第二章
1、数字控制系统的被测转速由为变为人时，引起测量计数值改变了
一个字，则测速装置的分辩率定义为Q =小-〃2。要使系统控制精度 越高，则（B ） o
A.Q越大 B. Q越小 C.勺越大 D.小越小
2、根据Shannon采样定理，采样频率九，”应不小于信号最高频率
人的（B ）倍。
A. 0.1
B. 2
C. 5
D. 10
3、采样后得到的离散信号本质上是（A ）信号，还须经过数字
量化，即用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将 它转换成数字信号，称为数字化。
A.模拟 B.数字 C.开关 D.采样 4、PI调节器是拖动控制系统中最常用的一种控制器，在微机数字控 制系统中，当采样频率足够高时，可以先按模拟系统的设计方法设计 调节器，然后再离散化，就可以得到数字控制器的算法， 这就是
（D ）调节器的数字化。
A.数字 B.自动 C.离散 D.模拟 5、在微机控制系统中，当采样频率足够高时，先按模拟系统的设计
方法设计调节器，然后再离散化，得到数字控制器的算法，这就是 （模拟调节器）的数字化。
6、图2-1绘出了比例积分调节器的输入输出动态过程，PI调节器的
输出电压0,有快速响应性能和消除调速系统的（静差）。
7、数字PI调节器有位置式和增量式两种算法，下式表述的是差分方
程为（位置式）算法。
M(k)= K -g + KTm*(k)+"j(k-1)
8、图2-2为转速反馈控制直流调速系统的动态结构框图，请在上面
画出直流电机的模型
9、比例控制的闭环直流调速系统具有被调量有静差、抵抗扰动、服 从给定以及精度依赖于给定和反馈检测精度的三个基本特征。
（ ）2-P31
10、图2-3表示的是额定励磁下交（直）流电动机的动态结构图。
（ ）2-P28
图2-3
差率”。
11、调速系统的两个动态（稳态）性能指标是“调速范围”和“静
F )2-P21
12、由下式可知，一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满
足所需要静差率的转速可调范围。=
△几V（1 - S）
T ) 2-P23
第三章
1、直流电机的转矩与电枢电流（ B ）,控制电流就能控制转 矩，因此，把直流双闭环调速系统转速调节器的输出信号当作电流给 定信号，也就是转矩给定信号。
A.成反比 B.成正比 C.相关 D.相等 2、在双闭环直流调速系统，当ASR不饱和时，转速环（A ）, 整个系统是一个无静差调速系统，而电流内环表现为电流随动系统。 A.闭环 B.开环 C.恒值 D.变量
3、为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采 用（B ）调节器，构成双闭环直流调速系统。
A.P
B. PI
C. PD
D. PID
4、
A. P>pBin
B. p
Q=0.07Vmin/r (^10V/nN)
设计分析：绘出电流超调量。三0%、和。w 16. 3%的电流输出状态波形。
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1. (11.7)2. (l/(0.002s+l)) 3. (1.013)4. (40/(0.00167s+l))
按题目无超调的波形图(Kp=0.25 ,1/t=3)
5. (2/(0.03s+l)) 6.(0.5/0.18s) 7. (1/0.132)8. (134.5)
9. (33.767)10. (0. 05/(0. 002s+l))11. (0. 007/(0. 01s+l))
