运动控制系统 课后习题答案 2.2 系统的调速范围是1000~100min r , 要求静差率s=2%, 那么系统允许的静差转速降是多少?
解: 10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=-
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0max 1500min n r =, 最低转速特性为 0min 150min n r =, 带额定负载时的速度降落15min N n r ?=, 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 max min D n n =(均指额定负载情况下)
max 0max 1500151485N n n n =-?=-=
min 0min 15015135N n n n =-?=-=
max min 148513511D n n ===
2) 静差率 01515010%N s n n =?==
2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V, I N =378A, n N =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
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
主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V?min/r,求:
( 1) 当电流连续时, ?
( 2) ?
( 3) 若要满足D=20,s≤5%的要求,
为多少?
解
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
晶闸管装置放大系数
反馈系数γ=0.7。求: ( 1) 若把反
馈线断开? 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
应为多少?
解
开环输出电压是闭环的22倍
(3)
2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min, 要求系
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
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, 调速范围能够扩大多少倍?
解
如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为:
在同样静差率要求下, D
2.9 有一V-M调速系统: 电动机参数P N=2.2kW, U N=220V,
I N=12.5A, n N=1500 r/min, 电枢电阻R a=1.5Ω, 电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω, 整流装置内阻R rec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s=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Δn op和调速要求所允许的闭环静态
速降Δn cl。
( 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U n*=15V时, I d=I N, n=n N , 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)
()
()
/
22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/
N N a e
e
n U I R C
C V r
=-?
?=-?==
()/
/12.5 3.3/0.134307.836/min
N N e
op N e
n U I R C
n I R C r
∑
∑
=-?
??=?=?=
()
()
/1150010%/20*90%8.33/min
N N
n n s D s r
?=-=?=
（）
因此, min
/
33
.8r
n
cl
=
?
( 2)
( 3) ( 4) ()()
()()
[]()
()
[]
K
C
R
I
K
KU
K
C
R
I
U
K
K
n
e
d
n
e
d
n
s
p
+
-
+
=
+
-
=*
*1
/
1
/
1
/α
()
/1307.836/8.33135.955
op cl
K n n
=??-=-=
能够求得
也能够用粗略算法:
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
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
,
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
,
( 3) 当dcr d I I >时, 有 ()[]()()[]()[]
()()()[]()()()[]
K C I R K K K R K C U K U K K K C RI K C U I R K K K K C U K K n e d s i s p e com i n s p e d e com d s i s p e n s p ++-++=+-+--+=1/1/1/1/1/** 当n=0时,
()()()**//dbl p s n i com p s i s n i com i s I K K U K U R K K K R U K U K R =++≈+
()()251516.5/1.115/22.513.5 1.36i i i K K K =+?=-=
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22GD =1.6Nm , 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:
,
,
,
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。
2.12 有一个晶闸-电动机调速系统, 已知: 电动机
Ω, 整流装置内阻
Ω,
Ω, 触发整流环节的放大
(1)系统开环工作时,
(2)
, 计算系统允许的稳态速降。
(3)如组成转速负反馈有静差调速系统,
在
解:
( 1)