运动控制系统_陈伯时_第4版课后习题答案完整版

2.2 系统的调速范围是1000~100r解： n nns

min，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？

(1 s)

1000 (10 0.98) 2.04rpm

系统允许的静态速降为2.04rpm

2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为n0max 1500rmin，最低转速特性为

n0min 150rmin，带额定负载时的速度降落 nN 15rmin，且在不同转速下额定速降 不变，

试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？

解：1）调速范围

D nmaxnmin(均指额定负载情况下）

nmax n0max nN 1500 15 1485 nmin n0min nN 150 15 135 D nmaxnmin 11

2) 静差率

s nNn0

10%

2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：Ce (UN 2.5

某龙门刨床工作台采用

V-M

调速系统。已知直流电动机

INRa)nN (220 378 0.023) 0.1478Vrpm

m n INCe 378 (0.02 322)0. 1478rp115

2 )]D n(1 s)] 143 00.2[1 15 (1 0.N n )]D n(1 s)] 143 00.3[1 15 (1 0.3N n

3.15.33

PN 60kW,UN 220V,IN 305A,nN 1000rmin，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V min/r,

求：

（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 nN为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率SN多少？

（3）若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落 nN又为多少? 解：(1) nN (2)

(3)

IN RCe 305 0.2 274.5r/min

SN nNn0 (1000 274.5) 21.5%

n nNSD(1 s)] 1000 0.95] 2.63r/min

*

2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压Uu

8.8V、比例调节器放大系数

KP 2、晶闸管装置放大系数KS 15、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压Ud；（2）若把反馈线断

开，Ud为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压Uu 应为多少？ 解：（1）Ud (2) (3)

*

KpKsUu KpKs ) 2 15 (1 2 15 0.7) 12V

*

Ud 8.8 2 15 264V,开环输出电压是闭环的22倍

*Uu Ud(1 KpKs )KpKs 12 (1 2 15 0.35)(2 15) 4.6V

2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min，要求系统的静差率s 5%，那么系统允许的静

态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解： 1）D

nNs/ nN 1 s

10 1500 2%/ nN 98%

nN 1500 2%/98% 10 3.06r/min

2）K

nop/ ncl 1 100/3.06 1 31.7

2.8 某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min，如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？ 解：

nop 1 K ncl 1 15 8 128

如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：

ncl nop/ 1 K 128/ 1 30 4.13rpm

在同样静差率要求下，D可以扩大 ncl1/ ncl2

1.937倍

2.9 有一V-M调速系统：电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻Rrec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。

（1）计算开环系统的静态速降Δnop和调速要求所允许的闭环静态速降Δncl 。 （2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。

（3）调整该系统参数，使当Un*=15V时，Id=IN，n=nN ，则转速负反馈系数 α应该是多少？ （4）计算放大器所需的放大倍数。 解：（1）

n UN IN Ra /Ce

Ce 220 12.5 1.5 /1500 201.25/1500 0.134Vmin/rn UN IN R /Ce

nop IN R /Ce 12.5 3.3/0.134 307.836r/min

nN nNs/ D 1 s 1500 10%（/20*90%） 8.33r/min

所以， ncl（2）

8.33r/min

（3）（4）n

KpKsUn IdR/ Ce 1 K KUn/ 1 K IdR/ Ce 1 K

K nop/ ncl 1 307.836/8.33 1 35.955

1500 35.955 15/ 1 35.955 12.5 3.3/ 0.134 1 35.955

0.0096Vmin/r

可以求得，Kp

K*Ce35.955*0.134

14.34

Ks* 35*0.0096

也可以用粗略算法：

Un

*Un15

0.01 Un n，

n1500

Kp KCe/Ks ，Kp

35.955 0.134/ 35 0.01 13.76

2.10 在题2.9的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流Idbl 2IN，临界截止电流

Idcr 1.2IN，应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总

电阻的1/3 ,如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？ 解：（1）

Idbl 2IN 25A，Idcr 1.2IN 15A Idcr Ucom/Rs 15 Ucom/Rs

*

Idbl Un Ucom/Rs 25 15 Ucom /Rs Rs 1.5

，

Ucom 15 1.5 22.5V

（2）

(R /3) 1.0 1.5 0.8 /3 1.1 ,不符合要求，取Rs 1.1 ,

Rs (R /3)

需加电流反馈放大器

由于需要的检测电阻值大，说明要求的电流信号值也大。要同时满足检测电阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。为此， 取Rs 1.1 ，则Ucom Idcr Rs 15 1.1

16.5V

（3） 当Id

Idcr时，有

*

n KpKsUn/Ce 1 K KpKsKi RsId Ucom /Ce 1 K RId/Ce 1 K * KpKsUn KiUcom/ Ce 1 K R KpKsKiRsId/ Ce 1 K

当n=0时，

**Idbl KpKs Un KUicom / R KpKsKiRs Un KUicom /KiRs

25 15 16.5Ki /1.1Ki Ki 15/ 22.5 13.5 1.36

2.11在题2.9的系统中，若主电路电感L=50mH，系统运动部分的飞轮惯量GD

2

=1.6Nm2，整流装置采

用三相零式电路，试判断按题2-9要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数是多少？

解：

L 50mH

，GD

2

1.6Nm2，R 3.3 ，Ce 0.134V/rpm

Tl L/R 0.05/3.3 0.015s

Tm GD2R / 375CeCm 1.6 3.3/ 375 0.134 0.134 30/3.14 5.28/64.33 0.082sTs 0.00333s

22K /0.0151*0.00333） Tm Tl Ts Ts /TlTs 0.082 0.015 0.00333 0.00333 （2 0.0015 0.00333 /0.00004983 30.52

可见与前面的K>35.955相矛盾，故系统不稳定。要使系统能够稳定运行，K最大为30.52。

V，IN 15.6A，2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：PN 2.8kW，UN 220

nN 1500r/min，Ra=1.5Ω，整流装置内阻Rrec=1Ω, 电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω， 触发整流环节

的放大倍数Ks 35。

(1)系统开环工作时，试计算调速范围D 30时的静差率s值。 ( …… 此处隐藏：10794字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……