直流自動控制系統(tǒng)B卷 薄濤

1、東 北 大 學 繼 續(xù) 教 育 學 院 直流自動控制系統(tǒng) 試 卷（作業(yè)考核 線上） B 卷學習中心： 忻州奧鵬 院校學號：T07350011530163姓名 薄濤 （共 7頁） 總分題號一二三四五六七八九十得分第一題（15分）有一V-M調速系統(tǒng)，電動機參數(shù)為，；整流裝置內阻，觸發(fā)整流裝置的放大倍數(shù)。要求調速范圍D20，靜差率S£10%，試求1. 計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降；（3分）2. 計算調速要求所允許的靜態(tài)速降；（3分）3. 采用負反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結構圖；（3分）4. 調整該系統(tǒng)，使時轉速，此時轉速反饋系數(shù)應為多少（可認為）？（3分）5. 計算所需放大器的放大倍數(shù)。

2、（3分）解：1. 先計算電動機電動勢常數(shù) 開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降為2. 滿足調速要求所允許的靜態(tài)速降為3. 采用轉速負反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖解：先計算電動機電動勢常數(shù) 開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降為滿足調速要求所允許的靜態(tài)速降為采用轉速負反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖第二題（20分）某調速系統(tǒng)如下圖所示，已知數(shù)據(jù)為：電動機參數(shù)為，；整流裝置內阻，觸發(fā)整流裝置的放大倍數(shù)；最大給定電壓，當主電路電流最大時，整定。系統(tǒng)的設計指標為：D=20，S=10%，。1. 畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結構圖；（4分）2. 計算轉速反饋系數(shù)；（3分）3. 計算放大器放大倍數(shù)；（4分）4. 計算電流反饋系數(shù)；（3分）5. 當時，求的數(shù)值；（3分）6. 計

3、算穩(wěn)壓管的擊穿電壓。（3分）1.解：1. 2. 當時，代入3. 由 ，得 4. 當 V時，則有所以 V/A5. 6. V第三題（20分）設控制對象的傳遞函數(shù)為式中，；。要求階躍輸入時系統(tǒng)超調量。分別用P、I、PI和PID調節(jié)器將系統(tǒng)校正成二階典型系統(tǒng)，試設計各調節(jié)器參數(shù)（可不作近似條件的驗證）。（20分）a用調節(jié)器校正：調節(jié)器傳遞函數(shù)為，按典型型系統(tǒng)校正，校正后開環(huán)傳遞函數(shù)為   式中，T=T1+T2+T3+T4=0.5s，按5%，可取K=KiK1=，所以，調節(jié)時間ts6T=6×0.5s=3s。   b用PI調節(jié)器校正時，調節(jié)器傳遞函數(shù)為，取1

4、=T1=0.4s，并將T2、T3、T4看成小時間常數(shù)，令T=T2+T3+T4=0.1s，則按典型型系統(tǒng)校正時系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，同樣，取，則，調節(jié)時間ts6T=6×0.1s=0.6s。   c用PID調節(jié)器校正時，其傳遞函數(shù)為，取1=T1=0.4s，2=T2=0.08s，令T=T3+T4=0.015+0.005=0.02s，則按典型型系統(tǒng)校正時系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為同樣取，則=2K1T=2×2×0.02s=0.08s，調節(jié)時間ts6T=6×0.02s=0.12s。比較采用不同調節(jié)器的ts，可見用PID調節(jié)器校正效果最好。$a用PI調節(jié)

5、器校正時，由于控制對象傳遞函數(shù)中不含積分環(huán)節(jié)，故需作近似處理后才能校正成典型型系統(tǒng)。令，則校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為式中，T=T2+T3+T4=0.1s。下面需要校驗近似條件是否滿足。   因式中，。   當h=4時，；當h=3時，c=6.7s-1，而，顯然不滿足近似條件，所以不能用PI調節(jié)器將系統(tǒng)校正成典型型系統(tǒng)。   b用PID調節(jié)器校正時，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為   取2=T2，令T=T3+T4=0.015s+0.005s=0.02s，。   則開環(huán)傳遞函數(shù)近似為 需校驗近似條件。

6、此時，當h=4時，當h=10時，。   可見，滿足近似條件，所以可以用PID調節(jié)器將系統(tǒng)校正成典型型系統(tǒng)。第四題（45分）某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)，變流裝置采用三相全控橋式整流電路，已知如下數(shù)據(jù)：直流電動機： ， , ,;變流裝置：，;電樞回路總電阻：;時間常數(shù)：，;電流反饋: ，轉速反饋：，設計要求：1. 電流環(huán)按二階典型系統(tǒng)設計（取工程最佳參數(shù)），請計算電流調節(jié)器參數(shù)（不要求計算電阻電容值）；（20分）2. 轉速環(huán)按對稱三階系統(tǒng)設計（取對稱最佳參數(shù)，），請計算轉速調節(jié)器參數(shù)（不要求計算電阻電容值）；（20分）3. 計算帶額定負載啟動到額定轉速時的超調量和啟動時間

7、。（5分）設計要求：1. 電流環(huán)按二階典型系統(tǒng)設計（取工程最佳參數(shù)），請計算電流調節(jié)器參數(shù)（不要求計算電阻電容值）； 解：電流環(huán)小時間常數(shù)之和. PI型電流調節(jié)器其傳遞函數(shù)為： 為了讓調節(jié)器零點與控制對象的大時間常數(shù)極點對消，選擇i=Tl=0.06s則電流環(huán)的動態(tài)結構圖便成為其中 電樞回路電磁時間常數(shù) Tl=0.06s。檢查對電源電壓的抗擾性能：，因而各項指標都是可以接受的。ACR的比例系數(shù)為檢驗近似條件電流環(huán)截至頻率： 機電時間常數(shù)2. 轉速環(huán)按對稱三階系統(tǒng)設計（取對稱最佳參數(shù)，），請計算轉速調節(jié)器參數(shù)（不要求計算電阻電容值）；解：電流環(huán)等效閉環(huán)傳遞函數(shù)為其中電流環(huán)等效時間常數(shù)則轉速環(huán)節(jié)小時間常數(shù)      =+=選用PI調節(jié)器，其傳遞函數(shù)為ASR的超前時間常數(shù)為n = h=4*0