转速环满载高速起动的波形图(在负载电流IdL⑸的输入端加上负载
电流)
4、根据所给的转速负反馈闭环调速系统参数，填写接线图相应的参
数，并画出要求的波形图。
1. 直流电动机• 次走电压 -220- ~
X5走电诲工但- 55^4**
853^7华专3更 广3 = lOOOzv* mill •, 电动机电纱基线 U. = r
2、・6 削宣整浓然St锚田电沃 F注. 限量的放大承" X，=4*
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3 , 电车区回8&怎、电阻 /? = 1 O £-2 ~
屯小区回昆答电国工时『句 *31?攵 2T - Q.QOJLG7行 ~
电力拉动券纽机电时问率或 〃 =0.075^ ~
4 、 钙速皮塞必 6 = 0.01^-111111 々 ~
5 .又寸反旃―^诙时的/合走电氏 。.一 1QX
6、PI调节器的值暂定为Kp=0.25 ,1%=3
1- ( 0.56 ) 2. (44/(0.00167S+l)) 3. (l/(0.00167S+l)) 4. (1/0.075S)
5. (1/0.192)6. (11.43)7. (0.01)
7、根据所给的转速环直流调速系统参数，填写接线图相应的参数, 并画出要求的波形图。
宜帆电动机，220V, 136A, 1460r/minF Ce=O. 1 32Vmin/r, 尢许过载倍湫狐=1.5…
品闸管装置放大系数,Ks=40i ”
电枢回咯总电晅，R=0.5G； “
时间常数；Ti=0.03s. Ttn=0.18si [
电流反馈系数.P=0.05V/A《p】OW71.5IL<0、a=0.07Vmin/r C^lOV/nll）
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1- (11.7)2. (l/(0.002s+l)) 3, (L013)4. (40/(0.00167s+l))
5. (2/(0.03s+l)) 6・(0.570.18s) 7. (1/0.132)8. (134.5) 9. (33.767)10. (0. 05/(0. 002s+l) ) 11. (0. 007/(0. 01s+l))
转速环满载高速起动的波形图（把负载电流设置为136,满载起动）
8、根据所给的转速负反馈闭环调速系统参数，填写接线图相应的参 数，并画出要求的波形图。
1，直流电动机，额定电压Uz = 22。， ~
额定电沆= 55-4
额定转速 = lOOOr/iiiiii ~
电动机电势系数q =0.192町iiMiiv" r
2 .晶间管整流装宅输出电沆可逆，装置的放大系数 1三=4所 滞后时「同常数工=0.001(57与 "
3 . 电4区回路总电阻 R= 1.OC ~
电柢回路电隘时间常嫩T[ = O.OO167s 〃
电力拖动系统机电时间举数 事” =0075s “
4 .转速反馈系数 “ =0.01 k— iiiim 〃 ~
5、对应额定转速时的给定电压=10次
6. P工洞节器的直暂定为Kp=0.56 .l/r=11.4”
G*r»2
L ( 0.56 ) 2. (44/(0.00167S+l)) 3. (l/(0.00167S+l)) 4. (1/0.075S) 5. (1/0.192)6. (11.43)7. (0.01)
按题目要求画出波形图(Kp=0.56,l/T=lL43)
9、 根据所给的电流环直流调速系统参数，填写接线图相应的参
数，并画出要求的波形图。
1、直流电动机；220% 136A, 1460r/mm, Ce=O, 132Vmin/r,允许过载倍数入=13.
