第二章閉環控制的直流調速系統及計算機仿真技術

習題課

7/20/20231第二章關鍵難點一、所學過的課程第一次集結應用說容易是因為：組成自動控制系統的器件的工作原理都是我們以前所學過的知識。說困難是因為：用我們所熟悉的器件組成了我們以前不熟悉的嶄新的能滿足用戶要求的自動控制系統。

《自動控制系統》不但教會我們構造系統的方法，還會“系統”我們所學的知識。二、遇到問題如何將實際電路抽象成為曾經學過的理論，又如何利用我們所學過的理論去指導解決實際問題？7/20/20232第二章關鍵難點某可逆調速控制系統如圖所示，分析此控制系統的工作原理回答下述問題：

速度繼電器7/20/20233第二章關鍵難點某可逆調速控制系統如圖所示，分析此控制系統的工作原理回答下述問題：

7/20/202341、此控制系統在設計上具有哪些主要功能？還有哪些功能設計上的缺陷？答：①具有可逆轉速閉環運行功能；②具有兩級能耗制動功能；③具有給定緩沖功能；④具有過流（或限流）保護功能；7/20/202351、此控制系統在設計上具有哪些主要功能？還有哪些功能設計上的缺陷？答：①具有可逆轉速閉環運行功能；②具有兩級能耗制動功能；③具有給定緩沖功能；④具有過流（或限流）保護功能；7/20/202361、此控制系統在設計上具有哪些主要功能？還有哪些功能設計上的缺陷？答：⑤具有防重復按動起動按鍵功能；⑥具有暫停與續行功能；⑦具有四種程序步轉速設定功能。繼電器2M就是理論上的程序步K1，那么理論上的程序步K2是哪個繼電器？K1=2MK2=9MK3=7MK4=6Y7/20/202371、此控制系統在設計上具有哪些主要功能？還有哪些功能設計上的缺陷？答：⑤具有防重復按動起動按鍵功能；⑥具有暫停與續行功能；⑦具有四種程序步轉速設定功能。為什么此控制系統沒有用標準的程序步K1、K2、K3、K4書寫呢？K4=6Y7/20/202381、此控制系統在設計上具有哪些主要功能？還有哪些功能設計上的缺陷？答：⑤具有防重復按動起動按鍵功能；⑥具有暫停與續行功能；⑦具有四種程序步轉速設定功能。7/20/202391、此控制系統在設計上具有哪些主要功能？還有哪些功能設計上的缺陷？答：⑤具有防重復按動起動按鍵功能；⑥具有暫停與續行功能；⑦具有四種程序步轉速設定功能。7/20/2023101、此控制系統在設計上具有哪些主要功能？還有哪些功能設計上的缺陷？答：此系統的缺陷：①送電后，1C長期得電，增加控制系統的損耗。②系統沒有點動運行功能（沒有點動功能系統無法調試與處理故障）。7/20/2023111、此控制系統在設計上具有哪些主要功能？還有哪些功能設計上的缺陷？答：此系統的缺陷：①送電后，1C長期得電，增加控制系統的損耗。②系統沒有點動運行功能（沒有點動功能系統無法調試與處理故障）。7/20/2023122、設1Q為正向點動按鈕；2Q為反向點動按鈕；BP5為點動速度設定電位器；S為自動與點動速度選擇開關，其中S-1和S-2為分別是自動運行和點動運行觸點。生產工藝要求點動與自動運行(Q按鈕)互鎖。試根據此圖修改原控制系統，實現此功能。點動自動7/20/2023132、設1Q為正向點動按鈕；2Q為反向點動按鈕；BP5為點動速度設定電位器；S為自動與點動速度選擇開關，其中S-1和S-2為分別是自動運行和點動運行觸點。生產工藝要求點動與自動運行(Q按鈕)互鎖。試根據此圖修改原控制系統，實現此功能。7/20/2023142、設1Q為正向點動按鈕；2Q為反向點動按鈕；BP5為點動速度設定電位器；S為自動與點動速度選擇開關，其中S-1和S-2為分別是自動運行和點動運行觸點。生產工藝要求點動與自動運行(Q按鈕)互鎖。試根據此圖修改原控制系統，實現此功能。7/20/2023153、此電氣控制電路圖紙在設計規范與標準化設計方面還存在哪些明顯缺陷？答：①接觸器圖形使用了舊的圖形符號；②動斷與動合觸點擺放方向繪制不正確。7/20/2023163、此電氣控制電路圖紙在設計規范與標準化設計方面還存在哪些明顯缺陷？答：①接觸器圖形使用了舊的圖形符號；②動斷與動合觸點擺放方向繪制不正確。7/20/202317第二章同步練習一、判斷下面結論或言論是否正確，如果正確在該結論或言論的后面的括號內標上(√)；反之標上(╳)。1、電壓負反饋調速系統的放大倍數KP不能隨意增大。(

