电力拖动自动控制系统 第四版

习题解答（供参考）

习题二

2.2 系统的调速范围是1000~100

min 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：

()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=

378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+=

(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= (1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-=

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，在额定负载下的转速降落

N

n ?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

N S 多少？

（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落

N

n ?又为多少?

解：(1)

3050.180.2274.5/min N N n I R r ?=?=?= (2)

0274.5274.5)21.5%N N S n n =?=+=

(3) (1)]10000.050.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??=

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

*8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数

15S K =、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 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

*

u

U 应为多少？ 解：（1）

*

(1)2158.82150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??=

(2)

8.8215264d U V

=??=,开环输出电压是闭环的22倍

(3) *

(1)12(12150.35)15) 4.6u d p s p s U U K K K K V

γ=+=?+???=

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5%s ≤，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）

()s n s n D N N -?=1/

1015002%/98%N n =???

15002%/98%10 3.06/min N n r ?=??=

2）

()

7.31106.3/1001/=-=-??=cl op n n K

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：

()()12881511=?+=?+=?cl op n K n

如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：

()()rpm K n n op cl 13.4301/1281/=+=+?=?

在同样静差率要求下，D 可以扩大

937

.1/21=??cl cl n n 倍

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 ?=-=?=（）

所以，

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

()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =??-=-=

()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α??=??+?-?+????

r V min/0096.0=?α

可以求得，

*35.955*0.134

14.34*35*0.0096

e p s K C K K α=

==

也可以用粗略算法：

n U U n n

α=≈*

，01.01500

15

*===n U n α /p e s K KC K α

=，

()35.9550.134/350.0113.76p K =??=

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

N dbl I I 2≤，临界截止电流N dcr I I 2.1≥，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）

A I I N dbl 252=≤，A I I N dcr 152.1=≥ s com s com dcr R U R U I /15/=?=

()

()Ω

=?+=?+≈5.1/1525/*

s s com s com n dbl R R U R U U I ，

V U com 5.225.115=?=

（2）

()(/3) 1.0 1.50.8/3 1.1,(/3)

1.1,

s s R R R R ∑∑=++=Ω>=Ω不符合要求，取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 1.1

s

R=Ω，则15 1.116.5

com dcr s

U I R V

=?=?=

（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 1.36

i 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

22

GD=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：

mH L 50=，226.1Nm GD =， 3.3R ∑=Ω，0.134/e C V rpm =

()()2/0.05/3.30.015/375 1.6 3.3/3750.1340.13430/3.145.28/64.330.0820.00333l m e m s T L R s

T GD R C C s T s

∑∑=====????===

()()22

2

/0.0820.0150.003330.00333/0.0151*0.003330.00150.00333/0.0000498330.52l m l s s s K T T T T T T ????<++=?++??????=+=??

（

） 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：kW P N

8.2=，V U N 220=，A I N 6.15=，1500=N n r/min ，a R =1.5

Ω，整流装置内阻

rec R =1Ω, 电枢回路电抗器电阻L R =0.8Ω， 触发整流环节的放大倍数35=s K 。

(1)系统开环工作时，试计算调速范围

30=D 时的静差率s 值。

(2)当

30=D ，%10=s 时，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，要求

30=D ，%10=s ，在V U n

10*

=时

N d I I =，N n n =，计算转速负反馈系数α和

放大器放大系数

p K 。

解：

()r V C e m in/1311.01500/5.16.15220=?-=

（1）

()min 0min /15.6 3.3/0.1311392.68/min 1500/3050

/392.68/392.685088.7%

op N e op n I R C r n s n n ∑?=?=?====??=+=

（2）

()min

/56.59.0/550/1.0r n n n ==?+??=

（3）

()()??

??

?=+-+=∑e s p e d e n s p C K K K K C I R K C U K K n /1/1/*α ()()()()

()??

??

?=-=-??=+-+=∑5.52156.5/48.2971/1/6.151/1500*cl op e e n s p n n K K C R K C U K K 2.13旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率

MHz 1f 0=，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计

数器，M 法测速时间为0.01s ，求转速

min /r 1500n =和min /r 150n =时的测速分辨率和误差率最大值。

（1）M 法：分辨率

min /465.101

.04102460

60r ZT Q c =??==

最大误差率：

→=

c

ZT M n 1

60

min /1500r n =时，102460

01

.0102441500601=???==

c nZT M

min /150r n =时，4.1026001.010*********=???==

c nZT M

min /1500r 时，%098.0%1001024

1%1001%1max =?=?=

M δ min /150r 时，%98.0%1004

.1021%1001%1max =?=?=

M δ 可见M 法适合高速。 （2）T 法： 分辨率：

min /1500r n =时，min /17115004102510160150041024606

2

02r Zn f Zn Q =??-????=-= min /150r n =时，min /55.1150

4102410160150410246062

02r Zn f Zn Q =??-????=-=

最大误差率：

2

060ZM f n =

，

Zn

f M 0260=

，

当min /1500r n =时，77.915004102410606

2=???=

M 当min /150r n =时，7.97150

4102410606

2=???=

M min /1500r n =时，%4.11%1001

77.91

%10011%2max =?-=

?-=

M δ

min /150r n =时，%1%1001

7.971

%1001

1

%2max =?-=

?-=

M δ

可见T 法适合低速

习题三

3.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压

*nm U =15V ，N n =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路

总电阻

R =2Ω，s K =20，e C =0.127V ·

min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*

i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c

U 各为多少？

解：(1)

*

**

**0*/15/15000.01/55,

5000.01/150.375/400.375*10 3.750.127*50010*2

4.17520500,5, 3.75,nm N n

n

im dm i d i d dL e N dL C s s s n i i c U n V rpm V rpm

U V

U V n rpm

V rpm

U V V A

I A

U I V U U E I R C n I R U V K K K n rpm U V U U V U αα

ββ=====

=

========+++=========当转速即

4.175v

=

（2）堵转时，

V I U dm i 15*==β，

()040*2

420

e d d dm c s s s C n I R U I R U V K K K +=

====

3.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N

n

=1000 r/min ,电枢回路总电阻

R

=1.5Ω,设cm

im nm

U U U ==*

*

=8V ，电枢回路最大电流

dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。

试求：

（1）电流反馈系数

β和转速反馈系数α。

（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,

0d U c i i U U U ,,*值。

解:1）*

*880.2/0.008/401000im nm dm N U V

U V V A V rpm I A n rpm

βα=

=====

2)

040*1.560d dl e N dl U E I R C n I R A V

∑∑=+=+=Ω=

这时：

*8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定值。

*8,8,i i U V U V ==

060

40 1.5C d S U U K V ===

3.3 在转速、电流双闭环调速系统中，调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。当ASR 输出达到*

im U =8V 时，主电路电流达到最大电流80A 。当负

载电流由40A 增加到70A 时，试问：（1）*i U

应如何变化？（2）c U 应如何变化？（3）c U 值由哪些条件决定？

解: 1)

*

80.1/80im dm U V V A I A

β===

因此当电流从40A

?70A 时， *i U 应从4V ?7V 变化。

2)

C U 要有所增加。

3)

C U 取决于电机速度和负载大小。因为 0d dl e N dl U E I R C n I R ∑∑

=+=+

()0e d d c s s

C n I R U U K K +==

3.5 某反馈控制系统已校正成典型I 型系统。已知时间常数T=0.1s, 要求阶跃响应超调量σ≤10％。

（1） 系统的开环增益。

（2）

计算过渡过程时间s t 和上升时间r t ；

（3）

绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间r t <0.25s, 则K=?，σ％=?

