《电力拖动自动控制系统》答案（全）

2-9在转速、电流双闭环调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因使电动机励磁电源电压突然下降一半,系统工作情况将会如何变化？写出Ui*、Uc、Ud0、Id及n在系统重新进入稳定后的表达式。 答：当磁通下降一半时?'??2

但电动机拖动恒转矩负载运行所以Id'?2Id

Ui??Id?2?Id

*'Uc?UdoKs?Ce?Un/??2Id*RKs*'*

Udo?Ce?Un/??2Id*R

Id?2Id n?Un/?

*'

2-10某反馈控制系统已校正成典型I型系统。已知时间常数T＝0.1S，要求阶跃响应超调量??10% （１） 求系统的开环增益;

（２） 计算过渡过程时间ts和上升时间tr;

（３） 绘出开环对数幅频特性。如果上升时间tr?0.25s，则K=?，??? 解：（1）系统开环增益 ??10% KT?0.69 K?（2）调节时间 ts?6T?6?0.1?0.6s 上升时间tr?3.3T?0.33s

(3) tr?0.25s KT=1 K=10 ??16.3% (4)用MATLAB 仿一个为好： 2-11 有一个系统，其控制对象的传递函数为

Wobj?K1100.01s?10.690.1?6.9（参见表2-2）

?s?1? ,要设计一个无静差

系统，在阶跃输入下系统超调量??5%（按线性系统考虑）。试对该系统进行动态校正，决定调节器结构，并选择其参数。

解：校正成典型I型系统，调节器传递函数为Wpi(s)?W(s)?Wpi(s)Wobj(s)?KiK1s(?s?1)Kis校正后系统的开环传递函数为：

取 K?KiK1

??5% 查表得：KT?0.5;K?0.50.01?50 ??T?0.01s Ki?KK1?5010?5

W(s)?50s(0.01s?1)

2-12有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为Wobj(s)?K1s(Ts?1)?10s(0.02s?1)，要求校正为

典型?型系统，在阶跃输入下系统超调量??30%（按线性系统考虑）。决定调节器结构，并选择其参数。

解：??30% 选用PI型调节器Wpi?KKpi(?1s?1)?110

系统开环传函为W?WpiWobj?pi(?1s?1)?1s(0.02s?1)h?12hT22

8 h=7 ???1?hT?0.02?7?0.14 K?K?10Kpi?2?49?0.022?204.1

?1;Kpi?K?1/10?2.86

2-13调节对象的传递函数为Wobj(s)?18(0.25s?1)(0.005s?1)，要求用调节器分别将其校正为典型?型和?型系统，求调节器的结构与参数。

解：校正成典型?型系统选择PI调节器：

Wpi(s)?Kpi(?1s?1)?1s校正后的开环传递函数为：

(?1s?1)?18 W(s)?Wpi(s)Wobj(s)?Ks(0.005s?1)K??1?Kpi?1s(0.25s?1)(0.005s?1)100 令?1?0.25 K?Kpi?18/?1

W(s)??s(0.005s?1)?1.39

??4.3% KT?0.5 K=100 ts?6T?0.03

K1818(2)校正成典?型系统，选择PI调节器：

pi?100?0.25 Wpi(s)?Kpi(?1s?1)?1s

W(s)?WKpipi(s)Wobj(s)?Kpi(?1s?1)?K1?1s(T1s?1)(T2s?1)?K1S2T1?1(?1s?1)(T2s?1)

(将T1看成大惯性环节） h=5 ?1?hT2?5?0.005?0.025 ts/T?9.55 ts?9.55?0.005?0.047 ??37.6%

K?h?12hT22?650?0.0052?4800

4800?0.25?0.2518K?KpiK1T1?1?4800;Kpi?KT1?1K1??1.67

2-14 在一个三相零式晶闸管整流装置供电的转速----------- (1) 电流反馈系数 ??**UimIdm?8339?0.0263V/A

转速反馈系数

??Unnmax?101000?0.01V?min/r

（2）设计电流调节器ACR

1． 确定时间常数

整流装置滞后时间常数 Ts?0.00333s Toi?0.0025s 电流环小时间常数之和T?i?Ts?Toi?0.00583s

2.选择电流调节器结构

??5% 按典型?型设计，电流环控制对象是双惯性型的可用PI型电流调节器。

WACR?Ki(?s?1)?is 检查对电源电压的抗扰性能：

TLT?i?0.012s0.00583s?2.06 各项指标可以

接受。

3.计算电流调节器参数 电流调节器超前时间常数 ?电流开环增益：要求

??5% KIT?i?0.5 KI?KI?iRKs??85.76?0.012?0.1835?0.0236?0.224

i?TL?0.012s

4.校验近似条件

?1 电流截止频率 Wci?KI?85.76S

（1）晶闸管装置传递函数的近似条件

13Ts?13?0.00333?100.1S?1?Wci 满足近似条件

（2）忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件

31TmTL?3?10.12?0.012?79.06?Wci 满足近似条件

（４） 电流环小时间常数近似处理条件

131TsToi?1310.0017?0.0025R0?40K?Ri?KiR0?161.7S?1?Wci 满足近似条件

?0.224?40?8.96K?(9K?)0.0129?10?3（5）计算调节器电阻和电容 Ci??iRi??1.33?F?0.25?F

Coi?4ToiR04?0.002540?103 动态性能跟随指标为 ??4.3%?5%满足近似条件 (3)

3.ASR 1.确定时间常数

电

流

环

等

效

时

间

常

数

1KI

K?T??0.5

1KI?2T?i?2?0.00583?0.01166S

转速滤波时间常数 Ton?0.015S 转速环小时间常数 T?n?1KI?Ton?0.01166?0.015?0.02666S

2.选择转速调节器结构 ：按典型Ⅱ型系统设计，选择PI调节器 WARS(S)?3.计算转速调节器参数

取 h=3 ASR的超前时常数

转

Kn(?ns?1)?ns

速开环增益