2、
3、
4、
5、
晶闸管装置放大系数；Ks=40；
电枢回路总电阻，R=0.5R; a
时间常数：Ti=0.03s, Tm=0.18s； 口
电流反馈系数：P=0.05V/A (^10VH:5ItO^ a=0.07Vmin/r (^10V/nN)
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参考表
设计要求：设计电流调节器，要求电流超调量，，区《5%
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5. (0.5/0.18S)6. (33.767)7. (0.05/(0.002s+l))
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计算题
1、一台三相鼠笼异步电动机的铭牌数据为:
定电压Un = 380V ,额
定转速〃N=960r/min,额定频率九=50Hz ,定子绕组为Y联接。
由实验测得定子电阻段 = 0.35Q,定子漏感4 = 0.006H,定子绕组产
生气隙主磁通的等效电感L,”=0.26H,转子电阻R =0.5Q,转子漏
感乙,=0.007H,转子参数已折算到定子侧，忽略铁芯损耗。画出调
压调速在;八和;八时的机械特性,计算临界转差率和临界转矩 小，分析气隙磁通的变化，在额定电流下的电磁转矩，分析在恒转 矩负载和风机类负载两种情况下，调压调速的稳定运行范围。
解:
定子相电压改变，临界转差率不变，即
= 0.122
,二厂 — l
"J发+0也 + 与 V0.352 +(100/r)2x (0.006+ 0.007)2
I 155.83 = 38.96（2V-min）
当调压至;4时，临界转矩.4-4
4 4
1 心=一〃皿二—x 155.83 = 69.26（仍 min）
当调压至时，临界转矩加 9 - 9
0户 5
气隙磁通： 4.44.仆/必随定子电压的降低而减小。
2、有一转速、电流双闭环直流调速系统，主电路采用三相桥式整
流电路。已知电动机参数为：PN =500kW, UN =750y /1v=760A ,
nN =380r/ min,
电动势系数G=l.82V-min/r ,电枢回路总电阻R =
0.140,允许电流过载倍数入=L5,触发整流环节的放大倍数K,=
电磁时间常数0.031s ,机电时间常数晨
=0.112s ,电流反
馈滤波时间常数乙=0.002s,转速反馈滤波时间常数&= 0.02so设
调节器输入输出电压。，=u； =U〃〃,=iov ,调节器输入电阻此= 40k Q o
设计指标：稳态无静差，电流超调量5% ,空载起动到额定 转速时的转速超调量10%o电流调节器已按典型I型系统设 计，并取参数KT = 0.5。
(1)选择转速调节器结构，并计算其参数。
(2)计算电流环的截止频率和转速环的截止频率An ,并考 虑它们是否合理？ 解：三相桥式整流电流的平均失控时间7丁。00*。电流环小时间常 数之和T/.+TLOg,s ,要求电流超调量。户5%,应取 KIm = 05,因此K产..I/。
(1)电流环等效时间常数1/K,=0.0074s；
转速环小时间常数7立=। / K, +兀”=。⑨74 + 0.02 = 0.0274 s
电流反馈系数
0.0088(V/A)
转速反馈系数 a =工£ =业=0.0263(V •min/r)
Hn 380
选择转速调节器结构，其传递函数为
K (r 5 + 1)
3="二
按跟随和扰动性能都比较好的原则，取h=5,则ASR的超前时间常 数为
7 = h 7% = 5 X 0.0274 = 0.137s
转速环开环增益
2/?Ti 2x5葭0.0274,
= 159.84$ 一
可得ASR的比例系数为
(h + l)0C、Tm 6x0.0088x1.82x0.112
A 〃 211 aR r 2x5x 0.0263 x0.14x 0.0274
取调节器输入电阻区产40”。，则
R = K“R° = 10-67 x 40 = 426.8m ,取 427kQ
C = a = ：^^ = 3.21xl0-'(E) = ().32.