解：取

0.69,0.6,%9.5%KT ξσ===

(1) 系统开环增益：

0.69/0.69/0.1 6.9(1/)K T s ===

(2)

上升时间 3.30.33r

t T S ==

过度过程时间：

3

660.10.6s n

t T s ξω≈

==?=

（3）

如要求

0.25r t s

<，查表3-1则应取

1,0.5

KT ξ== ,

2.4 2.4*0.10.24r t T s

=== 这时

1/10K T ==,超调量=16.3%。

3.6有一个系统，其控制对象的传递函数为1

01.010

1)

(1+=+=

s s K s W obj τ，要求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量σ％≤5％

（按线性系统考虑）。试对系统进行动态校正，决定调节器结构，并选择其参数。

解：按典型I 型系统设计，选

0.5,0.707,

3-1% 4.3%KT ξσ===查表，得。

选I 调节器，

1(),W s s τ=校正后系统的开环传递函数为110(),

T 0.01(0.011)

W s s s τ

τ=+这样，＝， K=10/，已选

KT ＝0.5, 则K ＝0.5/T=50, 所以10/10/500.2K S τ===，积分调节器：11

()0.2W s s s

τ==

。

3.7有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为)

102.0(10

)1()

(1+=

+=

s s Ts s K s W obj ，要求校正为典型Ⅱ型系统，在阶跃输入下系统超调量σ％≤30％（按线性系统考虑）。试决定调节器结构，并选择其参数。 解：应选择PI 调节器，1

(1)(1)()

,()(1)

PI PI PI K s K s K W s W s s s s Ts ττττ++=

=+校正后系统的开环传递函数 ，对照典型Ⅱ型系

统，

1/,

h 83-4PI K K K hT ττσ==,选＝， 查表， %=27.2%

，满足设计要求。 这样

8*0.020.16hT s τ===，

12222

181

175.78,/175.78*0.16/10 2.8122*8*0.02

PI h K K K K h T τ++=

=====

3.8在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：60=N P kW , 220=N U V ,

308=N I A , 1000=N n r/min , 电动势系数e C =0.196 V·

min/r , 主回路总电阻R =0.18Ω,触发整流环节的放大倍数

s K =35。电磁时

间常数l T =0.012s,机电时间常数m T =0.12s,电流反馈滤波时间常数i T 0=0.0025s,转速反馈滤波时间常数n T 0=0.015s 。额定转速时的给定电压(U n *

)N =10V,调节器ASR ，ACR 饱和输出电压U im *

=8V,U cm =6.5V 。

系统的静、动态指标为:稳态无静差,调速范围D=10,电流超调量

i σ≤5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量n σ≤10%。试求：

（1）确定电流反馈系数β(假设起动电流限制在

1.1N I 以内)和转速反馈系数α。

（2）试设计电流调节器ACR,计算其参数R i, 、C i 、C Oi 。画出其电路图,调节器输入回路电阻R 0=40Ωk 。 （3）设计转速调节器ASR,计算其参数R n 、C n 、C On 。(R 0=40k Ω)

（4）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σn 。

（5）计算空载起动到额定转速的时间。

解：（1）

*/8/(1.1*)8/3390.0236/im dm N U I V I V A V A β====

10/10000.01min/V r α==

（2）电流调节器设计

确定时间常数：

)0.00333s a T s =

)0.0025oi b T s =

0)0.00250.003330.00583i i s c T T T s ∑=+=+=

电流调节器结构确定：

因为

5%i σ≤，可按典型I 型系统设计，选用PI 调节器，(1)

()i i ACR i K S W S S

ττ+=

,

电

流

调

节

器

参

数

确

定

:

1

0.012,0.5,0.5/85.76i l I i I i T s K T K T s τ-∑∑=====选，

85.760.0120.18

0.224350.0173I i i s K R K K τβ??=

==?。

校验等效条件：

185.76ci I K s ω-==

1111)1101.01330.00333)79.06)115.52ci

S ci

ci

a T

b S

c s ωωω--==>?==<===>电力电子装置传递函数的近似条件：忽略反电势的影响的近似条件：

可见满足近似等效条件，电流调节器的实现：选

040R K

=,则：

00.224408.96i i R K R K K ==?=, 取9K.

由此

33

000/0.012/(910) 1.334/40.0025/40100.25i i i i i C R F C T R F

τμμ==?===??=

（3）速度调节器设计 确定时间常数：

a) 电流环等效时间常数

1/I K :因为0.5I i K T ∑=

则

1/220.005830.01166I i K T s ∑==?=

b)

0.015on T s =

c)

1/0.011660.0150.02666n I on T K T s ∑=+=+=

速度调节器结构确定：

按照无静差的要求，应选用PI 调节器，

(1)

()n n ASR n K s W s s

ττ+=

, 速度调节器参数确定：

,5,0.1333n n n n hT h hT s ττ∑∑====取

2

222216

168.822250.02666

(1)60.02360.1960.12

6.94

2250.010.180.02666

N n e m n n h K s h T h C T K h RT βα-∑∑+===??+???=

==????校验等效条件：

11/168.820.133322.5cn N N n K K s ωωτ-===?=

11)40.43)25.2cn

cn

a s

b s ωω--==>==>

可见满足近似等效条件。 转速超调量的校验 (空载Z=0）

max *3080.180.02666

%2*(

)()281.2% 1.10.19610000.1211.23%10%

n N n b m T C n z C n T σλ∑???=-=?????=>

转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求。因此需重新设计。 查表，应取小一些的h ，选h=3进行设计。

按h=3，速度调节器参数确定如下：

0.07998n n hT s τ∑==

2222

(1)/24/(290.02666)312.656(1)/240.02360.1960.12/(230.010.180.02666)7.6

N n n e m n K h h T s

K h C T h RT βα-∑∑=+=??==+=???????=校验等效条件：

11/312.6560.0799825cn N N n K K s ωωτ-===?=

1/21/211/2

1/2

1

)1/3(/)1/3(85.76/0.00583)40.43)1/3(/)

1/3(85.76/0.015)

25.2I i cn I on cn

a K T s

b K T s ωω-∑-==>==>

可见满足近似等效条件。

转速超调量的校验：

272.2% 1.1(3080.18/0.1961000)(0.02666/0.12)9.97%10%n σ=??????=<

转速超调量的校验结果表明，上述设计符合要求。

速度调节器的实现：选

040R K

=,则

07.640304n n R K R K =?=?=,取310K 。

33

0/0.07998/310100.2584/40.015/4010 1.5n n n on on C R F C T R F

τμμ==?===??=

4) 40%额定负载起动到最低转速时:

%272.2%(1.10.4)(3080.18/0.196100)(0.02666/0.12)63.5% n

σ=??-????=

5) 空载起动到额定转速的时间是：(书上无此公式）

仅考虑起动过程的第二阶段。

2

22

()()

,()

375

375375

m dm dL dm dL

e L dm dL

e m

e

m e

GD dn dn C I I R I I R

T T I I

GD GD R

dt dt C T

C

C C

--

=-===-

根据电机运动方程：

所以：

*0.196*0.12*1000

0.385

()(1.1*3080)*0.18

e m

dm dL

C T n

t s

I I R

===

--

3.10 有一转速、电流双闭环调速系统,主电路采用三相桥式整流电路。已知电动机参数为：P N =500kW，U N =750V，I N =760A，n N=375 r/min，电动势系数C e =1.82V·min/r, 电枢回路总电阻R=0.14Ω,允许电流过载倍数λ=1.5,触发整流环节的放大倍数K s=75,电磁时间常数l T=0.031s,机电时间常数m

T=0.112s,电流反馈滤波时间常数i

T0=0.002s,转速反馈滤波时间常数n

T0=0.02s。设调节器输入输出电压U nm*=U im*=U nm =10V,调节器输入电阻R0=40kΩ。

设计指标:稳态无静差，电流超调量i

σ≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量nσ≤10%。电流调节器已按典型I型系统设计,并取参数KT=0.5。

（1）选择转速调节器结构,并计算其参数。

（2）计算电流环的截止频率ci

ω和转速环的截止频率cn

ω，并考虑它们是否合理?

