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类型电力拖动自控系统复习题.doc

  • 上传人:kpmy5893
  • 文档编号:7941039
  • 上传时间:2019-05-30
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    电力拖动自控系统复习题.doc
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    1、考试内容及要求第一章转速负反馈单闭环直流调速系统1反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析(1)调速系统的转速控制要求及两个稳态指标(2)晶闸管电动机系统(V-M 系统)的开环机械特性(3)转速负反馈单闭环有静差调速系统的组成、稳态结构图及其静特性(4)开环机械特性与闭环静特性的关系(5)反馈控制规律(闭环系统的基本性质)和系统稳态抗扰性能分析(6)转速负反馈单闭环调速系统的稳态参数计算2单闭环调速系统的动态结构图和动态抗扰性能分析3无静差调速系统(1) 系统无静差的实现方法(2) 无静差调速系统的组成及其特点第二章 转速、电流双闭环调速系统和调节器的工程设计方法1转速、电流双闭环调速系统(1)双闭

    2、环调速系统的组成、稳态结构图及其静特性(2)双闭环调速系统的稳态工作点及其稳态参数计算(3)双闭环调速系统的动态结构图及其动态性能分析2调节器的工程设计方法(1)典型 I、II 型系统的结构、特点及其性能指标与可调参数的关系(2)系统结构(如小惯性和大惯性环节)的近似处理(3)调节器校正及其参数选择(4)利用实际系统的动态结构图,根据典型 I、II 型系统的结构、特点和性能,选择调节器的类型及其参数电力拖动自控系统综合复习资料一、 填空题,占 201、晶闸管电动机系统中,抑制电流脉动可采取的措施是: 、和 。2、位置随动系统一般由五个部分组成,这五个部分分别是:位置传感器、电压比较放大器、 、

    3、 和减速器与负载。3、可逆 VM 系统存在环流的问题,环流可以分为静态环流和动态环流两种,静态环流由可分为 和 两种。4、双闭环调速系统中引入转速微分负反馈的作用是 。5、转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程有 、 和 三个特点。6、直流调速系统常用的可控直流电源有 、 和 。7、双闭环直流调速系统中,电流调节器主要对 产生的扰动起到抵抗作用。8、调速系统转速控制的要求主要集中在三个方面,具体为 、 和 。9、直流调速系统的主要形式是晶闸管电动机调速系统,简称为 系统。10、在闭环调速系统中,常优先考虑串联校正方案。用运算放大器实现的串联校正装置可有 、 和 三类调节器。11、常用的 H 型

    4、 PWM 变换器按控制方式分为 、 和 等。12、在闭环控制系统中,常优先考虑串联校正方案。由 调节器可构成的超前校正,提高稳定裕度和改善快速性能;由 调节器构成的滞后校正,可以保证系统的稳态精度;用 调节器构成滞后超前校正,兼具两者的优点。13、电动机的“可逆运行”包括两种情况:一种是电动机既做正转运行又做反转运行,称为 ;另一种是电动机运行时,工作在电动状态,停车时,电磁转矩反向,电机工作在回馈制动状态,称为 。二、 简答题,占 50 分1、转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程可分为哪几个阶段?其起动过程有什么特点?2、两组晶闸管反并联的可逆 V-M 系统中,什么叫做环流?静态环流可分为

    5、哪几类?分别采用何种方法来抑制?3、试分别画出采用比例放大器的转速单闭环直流调速系统的稳态结构图和动态结构图。4、调速系统常用的动态性能指标分为那几类?并写出相应的性能指标。5、双闭环直流调速系统中, 两个调节器均采用 PI 调节器。当系统带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,系统重新进入稳态后,电流调节器的输入偏差电压U i是否为零?为什么?6、双极式控制的桥式可逆 PWM 变换器的优点?7、转速闭环调速系统能够减小稳态速降的实质是什么?8、转速、电流双闭环调速系统中,电流调节器的作用?9、位置随动系统和调速系统的区别?10、试比较开环系统机械特性和闭环系统机械特性的静特性。11、某双闭环调

    6、速系统,ASR、ACR 均采用近似 PI 调节器,试问调试中怎么才能做到 Uim*=6V 时,I dm=20A;如欲使 Unm*=10V 时,n=1000r/min,应调什么参数?如发现下垂特性不够陡或工作段特性不够硬,应调什么参数?12、在转速电流双闭环调速系统的设计过程中,为什么通常将内环设计成典型 I 型系统,而将外环设计成典型 II 型系统?13、试比较串联校正中常用的三种方法的优缺点。14、在他励直流电动机调速系统中,何为“恒转矩调速方式”和“恒功率调速方式”?15、直流斩波器有哪几种控制方式?16、转速、电流双闭环调速系统中,转速调节器的作用?17、试画出双闭环直流调速系统的稳态结