R 427x10 ,取 0.3211F
“晋:端卬仙口"取2小 (2)电流环的截止频率0，= K/ = 1351s,
转速环的截止频率Kn北=159.84x 0.137a21.9
校验近似条件
1)校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件
37?" 3x0.0017
满足近似条件;
校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件
3 = 31 ) R 50.91( f1) < ①
忆.A-O.112XO,O31 3满足近似条件;
校验电流环小时间常数近似条件 :展H扁焉6r满足近似条件;
校验电流环传递函数近似条件
总先急»63.5＞公“
校验转速环小时间常数近似条件
1 |Kl=1 2
3,/「31 0.02
27 A（S^）＞（Vcn
,满足近似条件;
校验转速超调量
n
@_z)务工^
KI T m
760x0.14
I 0*7 0 0274
= 2x0.812x(1.5-0)x―—x二一二0.092<10%
380 0.112
满足设计要求。
3、有一转速、电流双闭环直流调速系统，主电路采用三相桥式整流
电路。已知电动机参数为：PN =500kW, UN =750V, IN =760A , nN =375r/ min,电动势系数Q=L82V・min/r ,电枢回路总电阻R = 0.14H,允许电流过载倍数入=1.5,触发整流环节的放大倍数（= 75 ,电磁时间常数q=0.031s ,机电时间常数乙=0.112s ,电流反 馈滤波时间常数2= 0.002s,转速反馈滤波时间常数& = 0.02so设
调节器输入输出电压u： =U〃,“T°v，调节器输入电阻此=
40k Qo
设计指标：稳态无静差，电流超调量6 W 5% ,空载起动到额定 转速时的转速超调量10%。电流调节器已按典型I型系统设 计，并取参数KT = 0.5。
(1)选择转速调节器结构，并计算其参数。
(2)计算电流环的截止频率以i和转速环的截止频率,并考 虑它们是否合理？
4、一台三相鼠笼异步电动机的转子参数己折算到定子侧，忽略铁芯
损耗。画出异步电动机T形等效电路和简化电路。
解：异步电动机T形等效电路：
异步电动机简化电路:
5、有一转速、电流双闭环直流调速系统，主电路采用三相桥式整流 电路。已知电动机参数为：PN =500kW, UN =750V, IN =750A ,
nN =375r/ min,电动势系数C,=L82V・min/r ,电枢回路总电阻R = 0.14H,允许电流过载倍数入=1.5,触发整流环节的放大倍数给= 75 ,电磁时间常数(=0.031s ,机电时间常数乙=0.112s ,电流反
馈滤波时间常数兀=0.002s,转速反馈滤波时间常数& = 0.02so设 调节器输入输出电压。二=u： =U,”〃=iov，调节器输入电阻此= 40k Qo
设计指标：稳态无静差，电流超调量5% ,空载起动到额定 转速时的转速超调量bn W 10%o电流调节器已按典型I型系统设 计，并取参数KT = 0.5。
(1)选择转速调节器结构，并计算其参数。
(2)计算电流环的截止频率和转速环的截止频率,并考 虑它们是否合理？ 解：三相桥式整流电流的平均失控时间丁产。00。。电流环小时间常 数之和TLTs + TbOg’s ,要求电流超调量。"5%,应取 KiTn = 05,因此 K 产 135.1/。
(1)电流环等效时间常数1/K/=o.oo74s；
转速环小时间常数" K +rJ。・助4 + 0.02 = 0.0274 s
电流反馈系数
10
1.5x750
X 0.0089(V / A)
转速反馈系数
a _ Ui _ 10
人 375
=0.0276(V •min/ r)
选择转速调节器结构，其传递函数为
K(T s + D w..^=--s
按跟随和扰动性能都比较好的原则，取h=5,则ASR的超前时间
常数为
了“ = h = 5 x 0.0274 = 0.137s
转速环开环增益
h+\
26TL 2x52xQ.O2742
= 159.84$ -
可得ASR的比例系数为
_(h + DQCTm_ 6x0.0089x1.82x0.112 1八二
K U.OJ
八 〃 2人 aR 2x5x 0.0267 x0.14x 0.0274
取调节器输入电阻尺小加④，则
R = K〃R)= l°・63x 40 = 425.20,取 425k Q
C=^ = = 3,22x1 °%)=0322"
Rn 425x10 ,取 0.32 PF
遍—必取2小
(2)电流环的截止频率。产K/ = 13"s;
转速环的截止频率①：Kn北=159.84X 0.137 = 21.9
校验近似条件
1)校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件
= 六
37、 3x0.0017
196.1( c I) > /y
' 满足近似条件;
校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件
—1—=3
TT
校验电流环传递函数近似条件
校验转速环小时间常数近似条件
校验转速超调量
27.4(/) ＞公“
,满足近似条件;
△
n
» 50.91( c *) < /y
0.112x0.031 1,满足近似条件;
校验电流环小时间常数近似条件
x 180.8( c ,) > zy
满足近似条件;
750x0.14
I 09 o 0274
= 2x0.812x(1.5-0)x一国一x- « 0.092 <10%
375 0.112
满足设计要求。
6、两电平PWM逆变器主回路，采用双极性调制时，用“1 ”表示上 桥臂开通,” 0 “表示上桥臂关断，共有几种开关状态，写出其开关函 数。根据开关状态写出其电压矢量表达式，画出空间电压矢量图。
序号
开关状态
开关代码
1
Vl^VTj VT2
100
2
VTi VT2VT3
IIO
2
Vl 2 VT3 VT4
010
4
VTiVT4VT5
Oil
5
VT,VTsVT.