解：（1）

*

*

10

0.00877/

1.5*760

10

0.0267min/

375

im

dm

nm

N

U

V A

I

U

V r

n

β

α

===

===

电流调节器已按典型I型系统设计如下：

确定时间常数：

)0.00176

)0.002

)0.00367

S

oi

i

a T s

b T s

c T s

∑

=

=

=

电流调节器结构确定：因为σ%≤5%，可按典型I 型系统设计，选用PI 调节器， W ACR (s)=K i (τi s+1)/τi s ， T l /T ∑i =0.031/0.00367=8.25<10 电流调节器参数确定：τi =T l =0.031s ， K I T ∑i = 0.5， K I = 0.5/T ∑i =136.24 s -1

/136.240.0310.14/750.008770.899i I I s K K T R K β==???=

校验等效条件：ωci =K I =136.24 s -1

11/21/211/21/21)1/31/30.00167199.6)(1/)3(1/0.1120.031)50.9)1/3(1/)1/3(1/0.001670.002)182.39s ci

m l ci

s oi ci

a T s

b T T s

c T T s ωωω---=?=>=?=<=?=>

可见满足近似等效条件。

电流调节器的实现：选R 0=40K ，则

00.8994035.96i i R K R =?=?= 取36K

33

000/0.031/36100.864/40.002/40100.2i i i i i C T R F C T R f

μμ==?===??=

速度调节器设计 确定时间常数： a) 电流环等效时间常数1/K I ：因为K I T ∑i = 0.5 则1/K I =2T ∑i =2*0.00367=0.00734s b) b)T on =0.02s

c)

c)T ∑n =1/K I +T on =0.00734+0.02=0.02734s

速度调节器结构确定：

按照无静差的要求，应选用PI 调节器， W ASR (s)=K n (τn s+1)/τn s 速度调节器参数确定：

τn =hT ∑n ，选h=5，则τn =hT ∑n =0.1367s,

K N =(h+1)/（2h 2T 2∑n ）=6/2*25*0.027342=160.54 s -2

K n =(h+1)βC e T m /（2h αRT ∑n ）= 6*0.00877*1.82*0.112/2*5*0.0267*0.14*0.02734=10.5 校验等效条件：ωcn =K N /ω1=K N τn =160.54*0.1367 =21.946 s -2

a) 1/3(K I /T ∑i )1/2=1/3(136.24/0.00367)1/2=64.22s -1>ωcn b) 1/3(K I /T on )1/2=1/3(136.24/0.02)1/2=27.51s -1>ωcn 可见满足近似等效条件。

速度调节器的实现：选R 0=40K ，则 R n =K n *R 0=10.5*40=420K

由此 C n =τn /R n =0.1367/420*103=0.325μF 取0.33μF C 0n =4T 0n /R 0=4*0.02/40*103=2μF 2) 电流环的截止频率是：ωci =K I =136.24 s -1

速度环的截止频率是： ωcn =21.946 s -2

从电流环和速度环的截止频率可以看出，电流环比速度环要快，在保证每个环都稳定的情况下，再求系统的快速性，充分体现了多环控制系统

的设计特点。

3.11 在一个转速、电流双闭环V-M 系统中，转速调节器ASR ，电流调节器ACR 均采用PI 调节器。

（1）在此系统中,当转速给定信号最大值U nm *=15V 时,n=n N =1500 r/min;电流给定信号最大值U im *

=10V 时,允许最大电流I dm =30A,电枢回路总电阻R=2

Ω,晶闸管装置的放大倍数K s =30 ,电动机额定电流I N =20A ,电动势系数C e =0.128V ·min/r 。现系统在U n *

=5V ,I dl =20A 时稳定运行。求此时的稳态转

速n=? ACR 的输出电压U c =?

（2）当系统在上述情况下运行时,电动机突然失磁(Φ=0) , 系统将会发生什么现象? 试分析并说明之。若系统能够稳定下来,则稳定后n=? U n =? U i *

=? U i =? I d =? U c =?

（3）该系统转速环按典型Ⅱ型系统设计, 且按M rmin 准则选择参数,取中频宽h=5, 已知转速环小时间常数T ∑n =0.05s ,求转速环在跟随给定作用下

的开环传递函数,并计算出放大系数及各时间常数。

（4）该系统由空载(

dL I =0)突加额定负载时,电流d

I 和转速

n 的动态过程波形是怎样的?已知机电时间常数m T =0.05s,计算其最大动态速降

max n ?和恢复时间v t 。

1) α= U*nm /n N =15/1500=0.01 Vmin/r β= U*im /I dm = 10/30=0.33 V/A U*n =5 V ，n=U*n /α=5/0.01=500 r/min

U c =U d0/K s =(E+I d R ∑)/K s =(C e n+I dLl R ∑)/Ks=(0.128*500+20*2)/30=3.467 V

2) 在上述稳定运行情况下，电动机突然失磁（Φ=0）则电动机无电动转矩，转速迅速下降到零，转速调节器很快达到饱和，要求整流装置输出最大电流I dm 。因此，系统稳定后， n=0，U n =0

U*i =U*im =10， U i =U*i =10 I d =I dm =30A

U c =U d0/K s =(E+I d R ∑)/K s =(0+30*2)/30=2 V

3) 在跟随给定作用下，转速环处于线性状态，此时系统的开环传递函数是：

()()()

112

++=

∑s T s s K s W n n N n τ

τn =hT ∑n =5*0.05=0.25s T ∑n =0.05s

K N =(h+1)/2h 2T 2=6/2*25*0.052=48s-2

4) 空载突加额定负载时，转速有动态降落。（p93,94)

Δn b=2(λ-z)Δn N T∑n/T m=2*(1-0)*20*2/0.128*(0.05/0.05)= 625 r/min

[ C b=2FK2T=2I dN RT∑n/C e T m=2*20*2*0.05/0.128*0.05=625 r/min ]

最大动态速降：Δn max=(ΔC max/C b)*Δn b=81.2%*625 =507.5 r/min

恢复时间：t v=8.8T=8.8*0.05=0.44s(p81表）

习题五

5.8两电平PWM逆变器主回路，采用双极性调制时，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示上桥臂关断，共有几种开关状态，写出其开关函数。根据开关状态写出其电压空间矢量表达式，画出空间电压矢量图。

解：两电平PWM逆变器主回路：

~

2

d

U

2

d

U

A

C

B

'O

采用双极性调制时，忽略死区时间影响，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示下桥臂开通，逆变器输出端电压：

1

2

2

d

x

x

d

x

U

S

u

U

S

?

=

??

=?

?-=

??

