自动控制系统题集

1) 生产工艺要求与控制系统转速降之间的关系

?nCL?2) 单闭环调速控制系统的抗干扰能力 原理图如下所示（P76图2－20）

?nop1?K??n要求

对于如图2-21所示单闭环调速控制系统动态结构图根据抑制定理可得如下结论：

图2-21 单闭环调速控制系统动态结构图

当KS、IdL 、R、Ce发生变化时，闭环系统对它们的变化也有抑制能力；当Un、?发生变化时，闭环系统对它的也变化没有抑制能力。

* 无论调速控制系统是否满足生产工艺要求都要引转速负反馈。 3) 单闭环调速控制系统的限流保护方法

限流保护设计思想：仅当电枢电流超过最大允许值时，电流反馈才能起作用，正常工作时不起作用。

4) 控制系统的稳定条件及校正

动态校正思想：动态时放大倍数自动变小，稳态时放大倍数自动变大。 5) 系统的稳态参数计算（静态参数计算） 熟练掌握反馈系数α的确定方法：

*UnK??*1?K(n??ncl)*精确公式

??Un*n近似公式3、电压负反馈电流补偿控制的调速系统

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1) 电压负反馈调速系统

* 因为引电压负反馈的目的是代替测速反馈，所以在实际引电压负反馈时，应尽可能的在靠近电动机电枢的两端引出电压反馈。如图2-3-1

* 电压负反馈调速控制系统是一个自然稳定性系统。也就是说，

KP选择多么大的数值都不影响控

制系统的稳定性。

* 电压负反馈调速控制系统的闭环转速降?nsy的最小值极限是

图2-3-1 电压负反馈调速控制系统原理图

KP??Lim?nsy?Ra?Id Ce2) 电流正反馈和补偿控制规律

带电流正反馈的电压负反馈调速系统的原理图如图2-3-2所示。

图2-3-2 带电流正反馈的电压负反馈调速控制系统原理图

* 引电流正反馈的目的是为了抵消电压环不能抑制的那部分转速降。

* 补偿控制与反馈控制的根本区别在于反馈控制对于环内的参数元件发生变化具有抑制作用；补偿控制对于环内的参数元件发生变化不但无有抑制作用而且具有增强这种干扰作用。

3) 电流补偿控制调速系统的数学模型和稳定条件

* 当Δn＝0时（全补偿情况），带电流正反馈的电压负反馈调速系统是一个临界稳定系统；当Δn＞0时（欠补偿情况），带电流正反馈的电压负反馈调速系统是一个稳定系统；当Δn＜0时（过补偿情况），带电流正反馈的电压负反馈调速系统不是一个稳定系统。

* 由于电流正反馈的存在，尽管可以满足任意小的生产工艺要求，但是控制系统的抗干扰能力降低，导致带电流正反馈的电压负反馈调速系统不能完全取代转速负反馈调速系统。

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4、Simulink建模与仿真技术

* 了解仿真参数的设置重要性，学会使用解法设置(Solver)页

* 了解仿真速度的控制方法，掌握用示波器的采样时间控制实际用时的方法。

常用设置技巧：改变示波器的采样时间控制实际用时的快慢，采样时间越小，实际用时越长；采样时间越大，实际用时越短。但是采样时间过大，波形容易失真。

5、 PID调节器的控制规律分析

PID控制的最大优点是：不需要了解被控对象的精确数学模型，以靠在线修改PID调节器的参数就能使控制系统性能达到生产工艺的要求。 1) 比例调节器的时域表达式和控制规律

当输入偏差ΔU发生变化时，输出会立即产生响应，无滞后现象。但是，稳定运行时偏差ΔU不能为零(如果为零输出也为零)，造成控制系统不能消除被反馈的物理量的稳态误差。

2) 积分调节器的时域表达式和控制规律

积分调节器的“I”越大，输出的斜坡度越大；比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史，当输入ΔUn瞬时为“0”时，输出Uct不一定为“０”；当输入ΔUn发生阶跃时，输出不会立即产生响应，只能随着时间的增长逐渐增大。有滞后现象，没有早期的修正能力，能消除被反馈的物理量的稳态误差。

3) 比例积分调节器的时域表达式和控制规律

比例部分能迅速产生输出响应，积分部分则最终能消除被反馈的物理量的稳态误差。但是没有早期的修正能力。

二、试题解析

1、在Simulink仿真模型中，为什么无论何种组合都应该有输出显示模块？ 2、在Simulink仿真模型中，改变示波器的采样时间能控制实际用时的快慢吗？ 3、试分析图2-1所示是两种用电压负反馈近似代替转速负反馈控制的电路。哪一种是

图2-1

正确的？

4、已知某双闭环可逆调速系统的仿真实验电路的仿真结果如图4-1(A)所示，将该仿真实验电路中的一个模块参数修改后，出现的仿真结果如图4-1(B)所示。试分析可能修改的什么参数？

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图4-1

答：图4-1(B) 是修改ASR的正向输出限幅值所出现的仿真结果。

5、已知某双闭环可逆调速系统的仿真实验电路的仿真结果如图5-1(A)所示，将该仿真实验电路中的一个模块参数修改后，出现的仿真结果如图5-1(B)所示。对此有如下结论：

图5-1

A) 图5-1(B) 是仿真电网电压波动，出现的仿真结果。 ( ) B) 图5-1(B) 是仿真转速给定电压突然增大，出现的仿真结果。( ) C) 图5-1(B) 是仿真负载电流突然增大，出现的仿真结果。 ( ) D) 图5-1(B) 是仿真负载电流突然减少，出现的仿真结果。( ) 试选择正确的结论。

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