自动控制系统
第一题
带有电流截止负反馈的单闭环调速系统，电动机参数为：U nom =220V ，I nom =32A ，n nom =1350rpm ，电枢电阻R a =0.66Ω，整流装置K s =30，电枢回路总电阻R ∑=0.8Ω，生产机械要求：调速范围D ＝30，静差率S ≤0.1 1. 画出系统静态结构图；
2. 求开环系统静态速降∆n op ，调速要求所允许的静态速降∆n cl ；
3. 当给定电压U n *=10V 时，n =n nom ，求闭环系统开环放大倍数K ，调节器的放大倍数K P ，速度反馈系数α；
4. 若截止电压U com =9V ，堵转电流I dbL =2.2I nom ，求电流反馈系数β，截止电流
I dcr 。
1）
2）
3） 当时，代入
nom nom a 220320.66
0.147V min/r 1350
e nom U I R C n Φ--⨯=
=≈⋅nom op 320.8
174.15r/min 0.147e R I n C Φ∑⋅⨯∆===nom
cl (1)
S n D n S ⋅=
∆-nom cl 0.11350135
5r/min (1)30(10.1)27
S n n D S ⋅⨯∴∆=
===--*
n 10V U =nom 1350rpm n n ==n U n α=100.0074V min/r 1350
n nom U n α*≈=≈⋅op cl
174.15
1133.835
n K n ∆=
-=
-=∆p s e K K K C αΦ
⋅⋅=
4） 当电动机堵转时
或忽略R ∑
第二题
转速、电流双闭环无静差调速系统，电动机nom 220V U =，nom 20A I =，nom 1000rpm n =，整流装置内阻rec 0.5R =Ω，电动机电枢电阻a 0.5R =Ω，电动机过载倍数2λ=，整流装置放大倍数s 24K =，系统最大给定电压、速度调节器的
限幅值与电流调节器的输出限幅值**
nm
im ctm 10V U U U ===。
1．求以下各量
（1）α=
（2）β= （3）e C Φ=
2．当电动机在额定负载、额定转速下稳定运行时， 求如下各量： （1）*i U = （2）ct U = （3）n U =
3．电动机在额定状态下运行时，转速反馈线突然断开，求稳态时各量： （1）*i U = （2）i U =
（3）ct U = （4）n =
4．当电动机发生堵转时，求系统稳态时如下各量： （1）*i U = （2）i U =
p s 33.830.147
22.4300.0074
e K C K K Φα⋅⨯∴=
=≈⋅⨯0n =*p s n com dbL p s ()
K K U U I R K K β
∑⋅⋅+=
+⋅⋅1090.8
2.23222.4300.27/n com
dbL p S
R U U I K K V A β*
∑
+∴=-+=
-
⨯⨯≈nom
dbr 9
33.330.27
U I A β
=
=
=com dbL ()1090.27/2.232
n U U V A I β*++≈=≈⨯
（3）ct U =
（4）n U = （5）0d U =
1．求以下各量
（1）
（2）
（3）
2．当电动机在额定负载、额定转速下稳定运行时， 求如下各量：
（1）=U i =βI nom =0.25⨯20=5V （2） 或 （3）= U *n = 10 V
3．电动机在额定状态下运行时，转速反馈线突然断开， 求稳态时各量：
（1）
（2） （3） （4）
4．当电动机发生堵转时，求系统稳态时如下各量：
（1）
（2）=10 V （3）
（4）=0V
第三题
有环流可逆调速系统，采用α=β工作制，主电路的工作状态如下图所示（VF 为正转组晶闸管、VR 为反转组晶闸管），请在图中标出两组晶闸管输出电压的极性、工作组电流的方向、电动机反电动势的方向、平波电抗器的电势方向。
*
nm 100.01V/r/min 1000/min
nom U V n r α===**
im im nom 10V 0.25V/A 220A
dm U U I I βλ====⨯nom nom a 220200.5
0.21V min/r 1000
e nom U I R C n Φ--⨯=
==⋅*
i U ()nom nom d00.211000200.50.59.583V 24
e ct s s C n I R U U K K Φ∑⨯+⨯++====d0nom nom 220200.59.58V 24
rec ct s s U U I R U K K ++⨯=
===n U **
i im 10U U V ==i 0.25205nom U I V β==⨯=ct 10ctm U U V ==()
d0nom nom 2410200.50.51047.62rpm 0.21
s ct e e U I R K U I R n C C ΦΦ∑∑⨯-⨯+--=
===**
i im 10U U V ==i U ()nom 2200.50.5 1.67V 24
ct s
I R U K λ∑
⨯⨯+=
==n
U
第四题
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：220nom U V = ，624nom I A =，750/min nom n r = , 0.278e C Φ=,
1.5I λ=;
变流装置：38s K =，0.0017s T s =; 电枢回路总电阻：0.05R ∑=Ω; 时间常数：10.06T s =，0.08m T s =;
电流反馈: 0.008/(5/)nom V A V I β=≈，00.002i T s = 转速反馈：0.013min/(10/)nom V r V n α=≈，0.005on T s = 设计要求：
1. 电流环按二阶典型系统设计（取工程最佳参数12K T
=
），请计算电流调节﹙a ﹚正向运转； ﹙b ﹚本组逆变； ﹙c ﹚它组建流； ﹙d ﹚它组逆变 VR E U d0F U d0R VF L
VR E
U d0F U d0R VF L VR E U d0F U d0R VF L VR E U d0F
U d0R VF L
﹙a ﹚正向运转； ﹙b ﹚本组逆变； ﹙c ﹚它组建流； ﹙d ﹚它组逆变 VR
+
E
I d U d0F U d0R
+ VR
+
I d U d0F U d0R
+ VR
+ I d
U d0F U d0R
+ VR
+
－
I d
U d0F U d0R
+ E
E
E
VF VF VF VF L
L L L
－ － － －
－
－
－ + － + －
－ + + －
－ + + －
－ + + －
器参数（不要求计算电阻电容值）；。