(21)

2

d

x x

U

u S

=-

，

以直流电源中点

'

O

为参考点

2()

j j A B C u u e u e =++γγs u

空间电压矢量图：

1

u 6

5

u

5.9当三相电压分别为

AO u 、

BO u 、

CO

u ，如何定义三相定子电压空间矢量

AO u 、

BO u 、

CO

u 和合成矢量

s

u ，写出他们的表达式。

解：A,B,C 为定子三相绕组的轴线，定义三相电压空间矢量：

2AO j BO j CO u u e u e ===γγ

AO BO CO u u u

合成矢量：

2j j AO BO CO u u e u e =++=++γγs AO BO CO u u u u

)

(0j e A

5.10忽略定子电阻的影响，讨论定子电压空间矢量

s

u 与定子磁链

s

ψ的关系，当三相电压

AO u 、

BO u 、

CO

u 为正弦对称时，写出电压空

间矢量

s

u 与定子磁链

s

ψ的表达式，画出各自的运动轨迹。

解：用合成空间矢量表示的定子电压方程式：

dt

d R s s s s ψi u +

=

忽略定子电阻的影响，

dt

d s s ψu ≈

dt ?≈?s s ψu ，

即电压空间矢量的积分为定子磁链的增量。 当三相电压为正弦对称时，定子磁链旋转矢量

)

(1?ωψ+=t j s e s ψ

电压空间矢量：

1()

21j t s e

πω++?≈ωψs u

5.11采用电压空间矢量PWM 调制方法，若直流电压

d

u 恒定，如何协调输出电压与输出频率的关系。

解：直流电压恒定则六个基本电压空间矢量的幅值一定，

011121212312000000,3,,,,j s s d d T Nw w t t t t t t u U U e T T T T T T π

π?

=↑??

↓??↓=+=+↓↓??Q 开关周期输出频率u u u

1212,,t t T t t ∴↓↓--↑，零矢量作用时间增加，所以插入零矢量可以协调输出电压与输出频率的关系。

1

u

2

T t u 10

1

T u

5.12 两电平PWM 逆变器主回路的输出电压矢量是有限的，若期望输出电压矢量s

u 的幅值小于直流电压

d

u ，空间角度

θ任意，如何用有限的PWM 逆变器输出电压矢量来逼近期望的输出电压矢量。

解：两电平PWM 逆变器有六个基本空间电压矢量，这六个基本空间电压矢量将电压空间矢量分成六个扇区，根据空间角度θ确定所在的扇区，然

后用扇区所在的两个基本空间电压矢量分别作用一段时间等效合成期望的输出电压矢量。

习题六

6．1 按磁动势等效、功率相等的原则，三相坐标系变换到两相静止坐标系的变换矩阵为

??????

???

??

?-

-

-=2323021211322

/3C 现有三相正弦对称电流s()A

m i I co t ω=，2s()3B m i I co t πω=-

，2cos()3

C m i I t π

ω=+，求变换后两相静止坐标系中的电流αs i 和βs i

，分析两相电流的基本特征与三相电流的关系。 解：两相静止坐标系中的电流

1111

1

2222

00

2222

3

00

2

A A

B C

s

B

s

C B C

A

B C

i i i i

i

i

i

i

i

α

β

??

??

----

??

????

?

==

????

?

????

--

???

????

?

?

?

=

?

?

??

其中，0

A B C

i i i

++=

2222

()()()()

3333

2

3

3

3

s()

00

2

2

22

s()s()]

33

3

cos()

2

[]

22

3

s()

2

[

A

s

m

s

B C

m j t j t j t j t

m j

co t

i

i

i

co t co t

t

e e e e

co t

e e

α

β

ππππ

ωωωω

π

ω

ππ

ωω

ω

ω

---+-+

-

??

?

??

?

??

?

?

==

??

?

?

??--+

?

?

???

??

??

??

=

?

++?

-

??

=

-

222

333

22

33

]

22

3

s()

2

)

2

3

s()

s()

2

2sin()

sin()sin()

3

j j j

j t j t

m j t j t

j j

m m

e e

e e

co t

e e

e e

co t

co t

t

t

πππ

ωω

ππωω

ω

ωω

πω

ω

-

-

-

-

??

??

??

?

-?

+

??

??

??

??

=

-

??

-

??

??

??

????

==

???

??

?

??

2

π

。

6．2 两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换阵为

?

?

?

?

?

?

-

=

?

?

?

?

cos

sin

sin

cos

2/

2r

s

C

将上题中的两相静止坐标系中的电流αs i和βs i变换到两相旋转坐标系中的电流sd i和sq i，坐标系旋转速度1ω

?

=

dt

d

。分析当ω

ω=

1

时，sd

i和

sq

i的基本特征，电流矢量幅值2

2

sq

sd

s

i

i

i+

=与三相电流幅值

m

I的关系，其中ω是三相电源角频率。

解：两相静止坐标系中的电流

直流自动控制系统B卷 薄涛

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 直流自动控制系统 试 卷（作业考核 线上） B 卷 学习中心： 忻州奥鹏 院校学号：T030163姓名 薄涛 （共 7页） 解： 先计算电动机电动势常数 220152 Φ0.127 V min/r 1500 nom nom a e nom U I R C n --?= ==? 开环系统的静态速降为 ()15(21)354.33 r/min 0.127 nom nom a rec op e e I R I R R n C C ∑+?+?= ===ΦΦ 满足调速要求所允许的静态速降为 ()0.11500 8.33 r/min 120(10.1) nom cl S n n D S ???= ==-- 第一题（15分） 有一V-M 调速系统，电动机参数为nom 2.5 kW P =，nom 220V U =，nom 15A I =， nom 1500 r/min n =，a 2R =Ω；整流装置内阻rec 1R =Ω，触发整流装置的放大倍数s 30K =。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op n ?；（3分） 2. 计算调速要求所允许的静态速降cl n ?；（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）

采用转速负反馈系统的稳态结构图 1. 第二题（20分） 某调速系统如下图所示，已知数据为：电动机参数为 nom 30kW P=， nom 220V U=，nom 157.8A I=， nom 1000 r/min n=， a 0.1 R=Ω；整流装置内阻 rec 0.3 R=Ω，触发整流装置 的放大倍数 s 40 K=；最大给定电压* nm 12V U=，当主电路电流最大时，整定 im 45V U=。 系统的设计指标为：D=20，S=10%， 1.5 dbL nom I I =， 1.1 dcr nom I I =。 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 20k R=Ω时，求 1 R的数值；（3分） 6. 计算稳压管的击穿电压 com U。（3分）

电力拖动自动控制系统练习题最终版汇总

判断题 采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（√）只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√）直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 静差率和机械特性硬度是一回事。（×） 使用PI调节器构成的无静差调速系统稳态精度不受反馈检测装置的影响。 电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压的大小并非仅取决于速度给定的大小。（√） 转速、电流反馈控制无静差可逆调速系统稳态时电力电子装置控制电压的大小取决于电流调节器输入信号的大小。（×） 反馈控制系统的精度只取决于给定的精度。（×） 双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（×） 对于有环流可逆V-M系统，在一般情况下允许两组晶闸管同时处于整流状态。（×）逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（×） 可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（×） 与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（×） α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） α=β配合工作制的有环流可逆调速系统的正向制动过程中，转速调节器饱和，电流调节器不饱和。（×） 转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（×） 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 闭环系统可以改造控制对象。（√） 闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 V-M系统中平波电抗器的电感量一般按照额定负载时保证电流连续的条件来选择。（×）直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（√） 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（×） 电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（√）

