直流自动控制系统B卷谭树彬2.docx

PAGE PAGE 4 课程名称: 直流自动控制系统 东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 直流自动控制系统 试 卷（作业考核 线上） B 卷 学习中心： 院校学号 姓名 （共 3 页） 总分 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 得分 第一题 第一题（15分） 有一V-M调速系统，电动机参数为，，，，；整流装置内阻，触发整流装置的放大倍数。要求调速范围D＝20，静差率S?10%，试求 计算开环系统的静态速降；（3分） 计算调速要求所允许的静态速降；（3分） 采用负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图；（3分） 调整该系统，使时转速，此时转速反馈系数应为多少（可认为）？（3分） 计算所需放大器的放大倍数。（3分） 解： 先计算电动机电动势常数 开环系统的静态速降为 满足调速要求所允许的静态速降为 采用转速负反馈系统的稳态结构图 当＝20V时，nnom＝1000r／min，则转速反馈系数为 闭环系统的放大倍数为 则所需的放大器放大系数为 第二题 第二题（20分） 某调速系统如下图所示，已知数据为：电动机参数为，，，，；整流装置内阻，触发整流装置的放大倍数；最大给定电压，当主电路电流最大时，整定。系统的设计指标为：D=20，S=10%，，。 1. 画出系统的静态结构图；（4分） 2. 计算转速反馈系数；（3分） 3. 计算放大器放大倍数；（4分） 4. 计算电流反馈系数；（3分） 5. 当时，求的数值；（3分） 6. 计算稳压管的击穿电压。（3分） 解： 1. 2. 当时，代入 3. 由 ，得 4. 当 V时，则有 所以 V/A 5. 6. V 第三题 第三题（20分） 设控制对象的传递函数为 式中，；；；；。 要求阶跃输入时系统超调量。分别用P、I、PI和PID调节器将系统校正成二阶典型系统，试设计各调节器参数（可不作近似条件的验证）。（20分） 解： (1) 用P调节器校正时，调节器传递函数为 需近似处理后才能校正成为二阶典型系统 则校正后系统开环传递函数为 式中，， 为使，取二阶工程最佳参数，因此 调节时间： (2) 用I调节器校正时，调节器传递函数为 (也可以写成) 按二阶典型系统校正，校正后开环传递函数为 式中，，。 按，可取，所以 调节时间： (3) 用PI调节器校正时，调节器传递函数为 取，并将，，看成小时间常数，令 则按二阶典型系统校正时系统开环函数为 同样，取，则 调节时间： (4) 用PID调节器校正时，其传递函数为 取，，令，则按二阶典型系统校正后系统开环传递函数为 同样，取，则 调节时间： 比较采用不同调节器的ts，可知采用PID调节器调节时间最短，效果最好；采用I调节器调节时间最长，效果最差；采用P调节器和PI调节器虽然有相同的调节时间，但采用P调节器时，系统是有差系统，因此两者的稳态性能是截然不同的。 第四题 第四题（45分） 某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，变流装置采用三相全控桥式整流电路，已知如下数据： 直流电动机： ，， , ,; 变流装置：，; 电枢回路总电阻：; 时间常数：，; 电流反馈: ， 转速反馈：， 设计要求： 1. 电流环按二阶典型系统设计（取工程最佳参数），请计算电流调节器参数（不要求计算电阻电容值）；（20分） 2. 转速环按对称三阶系统设计（取对称最佳参数，），请计算转速调节器参数（不要求计算电阻电容值）；（20分） 3. 计算带额定负载启动到额定转速时的超调量和启动时间。（5分） 解： 1．电流环小时间常数之和. PI型电流调节器其传递函数为： 为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择τi=Tl=0.06s 则电流环的动态结构图便成为 其中 电枢回路电磁时间常数 Tl=0.06s。 检查对电源电压的抗扰性能：，因而各项指标都是可以接受的。 ACR的比例系数为 检验近似条件 电流环截至频率： 机电时间常数 2. 电流环等效闭环传递函数为 其中电流环等效时间常数 则转速环节小时间常数????????? 选用PI调节器，其传递函数为 ASR的超前时间常数为 τn = h=4*0.0124=0.0496 转速开环增益 ASR的比例系数