    7、构图。18、试画出桥式可逆 PWM 变换器的主电路图。三、 计算题,占 30 分1、有一 VM 调速系统,电动机参数为Pnom=2.5kw、U nom220V、I nom15A、n nom=1500rmin、R a=2,整流装置内阻Rrec=1,触发整流环节的放大系数 Ks=30,要求调速范围 D=20,转差率 s=10%。试求:(1)计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。(2)调整该系统,使 时转速 n=1000r/min,此时转速反馈系数应为多少?VUn20*(3)若改用电压负反馈,放大器的放大系数为 8.79,最大给定电压为 30V,在静差率为 s=30时最多能够得到多大的调

    8、速范围?2、转速、电流双闭环直流调速系统中, 两个调节器均采用 PI 调节器。转速给定信号最大值 Unm*=15V 时, n=nN=1500r/min;电流给定信号最大值 Uim*=10V 时,允许最大电流 Idm=35A,电枢回路总电阻 R=3,晶闸管装置放大倍数 KS=35,现系统在额定电流 Idl=25A 运行。某时刻电机突然失磁,若系统能重新稳定,则稳定后n=?U i*=?I d=?U c=?3、有一个 VM 调速系统,电机参数为:Pn=10KW,U n=220V,I n=55A,n n=1000r/min,电枢电阻 。若采用开环控制系1.0aR统,只考虑电枢电阻引起的转速降。(1)要

    9、使静差率 S=0.1,求系统的调速范围 D。(2)要使调速范围 D=2,其允许的静差率 S 为多少?(3)若要求调速范围 D=10,静差率 S=0.05,则允许的转速降为多少?4、被控对象的传递函数为 )1sT()1s(TK)s(W4321obj 式中,K 12;T 10.4s;T 20.08s;T 30.015s;T 40.005s。要求阶跃输入时系统的超调量 %5%。试分别用 PI 和 PID 调节器校正成典型系统,并设计各调节器参数并计算调节时间ts。5、有一个 VM 调速系统,电机参数为:Pn=2.8kW,U n=220V,I n=15.6A,n n=1500r/min,电枢电阻 Ra

    10、=1.5,电源内阻Rn=1,K s=37。(1)开环工作时,试计算 D=30 时 s 的值。(2)当 D=30、s=10%时,计算系统允许的稳态速降。(3)如为转速负反馈有静差调速系统,要求 D=30、s=10%,在 Un*=10V 时,使电动机在额定点工作,计算放大器放大系数 Kp 和转速反馈系数 。6、已知 R= 1.0 , Ks = 44, Ce=0.1925Vmin/r,系统运动部分的飞轮惯量 GD2 = 10Nm2。根据稳态性能指标 D =10, s0.05 计算,系统的开环放大系数应有 K53.3。试判别这个系统的稳定性。参考答案:一、 填空题1、增加整流电路相数、采用多重化技术、

    11、设置平波电抗器。2、电力电子变换器、伺服电机。3、直流平均环流、瞬时脉动环流。4、抑制转速超调。5、饱和非线性控制、转速超调、准时间最优控制。6、旋转变流机组(G-M 系统) 、静止可控整流器(V-M 系统) 、直流斩波器或脉宽调制变换器。7、电网电压波动。8、调速、稳速、加减速。9、VM 系统。10、比例微分、比例积分、比例积分微分。11、双极式、单极式、受限单极式。12、比例微分、比例积分、比例积分微分。13、转速可逆、状态可逆。二、 简答题1、电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段饱和非线性控制、转速超调、准时间最优控制。2、不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流称为环流;直流

    12、平均环流和瞬时脉动环流两种;直流平均环流可通过 = 配合控制抑制;瞬时脉动环流可通过串接环流电抗器抑制。3、 稳态结构图动态结构图4、跟随性能指标:上升时间、超调量、调节时间;抗扰性能指标:动态降落、恢复时间。5、 ;转速反馈断线,ASR 饱和,输出限幅值 ;系统再次nomiii IU*,0 *imU稳定后,由于带额定负载,最终运行在 上,所以电流调节器的输入偏差电压 。no 0i6、电流一定连续;可使电动机在四象限中运行;电机停止时有微振电流,能消除静摩擦死区;低速平稳性好,调速范围可达 1:20000 左右;低速时,每个晶体管的驱动脉冲仍较宽,有利于保证晶体管可靠导通。7、自动调节作用;随