浅析电力拖动自动控制系统

浅析电力拖动自动控制系统 【摘要】电力拖动控制系统是一种较为重要的控制系统，其在工业生产中发挥着很大的作用，随着社会的发展以及科技的推动，这一系统开始趋向于自动化的应用形式。电能在人们的生活中发挥着重要的作用，电器的种类越来越多，现代社会对电力的需求量也越来越大，所以，自动化的电力拖动控制系统，可以更好的满足人类社会对电力的需求。本文分析了电力拖动自动控制系统的设计原理，还介绍了电力拖动自动控制系统的安全防护，希望对相关电力人员有所帮助，使相关企业生产可以更加安全、稳定的进行。 【关键词】电力拖动；系统；自动控制；原理；安全防护 电力拖动系统在工业领域应用极其广泛，伴随着我国科技的发展，工业企业的生产效率越来越高，人类社会对电能的需求量也越来越大。很多工业企业引进了先进的机械设备，提高了企业的生产水平，同时也对电力拖动控制系统提出了更高的要求，所以，电力拖动控制系统的自动化也是企业未来发展的必然趋势。电力拖动自动控制系统是对传统系统的改进与优化，这种系统在运行的过程中，更加安全稳定，而且满足了企业对自动化机械设备生产运行的要求。为了使电力拖动自动控制系统发挥更大的效用，相关人员要研究出更加完善的安全防护措施，这也可以为企业增产以及效益提升做出更大的贡献。 1.电力拖动自动控制系统的设计原理 电力拖动控制系统在工业企业生产中发挥着重要的作用，工作人员在系统运行的过程中，可以更好的掌握电动机的运行状况，还可以通过信息反馈，了解企业生产运行机制的运转情况，比较常见的反馈信息是电流信息。电力拖动控制系统中包含着很多的构件，其中电气设备是生产运行机制中比较重要的系统，其也是企业实现机械自动控制的关键因素。在利用计算机设备，可以在系统运行的过程中，可以直观的从显示器中，了解设备的运行状况，通过计算机等设备的信息反馈，可以有效的实现电力拖动的自动化控制。 实现电力拖动控制系统的自动化运行，需要借助先进的计算机技术，相关工作人员通过计算机信息的反馈，以及企业生产需求的变化，可以有效的制定出不同的控制方案，还可以实现机械运行的自动化生产。在这一过程中，计算机的编程起着至关重要的作用，计算机不但具有强大的计算等功能，还具有操作便捷等特点，所以，工作人员一定要多了解计算机相关知识，这样才能编制出独立的驱动程序，实现多种设备的自动控制。工作人员还要利用计算机操作技术，实现系统的对接测试，这些步骤有利于简化电力拖动自动化控制编程。电力拖动自动控制系统的各项参数可以认为调动，根据不同的要求，技术人员可以更改编程，所以这项工作具有一定的变动性。但是从系统的设计原理来看，电力拖动自动控制系统在调整的过程中，需要遵循一定的设计原则，其主要是利用计算机作为控制中心，而且是通过信号传输完成下达命令以及执行命令这一系列工作。

《电力拖动自动控制系统——运动控制系统(第5版)》阮毅第10章习题解答

第10章习题解答 10-1 伺服系统的结构如图所示， 计算三种输入下的系统给定误差：（1）)(121* t m ?=θ；（2）)(12 * t t m ?=θ； （3）*21 (1)1()2 m t t t θ=++?。 解：系统开环传递函数500()(0.11)W s s s = + 系统给定误差 *00*2* 00() ()lim ()lim ()lim 1() ()()(0.11)lim lim 500(0.11)5001(0.11) m sr sr sr t s s m m s s s s e e t sE s W s s s s s s s s s s θθθ→∞→→→→∞===++==+++ + （1）)(121* t m ?= θ，* 1()2m s s θ= 系统给定误差2* 00()(0.11)(0.11) ()lim lim 0(0.11)5002(0.11)500 m sr s s s s s s s e s s s s θ→→++∞===++++ （2）)(12* t t m ?= θ，* 21()2m s s θ= 系统给定误差2* 00()(0.11)0.111 ()lim lim (0.11)5002[(0.11)500]1000 m sr s s s s s s e s s s s θ→→++∞===++++ （3）* 21(1)1()2 m t t t θ=++?，2* 2331111()m s s s s s s s θ++=++= 系统给定误差22* 001 (0.11)()(0.11)()lim lim (0.11)500(0.11)500 m sr s s s s s s s s s e s s s s θ→→++++∞===∞++++ 10-2 直流伺服系统控制对象如图10-8所示，机械传动机构的传动比10j =，驱动装置的放大系数40s K =及滞后时间常数0.001s T s =，直流伺服电机等效参数0.086m T s =，

电力拖动自动控制系统论文

A C 1 异步电机的矢量控制理论 本章首先阐述异步电动机的三相坐标系下的数学模型，然后根据坐标变换理论，得到了它在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程，在此基础之上介绍了异步电机的矢量控制原理【14】。 1.1 异步电机的数学模型 由于异步电机矢量控制调速系统的控制方式比较复杂，要确定最佳的方式，必须对系统动静态特性进行充分的研究。异步电机本质上是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，为了便于研究，一般进行如下假设: （1)三相定子绕组和转子绕组在空间均分布，即在空间互差所产生的磁动势沿气隙圆周按正弦分布，并忽略空间谐波; (2)各相绕组的自感和互感都是线性的，即忽略磁路饱和的影响; (3)不考虑频率和温度变化对电阻的影响; (4)忽略铁耗的影响。 无论三相异步电动机转子绕组为绕线型还是笼型，均将它等效为绕线转子，并将转子参数换算到定子侧，换算后的每相绕组匝数都相等。这样异步电机数模型等效电路如图1.1所示。 120o

A A A s A s A B B B s B s B C C C s C s C d u i R i R p dt d u i R i R p dt d u i R i R p dt ψψψψψψ?=+=+???=+=+?? ? =+=+?? a a a r a r a b b b r b r b c c c r c r c d u i R i R p dt d u i R i R p dt d u i R i R p dt ψψψψψψ? =+=+?? ? =+=+?? ? =+=+?? /du dt 图1.1 异步电机的物理模型 图1.1中，定子三相对称绕组轴线A 、B, C 在空间上固定并且互差 ， 转子对称绕组的轴线a 、b 、 c 随转子一起旋转。我们把定子A 相绕组的轴线作 为空间参考坐标轴，转子a 轴和定子A 轴间的角度作为空间角位移变量。规定各绕组相电压、电流及磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这样，我们可以得到异步电机在三相静止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。 1.1.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型 1、三相定子绕组的电压平衡方程为 (1-1) 式中以微分算子P 代替微分符号 相应地，三相转子绕组折算到定子侧的电压方程 (1-2) 式中：为定子和转子相电压的瞬时值； 为定子和转子相电流的瞬时值； 为定子和转子相磁链的瞬时值； 为定子和转子电阻。 将定子和转子电压方程写成矩阵形式： 120o θ,,,,,A B C a b c u u u u u u ,,,,,A B C a b c i i i i i i ,,,,,A B C a b c ψψψψψψ,s r R R

电力拖动自动控制系统 第四版 课后答案

习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100 min 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： ()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=

