主电路简单，需用的电力电子器件少；

（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。 （3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右。

（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。

（5）电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。

（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 5、答：

（1）调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。

（2）静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落于理想空载转速之比，称作静差率。

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6、答：

张力控制系统，其基本组成部分仍然是电流转速双闭环直流调速系统。在其外增加了一个张力负反馈环节，组成了一个三环系统。系统的动态性能指标，仍可通过直流调速系统的工程设计方法来达到。要实现张力的闭环控制，要对张力进行检测，使其从一个非电量转变为电量。 三、计算题 1、解：

Dnmax1500nNS15002%10则n3.06r/min nmin150D(1S)10(12%)nopnclK1则K100131.7 3.062、解：

K115;K230;K1ncl1;K2ncl2

同样负载扰动的条件下Δn与开环放大倍数加1成反比

（K11）（/K21）ncl2/ncl1ncl2 K11151ncl184r/minK21301同样静差率的条件下调速范围与开环放大倍数加1成正比

（K11）（/K21）Dcl1/Dcl2 Dcl2K213011.94Dcl1K111513、解：

校正成典型I型系统，调节器传递函数为Wpi(s)校正后系统的开环传递函数为

Ki sW(s)Wpi(s)Wobj(s)取 KKiK1

KiK1

s(s1)5%，KT0.5 T0.01s

KKi0.550 0.01K505 K110W(s)50

s(0.01s1)第 2 页（ 共 3 页）

4、解： （1）CeUNINRa22015.61.50.131Vmin/r

nN1500nopRIdN15.6(11.5)297.7r/min Ce0.131sn297.785.61% n0min50297.7（2）nclnNS1500*0.15.56r/min

D(1S)30(10.1)（3）Knopncl1297.7152.54 5.56因为nRId

Ce(1K)Ce(1K)*KpKsUnKpKS1055.63

K0.00652

KpKS/CeKpK52.5430.16(取30）

KS/Ce0.00652*35/0.131（4）改为电压负反馈有静差调速系统 闭环转速降落为：

nclINRrecIR15.6115.61.5Na2.224178.6180.825rmin

Ce(1K)Ce0.131(152.54)0.132当调速D范围不变时静差率为：

sclDnN30180.8100%78.35%

nNDnN150030180.8显然比速度反馈系统在调速范围不变的情况下静差率大的多，但比无反馈系统静差率小了

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