╳

)2、當某調速控制系統滿足生產工藝要求時，可以不使用轉速或電壓負反饋。(

╳

)3、在Simulink仿真模型中，改變示波器的采樣時間可以控制仿真用時的快慢。(

√

)4、在一個調速控制系統中，如果調節器是PI環節，那么此調速系統就是一個無轉速靜差調速系統。(

╳

)7/20/202318第二章同步練習二、選擇題(每一小題由四種結論或實驗結果組成，至少一種結論或實驗結果是正確的，請選擇你認為是正確的結論或實驗結果并在括號內用“√”注明。)1、如圖所示是兩種用電壓負反饋近似代替轉速負反饋控制的電路。對此圖有如下結論：

A)圖(A)所示控制系統的結構合理。(

√

)

B)圖(B)所示控制系統的結構合理。(

)

C)圖所示兩種控制系統的結構都合理。(

)

D)圖所示兩種控制系統的結構都不合理。(

)7/20/202319第二章同步練習二、選擇題(每一小題由四種結論或實驗結果組成，最多只有一種結論或實驗結果是正確的，請選擇你認為是正確的結論或實驗結果并在括號內用“√”注明。)2、某調速控制系統的原理圖如圖所示。對此圖有如下結論：

A)此圖是一個純電壓負反饋調速系統。(

)

B)此圖是一個無靜差轉速負反饋調速系統。(

)

C)此圖是一個帶電流正反饋的電壓負反饋調速控制系統。(

√

)

D)此圖是一個帶電流負反饋的電壓負反饋調速控制系統。(

)7/20/202320第二章同步練習二、選擇題(每一小題由四種結論或實驗結果組成，最多只有一種結論或實驗結果是正確的，請選擇你認為是正確的結論或實驗結果并在括號內用“√”注明。)3、某轉速閉環無靜差調速控制系統的仿真波形如右圖所示，在t=1秒時改變某一個參數導致轉速下降。能導致轉速下降的這個參數是：A)電網電壓發生了變化。(

)B)給定電壓發生了變化。(√

)C)電動機的勵磁發生了變化。(

)D)電動機的負載發生了變化。(

)轉速波形電磁轉矩波形7/20/202321第二章同步練習三、問題分析

1、如果轉速單閉環調速系統處于穩定狀態，積分調節器的輸入偏差電壓ΔUn=0，那么積分調節器的輸出電壓是多少？決定于哪些因素？提示：7/20/202322第二章同步練習三、問題分析

1、如果轉速單閉環調速系統處于穩定狀態，積分調節器的輸入偏差電壓ΔUn=0，那么積分調節器的輸出電壓是多少？決定于哪些因素？提示：7/20/202323第二章同步練習三、問題分析

1、如果轉速單閉環調速系統處于穩定狀態，積分調節器的輸入偏差電壓ΔUn=0，那么積分調節器的輸出電壓是多少？決定于哪些因素？提示：7/20/202324第二章同步練習三、問題分析

1、如果轉速單閉環調速系統處于穩定狀態，積分調節器的輸入偏差電壓ΔUn=0，那么積分調節器的輸出電壓是多少？決定于哪些因素？提示：7/20/202325第二章同步練習三、問題分析