378(0.0230.022)0.1478115N n I R C e r p m ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33 N D n S n s =?-=??-= 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，在额定负载下的转速降落 N n ?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 N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落 N n ?又为多少? 解：(1) 3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 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 * 8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数 15S K =、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 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 * u U 应为多少？ 解：（1） * (1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??= (2) 8.8215264d U V =??=,开环输出电压是闭环的22倍 (3) * (1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???= 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5%s ≤，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） ()s n s n D N N -?=1/ 1015002%/98%N n =??? 15002%/98%10 3.06/min N n r ?=??= 2） () 7.31106.3/1001/=-=-??=cl op n n K

02297电力拖动自动控制系统习题集附带答案

一、选择题 1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 A ．PID B ．PI C ．P D ．PD 2．静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率 A ．越小 B ．越大 C ．不变 D ．不确定 3．下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是 A ．降电压调速 B ．串级调速 C ．变极调速 D ．变压变频调速 根据能量转换的角度看，把调速系统分为三类 第一类：转差功率消耗型，包括将电压调速，转差离合器调速，转子串电阻调速 第二类：转差功率馈送型，包括串级调速，双馈电动机调速 第三类：转差功率不变型，包括变极调速，变频变压调速 4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是 A ．比例控制 B ．积分控制 C ．微分控制 D ．比例微分控制 积分控制可以使系统在无警察的情况下保持恒速运行，实现无静差调速 5．控制系统能够正常运行的首要条件是 A ．抗扰性 B ．稳定性 C ．快速性 D ．准确性 控制系统正常工作，稳定性是首要条件。 6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc 越低,则系统的稳定精度 A ．越高 B ．越低 C ．不变 D ．不确定 截止频率与相角裕度对应，截止频率越高，系统响应变快，但稳定性变差。 7．常用的数字滤波方法不包括 A ．算术平均值滤波 B ．中值滤波 C ．中值平均滤波 D ．几何平均值滤波 8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是 A ．ACR B ．A VR C ．ASR D ．A TR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A ．转速调节阶段 B ．电流上升阶段 C ．恒流升速阶段 D ．电流下降阶段 10．三相全波整流电路的平均整流电压为 A ．20.9cos U α B ．21.17cos U α C ．22.34cos U α D ．21.35cos U α 11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 A ．饱和非线性控制 B ．转速超调 C ．准时间最优控制 D ．饱和线性控制 12．下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是 A ．降电压调速 B ．变极对数调速 C ．变压变频调速 D ．转子串电阻调速 13．SPWM 技术中，调制波是频率和期望波相同的 A ．正弦波 B ．方波 C ．等腰三角波 D ．锯齿波 14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是 A ．高阶 B ．低阶 C ．非线性 D ．强耦合 15．在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是 A ．故障保护 B ．PWM 生成 C ．电流调节 D ．转速调节 16．比例微分的英文缩写是

电力拖动自动控制系统论文

东华大学研究生课程论文封面 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的课程论文，是本人独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人 亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：洪豪 注：本表格作为课程论文的首页递交，请用水笔或钢笔填写。

步 电 机 的 矢 量 控 制 理 论 本章首先阐述异步电动机的三相坐标系下的数学模型，然后根据坐标变换理论，得 到了它在两相静止坐标系下和两相同步坐标系下的数学方程，在此基础之上介绍了异步 电机的矢量控制原理【14 】。 1.1异步电机的数学模型 由于异步电机矢量控制调速系统的控制方式比较复杂，要确定最佳的方式，必须对 系统动静态特性进行充分的研究。异步电机本质上是一个高阶、非线性、强耦合的多变 量系统，为了便于研究，一般进行如下假设： (1) 三相定子绕组和转子绕组在空间均分布， 即在空间互差1200 所产生的磁动势沿 气隙圆周按正弦分布，并忽略空间谐波； (2) 各相绕组的自感和互感都是线性的，即忽略磁路饱和的影响 ； (3) 不考虑频率和温度变化对电阻的影响； (4) 忽略铁耗的影响。 无论三相异步电动机转子绕组为绕线型还是笼型，均将它等效为绕线转子，并将转 子参数换算到定子侧，换算后的每相绕组匝数都相等。这样异步电机数模型等效电路如 图1.1所示。 图1.1异步电机的物理模型 图1.1中，定子三相对称绕组轴线 A 、B, C 在空间上固定并且互差1200 ，转子对 称绕组的轴线 a 、 b 、 c 随转子一起旋转。我们把定子 A 相绕组的轴线作为空间参考坐标 轴，转子a 轴和定子A 轴间的角度，作为空间角位移变量。规定各绕组相电压、电流及 磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这样，我们可以得到异步电机在三相静 止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。 1.1.1异步电机在三相静止坐标系下的数学模型 1、三相定子绕组的电压平衡方程为 (1-1) 式中以微分算子P 代替微分符号 相应地，三相转子绕组折算到定子侧的电压方程 (1-2) 式中：U A ,U B ,U C ,U a ，U b ,U c 为定子和转子相电压的瞬时值； iA ，iB ，i C ，ia ，ib ，ic 为定子和转子相电流的瞬时值； 屮 屮 屮 屮 屮 屮 A, B, C, a, b, c 为定子和转子相磁链的瞬时值； Rs,Rr 为定子和转子电阻。 将定子和转子电压方程写成矩阵形式：

电力拖动控制系统

★采用计算机控制电力传动系统的优越性在于：（1）可显著提高系统性能。采用数字给定、数字控制和数字检测，系统精度大大提高可根据控制对象的变化，方便地改变控制器参数，以提高系统抗干扰能力（2）可采用各种控制策略。可变参数PID和PI控制；自适应控制；模糊控制；滑模控制；复合控制。（3）可实现系统监控功能。状态检测；数据处理、存储与显示；越限报警；打印报表等。 ★数字测速方法：1. 旋转编码器：光电转换；增量式旋转编码器； 脉冲数字（P/D）转换方法：（1）M法—脉冲直接计数方法；（2）T 法—脉冲时间计数方法；（3）M/T法—脉冲时间混合计数方法 M法测速：工作原理：由计数器记录PLG发出的脉冲信号；定时器每隔时间T c向CPU发出中断请求INTt；CPU响应中断后，读出计数值M1，并将计数器清零重新计数；根据计数值M 计算出对应的转速值n。 ★计算公式：式中Z为PLG每转输出的脉冲个数； ★M法测速的分辨率： ★M法测速误差率：在上式中，Z 和T c均为常值，因此转速n 正比于脉冲个数。高速时Z大，量化误差较小，随着转速的降低误差增大，转速过低时将小于1，测速装置便不能正常工作。所以，M法测速只适用于高速段。 ★T法测速：工作原理：计数器记录来自CPU的高频脉冲f0；PLG每输出一个脉冲，中断电路向CPU发出一次中断请求；CPU 响应INTn中断，从计数器中读出计数值M2，并立即清零，重新计数。 ★计算公式： ★T法测速的分辨率： ★Ｔ法测速误差率：低速时，编码器相★邻脉冲间隔时间长，测得的高频时钟脉冲个数M2多，所以误差率小，测速精度高，故T法测速适用于低速段。 ★两种测速方法的比较：M法测速在高速段分辨率强；T法测速在低速段分辨率强。因此，可以将两种测速方法相结合，取长补短。既检测T c时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2，用来计算转速，称作M/T法测速。 ★M/T法测速：电路结构 ★工作原理：T0定时器控制采样时间；M1计数器记录PLG脉冲；M2计数器记录时钟脉冲。 ★计算公式：