    13、负载变化改变电枢电压以补偿回路电阻压降的变化。8、作为内环的调节器,在外环转速的调节过程中,它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压(即外环调节器的输出量)变化。对电网电压的波动起及时抗扰的作用。在转速动态过程中,保证获得电机允许的最大电流,从而加快动态过程。当电机过载甚至堵转时,限制电枢电流的最大值,起快速的自动保护作用。一旦故障消失,系统立即自动恢复正常。9、位置随动系统要求输出跟随给定变化,强调快速跟随性能;调速系统保证稳定和抵抗扰动,强调抗扰性。10、闭环系统静特性比开环系统机械特性硬得多。如果比较同一 no的开环和闭环系统,则闭环系统的静差率要小得多。当要求的静差率一定时,闭环系统可以大大

    14、提高调速范围。闭环调速系统要增加运算放大器。11、调节电流调节器和转速调节器中的反馈系数。比例积分环节中的放大系数。12、电流调节器整定成 I 型系统,主要是考虑 I 型系统的超调量小,跟随性能好,在一定的条件下其抗扰性能是可以容许的。转速调节器整定成 II 型系统,主要是考虑抗扰性能。13、PD,超前校正,提高稳定裕度,快速性好,稳态精度差;PI,滞后校正,保证稳态精度,限制快速性;PID,滞后-超前校正,集中 PI 和 PD 优点,但实现与调试复杂。14、按照电力拖动原理,在不同转速下长期运行时,为了充分利用电机,都应使电枢电流达到其额定值恒转矩调速方式:由于电磁转矩 ,在调压调速范围内,

    15、因为励磁磁通不变,IKTm容许的转矩也不变。恒功率调速方式:在弱磁调速范围内,转速越高,磁通越弱,容许的转矩不得不减少,转矩与转速的乘积则不变,即容许功率不变。15、PWM、PFM 和两点式控制。16、转速调节器是调速系统的主导调节器,它使转速 n 很快地跟随给定电压变化,稳态时可减小转速误差,如果采用 PI 调节器,则可实现无静差。对负载变化起抗扰作用。其输出限幅值决定电机允许的最大电流。Ks 1/CeU*n UcIdE nUd0Un+ +-ASR+U*i -IdRRACR-Ui UPE17、18、三、 计算题1、解:(1)电动机的 Ce: rmin/V127.052nRIUoma 开环系统

    16、稳态压降 i/r3.4.)(1C)(Inercaeomp 调速要求允许的稳态压降 in/r.8)10(25)s1(Dnomocl (2) 时 n=1000r/min,转速反馈系数 V0U*n rmi/V02.i/U*n+UsUg4M+- Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2 VT4VT3A B(3)电压负反馈调速系统稳态特性方程为 nomeanoerce*nsp ICRI)K1()(CU式中: ,其中电压反馈系数 spK364.02nom*no所以: 97.35164.0379.8采用负电压反馈后调速系统的稳态速降为min/r42.39in/r1527.09.35127.0I

    17、CR)K(nnomeaerc ,即系统最多能达到的调速范围为 2.7。 ).(4.39)s1(nDom2、解: n=0;U i*=10V ;I d=35A; V=3V。35cdKRIU3、解: rVRCnae min214.01520in/6.4.5rIean 34.)10(.2.)1(sDn 049.6250.)( nnnD 26.5)0.1()(sD4、用 PI 调节器校正时,调节器传递函数为 s1K)s(WpiPI取 ,并将 T2、T 3、T 4看成小时间常数,令s4.0T1 s1.05.01.8.则按典型 I 型系统校正时系统开环传递函数为)1Ts(Ks)s(W1pi 同样,取 ,则T

    18、21Kpi .024K1pi 调节时间: s6.06ts用 PID 调节器校正时,其传递函数为 s)1()(W21PID取 , ,令s4.0T1s08.T2 s02.5.0.T43则按典型 I 型系统校正时系统开环传递函数为 )1s(Ks1)(同样,取 ,则T21K 08.2.1调节时间: 。 s2.0.6ts5、解: 13.156naRIUCe7.293.0)(eaopI 86.07293150.)1( nopnnopDsD mi/6.)10(35)(rscl ,开环放大系数为 Vin/67.150 5.21clopnK另 9.27306.152sepespKCK6、解:首先应确定主电路的电感值,用以计算电磁时间常数 mind293.0IULV 8.1232l mH 73.16%058.2693.L取 L= 17mH = 0.017H电磁时间常数 机电时间常数三相桥式整流电路,滞后时间常数Ts = 0.00167 s稳定条件稳态调速性能指标要求 K 53.3 ,因此闭环系统不稳定。s 017RLTl s 075.92.3925.375me2 CGD4.90167.)(075.)( 2s2m Tl

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