001
6
VTsVTgVT]
101
7
VTiVTSVTs
111
8
VT2VT4VT6
000
s.
Sb
Sc
w.
%
4
0
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0
一
一
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一匹 2
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0
7、有一转速、电流双闭环直流调速系统，主电路采用三相桥式整流 电路。已知电动机参数为：PN =500kW, UN =750V, IN =760A ,
=375r/min,电动势系数C,=l. 82V min/r ＞电枢回路总电阻口 二 0. 14Q,允许电流过载倍数人二1.5,触发整流环节的放大倍数K产 75 ,电磁时间常数7产0. 031s ,机电时间常数乙=0.112s ,电 流反馈滤波时间常数心产0. 002s,转速反馈滤波时间常数［,“ 二
0. 02so设调节器输入输出电压。二尸U：m =U.“W，调节器输入 电阻此二40k Qo
设计指标：稳态无静差，电流超调量//5% ,空载起动到额定转
速时的转速超调量0nW 10%o电流调节器已按典型I型系统设计, 并取参数KT = 0.5o
(1)选择转速调节器结构，并计算其参数。
(2)计算电流环的截止频率4i和转速环的截止频率An，并考 虑它们是否合理？
解：三相桥式整流电流的平均失控时间电流环小时间常 数之和八，二丁产兀一壮0^^ ,要求电流超调量。“5%,应取 K/T口 = 0% 因此 K 产..Is 二
(1)电流环等效时间常数l/K,=o. 0074s；
转速环小时间常数7立="K, +兀〃=74 + 0.02 = 0.0274 s
电流反馈系数
p = = --- X 0.0088(V / A)
4/、1.5x760
■
a = —H,n -
n
转速反馈系数
? = 0.0276 (V • nin/ r) 3^7
选择转速调节器结构，其传递函数为
WM)=
KG+1)
TnS
按跟随和扰动性能都比较好的原则，取h=5,则ASR的超前时间常
数为
了 = h T%=5x 0.0274 = 0.137s
转速环开环增益
2〃T£ 2x52x0.02742
=159.84 5
可得ASR的比例系数为
_(/? + l)PC7〃_ 6x0.0088x1.82x0.112
K - - 弓 ]
A ” 2/1 aRT2 2x5x 0.0267 xO. 15x0.0274
取调节器输入电阻尺。=必④，则
Rn = Kk Ro = 9.81 X 40 = 392 .4AQ ,取 392k Q
C = * 7^73 = 3・26X10- (^)= °326"
Rn 420x10 ,取 0.3311 F
2,取2m
(2)电流环的截止频率。，= K/ = 1351s，
转速环的截止频率Kn北=159.84 X 0.137 = 21.9
校验近似条件
1)校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件
= X
37、 3x0.0017
196.1(/) ＞如
,满足近似条件;
—!—=3 TT
校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件
x 50.91( c ,) < zn
0.112x0.031 \满足近似条件;
3 V 0.0017x0.002
校验电流环小时间常数近似条件
180.8( c !) > zy
, 满足近似条件;
校验电流环传递函数近似条件
村部》63.7（C
校验转速环小时间常数近似条件
校验转速超调量
27.4( y 1) > zy
;满足近似条件;
n
△几,
(4—z)△”［包 n Tm
760x0.15
i Q9 0 0274
= 2x0.812x(1.5-0)x——x - =0.0996