电力拖动运动控制系统平时作业

第一章 1、请简述《电力拖动运动控制系统》课程与《电机学》课程的关系 答：电机学是电力拖动运动控制系统的基础，电力拖动运动控制系统：了解电机的工作原理，研究如何控制电机的启动、稳速、调速和制动等电机学：研究电机的工作原理、设计和制造工艺等 2、请画出运动控制系统及其组成的框图。 答：运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，其框图如下： 3、请你叙述如何设计一辆电动自行车的思路。 答：由刹车开关、电池电压取样、限流保护、驱动电路、直流有刷电机、霍尔调速手柄等 =====================================================================第二章 1、请写出直流电动机的稳态转速公式，并分析转速与电枢电压的关系。

答：直流电机的稳态转速公式转速n=U-(IR+L*di/dt)/Kφ， I是电枢电流，R是电枢回路的电阻 φ是励磁磁通，k是感应电动势常数 所以从公式可以看出，要想对直流电机进行调速，一般的方法有两种：一种是对励磁磁通φ进行控制的励磁控制法，一种是对电枢电压U进行控制的电枢电压控制法。 2、什么是调速范围和静差率调速范围、静态速降和最小静差率之间有什么关系为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易多了” 3、某一直流调速系统，测得的最高转速特性为=1500 r/min, 最低转速特性 为=150 r/min。电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降 = 15r/min，且在转速下额定速降如不变，试问系统能够达到的调速范围D 是多少系统允许的静差率s是多少

电力拖动自动控制知识点总结

第1章 绪论 1、电机的分类？ ①发电机(其她能→电能)直流发电机与交流发电机 ②电动机(电能→其她能) 直流电动机:有换向器直流电动机(串励、并励、复励、她励)与 无换向器直流电动机(又属于一种特殊的同步电动机) 交流电动机:同步电动机 异步电动机:鼠笼式、绕线式、伺服电机 控制电机:旋转变压器 自整角机 力矩电机 测速电机 步进电机(反应式、永磁式、混合式) 2、根据直流电机转速方程 n — 转速(r/min); U — 电枢电压(V) I — 电枢电流(A); R — 电枢回路总电阻( Ω ); Φ — 励磁磁通(Wb);Ke — 由电机结构决定的电动势常数。 三种方法调节电动机的转速:(1)调节电枢供电电压 U ; (2)减弱励磁磁通 Φ;(3)改变电枢回路电阻 R 。 调压调速:调节电压供电电压进行调速,适应于:U ≤Unom,基频以下,在一定范围内无级平滑调速。 弱磁调速:无级,适用于Φ≤Φnom,一般只能配合调压调速方案,在基频以上(即电动机额定转速以上)作小范围的升速。 变电阻调速:有级调速。 问题3:请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点,并说明今后电力传动系统的发展的趋势。 * 直流电机调速系统 优点:调速范围广,易于实现平滑调速,起动、制动性能好,过载转矩大,可靠性高,动态性能良好。 缺点:有机械整流器与电刷,噪声大,维护困难;换向产生火花,使用环境受限;结构复杂,容量、转速、电压受限。 * 交流电机调速系统(正好与直流电机调速系统相反) 优点:异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉,使用环境广,运行可靠,便于制造大容量、高转速、高电压电机。大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。 缺点:调速性能比直流电机差。 * 发展趋势:用直流调速方式控制交流调速系统,达到与直流调速系统相媲美的调速性能;或采用同步电机调速系统、 第2章 闭环控制的直流调速系统 1、常用的可控直流电源有以下三种 ? 旋转变流机组——用交流电动机与直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。 ? 相控整流器——把交流电源直接转换成可控的直流电源。 ? 直流斩波器或脉宽调制变换器——先用不可控整流交流电变换成直流电,然后用PWM 脉宽调制方式调节输出的直流电压。 2、由原动机(柴油机、交流异步或同步电动机)拖动直流发电机 G 实现变流,由 G 给需要调速的直流电动机 M 供电,调节G 的励磁电流 i f 即可改变其输出电压 U ,从而调节电动机的转速 n 。 这样的调速系统简称G-M 系统,国际上通称Ward-Leonard 系统。 3、晶闸管-电动机调速系统(简称V-M 系统,又称静止的Ward-Leonard 系统), 4、晶闸管触发与整流装置的放大系数与传递函数 在动态过程中,可把晶闸管触发与整流装置瞧成就是一个纯滞后环节,其滞后效应就是由晶闸管的 Φ-=e C IR U n

直流自动控制系统

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*++≈=≈?

电力拖动运动控制系统平时作业 答案

第一章 1、请画出运动控制系统及其组成的框图。 答：运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，其框图如下： 2、如果请你设计一辆电动滑板车，请问这个电动滑板车的构成？ 答：由刹车开关、电池电压取样、限流保护、驱动电路、直流有刷电机、霍尔调速手柄等 ===================================================================== 第二章 1、请写出直流电动机的稳态转速公式，并分析转速与电枢电压的关系。 答：直流电机的稳态转速公式转速n=U-(IR+L*di/dt)/Kφ， I是电枢电流，R是电枢回路的电阻 φ是励磁磁通，k是感应电动势常数 所以从公式可以看出，要想对直流电机进行调速，一般的方法有两种：一种是对励磁磁通φ进行控制的励磁控制法，一种是对电枢电压U进行控制的电枢电压控制法。

2、什么是调速范围和静差率？调速范围、静态速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易多了”？ 3、某一直流调速系统，测得的最高转速特性为=1500 r/min, 最低转速特性 为=150 r/min。电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降 = 15r/min，且在转速下额定速降如不变，试问系统能够达到的调速范围D 是多少？系统允许的静差率s是多少？ 解： 4、转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速，为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速，为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统还有克服什么干扰的能力？ 答： 1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征 ①只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。 ②反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。扰动性能是反馈控制系统 最突出的特征之一。 ③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。 2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。3）能够改变转速，因为转速和反馈电压比有关。

直流自动控制系统B卷谭树彬(2)

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 直流自动控制系统 试 卷（作业考核 线上） B 卷 学习中心： 院校学号： 姓名 （共 3 页） 第一题（15分） 有一V-M 调速系统，电动机参数为nom 2.5 kW P =，nom 220V U =，nom 15A I =，nom 1500 r/min n =，a 2R =Ω；整流装置内阻rec 1R =Ω，触发整流装置的放大倍数s 30K =。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op n ?；（3分） 2. 计算调速要求所允许的静态速降cl n ?；（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* n 20V U =时转速1000 r/min n =，此时转速反馈系数应为多少（可认为* n n U U ≈）？（3分） 5. 计算所需放大器的放大倍数。（3分）

第二题（20分） 某调速系统如下图所示，已知数据为：电动机参数为nom 30kW P =，nom 220V U =，nom 157.8A I =，nom 1000 r/min n =，a 0.1R =Ω；整流装置内阻rec 0.3R =Ω，触发整流装置的 放大倍数s 40K =；最大给定电压* nm 12V U =，当主电路电流最大时，整定im 45V U =。系统的设计指标为：D =20，S =10%， 1.5dbL nom I I =， 1.1dcr nom I I =。 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020k R =Ω时，求1R 的数值；（3分） 6. 计算稳压管的击穿电压com U 。（3分）