1、如果轉速單閉環調速系統處于穩定狀態，積分調節器的輸入偏差電壓ΔUn=0，那么積分調節器的輸出電壓是多少？決定于哪些因素？提示：7/20/202326第二章同步練習三、問題分析

1、如果轉速單閉環調速系統處于穩定狀態，積分調節器的輸入偏差電壓ΔUn=0，那么積分調節器的輸出電壓是多少？決定于哪些因素？提示：給定和負載的大小決定了控制系統內部穩態變量的大小7/20/202327第二章同步練習三、問題分析

2、某單閉環調速控制系統如圖所示，已知電樞回路總電阻：R＝1Ω，晶閘管裝置放大系數：KS＝30，負載電流：IdL=40A。如果時，電動機轉速：n=1000rpm,調節器的輸出電壓：Uct=2V。那么當時，n=？,

Uct=

？

7/20/202328第二章同步練習三、問題分析

2、某單閉環調速控制系統如圖所示，已知電樞回路總電阻：R＝1Ω，晶閘管裝置放大系數：KS＝30，負載電流：IdL=40A。如果時，電動機轉速：n=1000rpm,調節器的輸出電壓：Uct=2V。那么當時，n=？,

Uct=

？

7/20/202329第二章同步練習三、問題分析

2、某單閉環調速控制系統如圖所示，已知電樞回路總電阻：R＝1Ω，晶閘管裝置放大系數：KS＝30，負載電流：IdL=40A。如果時，電動機轉速：n=1000rpm,調節器的輸出電壓：Uct=2V。那么當時，n=？,

Uct=

？解：

7/20/202330第二章同步練習三、問題分析

2、某單閉環調速控制系統如圖所示，已知電樞回路總電阻：R＝1Ω，晶閘管裝置放大系數：KS＝30，負載電流：IdL=40A。如果時，電動機轉速：n=1000rpm,調節器的輸出電壓：Uct=2V。那么當時，n=？,

Uct=

？解：

7/20/202331第二章同步練習三、問題分析

2、某單閉環調速控制系統如圖所示，已知電樞回路總電阻：R＝1Ω，晶閘管裝置放大系數：KS＝30，負載電流：IdL=40A。如果時，電動機轉速：n=1000rpm,調節器的輸出電壓：Uct=2V。那么當時，n=？,

Uct=

？解：

7/20/202332第二章同步練習三、問題分析

2、某單閉環調速控制系統如圖所示，已知電樞回路總電阻：R＝1Ω，晶閘管裝置放大系數：KS＝30，負載電流：IdL=40A。如果時，電動機轉速：n=1000rpm,調節器的輸出電壓：Uct=2V。那么當時，n=？,

Uct=

？解：

7/20/202333第二章同步練習三、問題分析

2、某單閉環調速控制系統如圖所示，已知電樞回路總電阻：R＝1Ω，晶閘管裝置放大系數：KS＝30，負載電流：IdL=40A。如果時，電動機轉速：n=1000rpm,調節器的輸出電壓：Uct=2V。那么當時，n=？,

Uct=

？解：

7/20/202334第二章同步練習三、問題分析

3、在使用Simulink仿真時，使用者還需要知道所使用模塊的數學模型嗎？試舉例說明。解：在使用Simulink仿真時，使用者不需要知道所使用模塊的數學模型！但是，需要知道被仿真模塊的參數。例如：仿真系統中如果有直流電動機，我們不需要知道它的數學模型，但是，我們應該知道它的額定電壓、額定電流、電樞電阻、勵磁電流、勵磁電壓等參數。如果有大功率開關管（晶閘管），我們需要知道它的額定電壓、額定電流、門極觸發電流、開通與關斷時間、維持電流、通態平均電壓等參數。這樣才能根據實際元件的參數，來修改從元件庫中拖出的元件模塊的參數。

7/20/202335第二部分：綜合研究性習題1、某轉速負反饋調速控制系統的仿真波形如右圖所示，負載發生變化時轉速波形為什么沒有發生變化？在大約t=4秒時，負載沒有發生變化為什么電磁轉矩發生變化？轉速波形電磁轉矩波形解：因為有轉速負反饋。電磁轉矩在t=4秒前大于負載轉矩