《自动控制系统》复习题及答案

《自动控制系统》复习题及答案

一、名词解释：（每小题2分，10分）

1、静态环流：当可逆线路在一定的控制角下稳定工作时，所出现的环流叫做静态环流，静态环流可分为直流平均环流和瞬时脉动环流。

2、动态环流：稳定运行时并不存在，只在系统处于过渡过程中出现的环流，叫做动态环流。

3、待逆变状态：待逆变就是电力电子器件(如晶闸管)已经满足逆变工作的部分条件，但并是完全满足条件，使得逆变并不能真正得以进行。直到逆变的直流电势大于电网的电压后，逆变才能真正进行。

4、待整流状态：指电力电子器件(如晶闸管)已部分满足整流的工作条件，整流并未真正进行时的工作状态。直到满足整流的工作条件，整流才能真正进行。

5、自动调速：根据自动控制原理，反馈闭环控制系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，系统会自动产生纠正偏差的作用。

二、填空题（每空0.5分，5分）

1、直流调速的种类有 调节电枢供电电压 ，减弱励磁磁通 ， 改变电枢回路电阻 。

3、比例调节器的输出量完全取决 比例和积分两部分之和 。

4、比例—积分调节器兼顾了系统的 快速响应 和 消除静差 的两个方面的要求，因此在自动控制系统中获得广泛的应用。

5、最大超调量是输出量与稳态值的 输出量的最大值减去稳态值 与 稳态值 之比。

6、有静差调速系统，其自动调节用 转速负反馈组成闭环的反馈控制系统 。

四、简答题（每小题3分，9分）

2、试分别解释闭环频率特性与开环频率特性？

答：单位反馈系统开环传递函数：G(s)=K/s(s+1)(s+5)

由于系统的开环频率特性和闭环频率特性有确定的关系，对于单位反馈系统的闭环传递函数：￠（s ）=GK(S)/1+GK(S)

对应闭环频率特性：￠（jw ）=GK(jw)/1+GK(jw)=M(jw)eja(w)

3、电流调节器和转速调节器的作用？

答：

电流调节器的作用：1.对电网电压波动起及时抗干扰作用。2.启动是保证获得允许的最大电流。3.在转速调节过程中，使电流跟随给定电压变化。4.当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到快速的安全保护作用。如果故障消除，系统能够自动恢复正常。 转速调节器的作用：1.使转速跟随给定电压变化，稳态无静差。2.对负载变化起抗干扰作用。3.其输出限幅值决定允许的最大电流。 五、分析设计题（每小题7分，7分）

1、分析转速负反馈直流调速系统的稳态结构图

在电动机轴上安装一台测速发电机，测出与被调量—转速成正比的负反馈电压UG 与转速给定电压Un 相比较后得到偏差电压△U ，经过放大器A 产生触发装置UPE 的控制电压Uk,用以控制电动机转速。组成转速负反馈控制的闭环调速系统。根据自动控制原理，反馈闭环控制系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，系统会自动产生纠正偏差的作用。转速降落正是由负载引起的转速偏差。显然，闭环调速系统应该能够大大减少转速降落。

六、计算题（每小题7分，14分）

1、在某一调速系统中，要求调速范围 1000 ～ 100r/min ，静差率 s=5% ，试问此时允许的静态转速降是多少？若开环静态速降是 100r/min ，则闭环系统的开环放大系数为多大？

D=nmax/nmin=1000/100=10=nnoms/△nnom(1-s)

△nnom=1000*0.05/10*0.95=5r/min 带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图

+ A M TG + -

+ - +

- U tg U d I d n

+ - - + U n ∆U n U *n U c UPE + -

M T I d U n U d U c tg ～

Dop=nnoms/△nop(1-s)

Dcl=nnoms/△ncl(1-s)

K=△nnoP/△nNcl-1=100/5-1=19

2、求如图所示的最小相位系统的开环传递函数，并判别其闭环系统的稳定性。

中频段斜率为-20，且占据的频率区域较宽，则系统的相频特性为：

￠（w）=-180o+arctan w/w1- arctan w/w2

相裕度角为：Ύ=180o+￠（we）= arctan wc/w1- arctan wc/w2

可见，中频段很宽，即w2比w1大许多，则系统的相角裕度Ύ很大，即系统的平稳性很好。

中频段斜率为-40，且占据的频率区域较宽，可见，中频段很宽，即w2比w1大许多，则系统的相角裕度Ύ接近于0，即系统将处于临界稳定状态，动态响应持续震荡。