电力拖动自动控制系统仿真作业

电力拖动自动控制系统仿真作业 学号： 姓名： 第二章比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真 参数的设置： 额定电压Un=220，额定电流Idn=55A， 额定转速1000r/min，电动机电动势系数Ce=0.192V·min/r。 装置的放大系数Ks=44，滞后时间常数Ts=0.00167s， 电枢回路总电阻R=1.0欧，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s， 机电时间常数Tm=0.075s。转速反馈系数a=0.01。 对应额定转速时的给定电压是10v。 PI调节器的值暂定为Kp=0.56,1/τ=11.43，得到比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型如下： 修改控制参数后转速的仿真结果如下：

修改控制参数后的电流仿真结果： 由以上仿真结果图能够看出，系统是一个欠阻尼系统，改变比例积分系数可以得到不同的结果，系统的转速先超调然后逐渐趋于稳定，当电流静差为零时转速基本不变。 无超调的仿真结果图： Kp=0.25,1/τ=3时仿真结果如下：

超调量较大的仿真结果 Kp=0.8,1/τ=15时仿真结果如下： 从以上的仿真结果图能够看出：Kp=0.25，,1/τ=3时没有超调，Kp=0.8，,1/τ=15时超调较大。

第三章转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真电流环的仿真模型如下 电流环的仿真结果如下 此时KT满足KT=0.5，有超调，上升时间比较适中 无超调的仿真结果 此时KT满足KT=0.25，Kp=0.5067,1/τ=16.89

由仿真图可以看出电流环无超调,但上升时间较为缓慢 超调量较大的仿真结果 此时KT满足KT=1.0，Kp=2.027,1/τ=67.567 由仿真图可以看出，电流有超调,但上升时间比较短，在恒流升速阶段，Id略低于Idm，其原因是电流调节系统受到电动机反电动势的扰动，它是一个线性渐增的扰动量，所以系统做不到无静差。 转速环的仿真模型

电力拖动自动控制系统-运动控制系统答案,完整版..

事情是这样的，一个月前我的同事小度找到我吐槽…… 当时一听这话直接吓的我都坐地上了！！！完蛋了，莫不是要我卷铺盖了… 但听完接下来的话我又爬了起来（老板拜托你说话不要大喘气好不好！） 领导指着电脑： 哧，还以为什么事儿呢。我镇定地捋了捋头发站好： “老板你放心，不就是发福利么，这事儿包我身上了。” 虽然话放出去了，但说实话这一大堆福利具体怎么发心里还真没底。 但毕竟小度好歹是全国新媒体编辑里机智程度排名前一万的人，经过好几夜的苦思冥想后…哦呵呵呵… 第五章 思考题 5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范围越大吗？ 答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0

可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定？ 答：当异步电动机在基频以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心饱和， 从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损 坏电动机。由此可见，最好是保持每极磁通量为额定值不变。当频率从额定值向下调节时，必须同时降低 E g 使 1 4.44常值S g S N mN E N K f ，即在基频以下应采用电动势频 率比为恒值的控制方式。然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。 当电 动势值较高时，可忽略定子电阻和漏感压降，而认为定子相电压s g U E 。 在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制， 定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变， 这将导致磁通与频率成反比地降低， 使得 异步电动机工作在弱磁状态。5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？为 什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式， 是否指输出功率或转矩恒定？若不是， 那么恒功率或 恒转矩调速究竟是指什么？ 答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。 5-4基频以下调速可以是恒压频比控制、 恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式， 从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。答： 恒压频比控制：恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移， 硬度也较 好，能够满足一般的调速要求，低速时需适当提高定子电压， 以近似补偿定子阻抗压降。在 对于相同的电磁转矩，角频率越大， 速降落越大，机械特性越软，与直流电动机弱磁调速相 似。在基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点， 但负载变化时定子 压降不同，将导致磁通改变，因此需采用定子电压补偿控制。 根据定子电流的大小改变定子 电压，以保持磁通恒定。 恒定子磁通：虽然改善了低速性能， 但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。频 率变化时，恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变。恒定子磁通控制的临界转差率大于恒压 频比控制方式。恒定子磁通控制的临界转矩也大于恒压频比控制方式。 控制方式均需要定子 电压补偿，控制要复杂一些。恒气隙磁通：虽然改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。保 持气隙磁通恒定： 1 常值g E ，除了补偿定子电阻压降外，还应补偿定子漏抗压降。与

电力拖动控制系统基础知识(培训教材)

4电力拖动控制系统基础知识 自动控制系统可以从一些不同的角度来进行分类。一般按系统结构特点分类，大致可分为：开环控制系统、闭环控制系统及复合控制系统。其中，闭环控制系统又分为单环控制系统、双环控制系统等；而复合控制系统是既有主反馈，又有前馈的控制系统。所谓前馈控制是一种按照扰动进行控制的开环控制。因此复合控制系统是开环、闭环结合的系统。 4.1开环控制系统与闭环控制系统的概念 4.1.1开环控制系统 （1）开环控制系统概念 开环控制系统是与闭环控制系统相对而言的。如果在系统中控制信息的流动未形成闭合回路，那么该系统就称之为开环控制系统。 （2）开环控制系统种类 常见的开环控制系统有以下两种： 1）按干扰补偿的前馈控制系统 通过前面对控制的分析可知，稳定被控制量实质上就是在干扰信号出现时，操纵控制量使之对被控量的影响与干扰量对被控量的影响互相抵消以保持被控量不变，这样就产生了利用干扰去克服干扰的控制思路。其原理方框图见图4-1-1。 图4-1-1前馈系统控制图 在这种系统中，由于测量的是干扰量，故只能对可测干扰进行补偿。不可测干扰以及对象、各部件内部参数变化给被控量造成的干扰，系统自身无法控制。因此，控制精度受到了原理上的限制。 2）按给定值操作的开环控制系统

所谓按给定值操作的开环控制系统，就是事先计算出希望的给定量，然后向执行器提供该给定量后就不再管它了，那么这种系统就是所谓的按给定值操作的开环系统。见图4-1-2。 开环控制系统由于没有信息的回馈，控制器就无法知晓控制的效果，因此也就没有纠正偏差的能力。因此这种系统只能用在对控制质量要求不高的场合，或者是在闭环控制中起辅助的控制以减轻反馈控制的负担。 图4-1-2按给定值操作的开环系统 综上所述，开环控制系统的特点是： ①不必对被控量进行测量和反馈，因而结构简单。 ②这种系统需要采用高精度元件保证控制精度。 ③对干扰造成的误差，系统不具有修正能力。 ④系统不存在稳定性问题。 （3）开环调速系统及其存在的问题 在实际应用中，晶闸管-电动机系统和可逆直流脉宽调速系统都是开环调速系统，调节控制电压就可以改变电动机的转速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速，可以找到一些用途。但是，在开环系统中，当负载电流增大时，电枢压降也增大，转速只能降下来；许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求。例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大小常有波动，但是，为了保证工件的加工精度和加工后的表面光洁度，加工过程中的速度却必须基本稳定，也就是说，静差率不能太大，一般要求，调速范围D=20～40，静差率5％。又如热连轧机，各机架轧辊分别由单独的电动机拖动，钢材在几个机架内连续轧制，要求各机架出口线速度保持严格的比例关系，使被轧金属每秒流量相等，才不致造成钢材拱起或拉断，根据工艺要求，须使调速范围D=3～10时，保证静差率0.2％～0.5％。在这些情况下，开环调速系统往往不能满足要求。在开环系统中，当负载电流增大时，电枢压降也增大，转速只能降下来；闭环系统装有反馈装置，转速稍有降落，反馈电压就会降低，通过比较和放大，提高电力电子装置的输出电压，使系统工作在新的机械特性上，因而转速又有所回升。