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直流自动控制系统复习题1
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
1. 计算开环系统的静态速降 ；（3分）
2. 计算调速要求所允许的静态速降 ；（3分）
3. 采用负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图；（3分）
4. 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）
5. 计算所需放大器的放大倍数。（3分）
解：
1. 先计算电动机电动势常数
开环系统的静态速降为
2. 满足调速要求所允许的静态速降为
3. 采用转速负反馈系统的稳态结构图
4. 当 时转速 ，则转速反馈系数为
5. 闭环系统的开环放大倍数为
则所需的放大器放大倍数为
第二题（20分）
某调速系统如图1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）
图1带电流截止环节的转速单闭环直流调速系统
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（41分）
由晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，在转速、电流给定通道中串入给定滤波器后，其动态结构图如下图所示。已知电动机的额定数据为： ，Unom=220V，Inom=308A，nnom=1000r/min，最大允许电流Idm＝1.1Inom。
系统的静态、动态指标为：静态无静差，调速范围D＝10，电流超调量 ，空载起动到额定转速时的转速超调量 ，要求：
1. 电流环按二阶典型系统最佳工程参数设计，试设计电流调节器ACR；（10分）
2. 转速环按Mpmin三阶典型系统设计，试设计转速调节器ASR；（19分）
3. 当电动机带40％额定负载时，计算起动到最低转速时的转速超调量 ；（8分）
4. 计算空载起动到额定转速的时间（可近似等于恒流升速时间）。（4分）
表1 Mpmin三阶典型系统的抗扰性能指标
h 3 4 5 6 7 8 9 10
72.2% 75.5% 81.2% 84.0% 86.3% 88.1% 89.6% 90.8%
2.4 2.7 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4
解：
由上图可知： 、 、 、 、 、 、 、 、 、
1．电流环设计
(1) 电流环被控对象的参数如下
电流环小时间常数： （2分）
电流反馈系数： （2分）
(2) 选择电流调节器结构和参数
根据性能指标要求，应将电流环校正为二阶典型系统，ACR需选用PI调节器，即
并取积分时间常数 ，为满足 要求，取电流环开环增益 为
（2分）
则ACR的比例放大倍数为
（2分）
(3) 校验近似条件
电流环截止频率 ，
小时间常数近似处理条件为 ，现
（2分）
故该近似条件满足。
2．转速环设计
(1) 转速环的对象参数如下：
（2分）
转速环的等效时间常数为
（2分）
(2) 确定转速调节器结构及参数
由于要求无静差，因此ASR选用PI调节器，即
转速环按Mpmin三阶典型系统设计，并取 ，则
（2分）
（2分）
（2分）
(3) 校验近似条件
当按Mpmin准则设计ASR时，转速环截止频率为
（2分）
电流闭环传递函数简化条件为 ，现
（1分）
故满足该简化条件。
小时间常数近似处理条件为 ，现
（1分）
故该近似条件满足。
转速环ASR取PI调节器，可以满足转速无静差，动态指标应按退饱和超调考虑，此时有
（1分）
已知： ， ，则基值为
（2分）
查表可得， 时， （1分）
若 ，则退饱和的超调量为：
（1分）
满足转速超调量 的要求。
3. 计算电动机带40％额定负载起动到最低转速时的转速超调量
（1分）
（2分）
已知： ， ，则基值为
（2分）
查表可得， 时， （1分）
电动机带40％额定负载起动到最低转速，则退饱和的超调量为：
（2分）
4．计算空载起动到额定转速的时间
对于恒流升速阶段有
且 基本恒定，于是有
，起动时间近似等于恒流升速时间，所以
S （4分）
直流自动控制系统复习题2
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
1. 计算开环系统的静态速降 ；（3分）
2. 计算调速要求所允许的静态速降 ；（3分）
3. 采用负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图；（3分）
4. 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）
5. 计算所需放大器的放大倍数。（3分）
解：
1. 先计算电动机电动势常数
开环系统的静态速降为
2. 满足调速要求所允许的静态速降为
3. 采用转速负反馈系统的稳态结构图
4. 当 时转速 ，则转速反馈系数为
5. 闭环系统的开环放大倍数为
则所需的放大器放大倍数为
第二题（20分）
某调速系统如图1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）
图1带电流截止环节的转速单闭环直流调速系统
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（41分）
由晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，在转速、电流给定通道中串入给定滤波器后，其动态结构图如下图所示。已知电动机的额定数据为： ，Unom=220V，Inom=308A，nnom=1000r/min，最大允许电流Idm＝1.1Inom。
系统的静态、动态指标为：静态无静差，调速范围D＝10，电流超调量 ，空载起动到额定转速时的转速超调量 ，要求：
1. 电流环按二阶典型系统最佳工程参数设计，试设计电流调节器ACR；（10分）
2. 转速环按Mpmin三阶典型系统设计，试设计转速调节器ASR；（19分）
3. 当电动机带40％额定负载时，计算起动到最低转速时的转速超调量 ；（8分）
4. 计算空载起动到额定转速的时间（可近似等于恒流升速时间）。（4分）
表1 Mpmin三阶典型系统的抗扰性能指标
h 3 4 5 6 7 8 9 10
72.2% 75.5% 81.2% 84.0% 86.3% 88.1% 89.6% 90.8%
2.4 2.7 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4
解：
由上图可知： 、 、 、 、 、 、 、 、 、
1．电流环设计
(1) 电流环被控对象的参数如下
电流环小时间常数： （2分）
电流反馈系数： （2分）
(2) 选择电流调节器结构和参数
根据性能指标要求，应将电流环校正为二阶典型系统，ACR需选用PI调节器，即
并取积分时间常数 ，为满足 要求，取电流环开环增益 为
（2分）
则ACR的比例放大倍数为
（2分）
(3) 校验近似条件
电流环截止频率 ，
小时间常数近似处理条件为 ，现
（2分）
故该近似条件满足。
2．转速环设计
(1) 转速环的对象参数如下：
（2分）
转速环的等效时间常数为
（2分）
(2) 确定转速调节器结构及参数
由于要求无静差，因此ASR选用PI调节器，即
转速环按Mpmin三阶典型系统设计，并取 ，则
（2分）
（2分）
（2分）
(3) 校验近似条件
当按Mpmin准则设计ASR时，转速环截止频率为
（2分）
电流闭环传递函数简化条件为 ，现
（1分）
故满足该简化条件。
小时间常数近似处理条件为 ，现
（1分）
故该近似条件满足。
转速环ASR取PI调节器，可以满足转速无静差，动态指标应按退饱和超调考虑，此时有
（1分）
已知： ， ，则基值为
（2分）
查表可得， 时， （1分）
若 ，则退饱和的超调量为：
（1分）
满足转速超调量 的要求。
3. 计算电动机带40％额定负载起动到最低转速时的转速超调量
（1分）
（2分）
已知： ， ，则基值为
（2分）
查表可得， 时， （1分）
电动机带40％额定负载起动到最低转速，则退饱和的超调量为：
（2分）
4．计算空载起动到额定转速的时间
对于恒流升速阶段有
且 基本恒定，于是有
，起动时间近似等于恒流升速时间，所以
S （4分）
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狗仔卡
发表于 2013-7-27 13:42:43
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