(完整版)《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)0*计算三种输入下的系统给定误差：(1)0*二2・1(t)；(2)m20*二4-1(t)；(3)m210*二(1+1+—12)・1(t)。m2解：系统开环传递函数可(s)二册)系统给定误差e(g)=11me(t)=1imsE(系统给定误差e(g)=11me(t)=1imsE(s)=1im題(s)sr1(1)0*=-1(t),m2msT0"sT01+W(s)s0*(s)s20*(s)(0.1s+1)=m=11^^mst。]+500s®s(0.1s+1)+500s(0.1s+1)10*(s)=-m2sttgsrsr系统给定误差eS)=11ms20；(s)(0.1s+-)=11m曲+-)st0s(0.1s+1)+500st02s(0.1s+1)+500sr1m2s2(2)0*二-・1(t)，0*(s)=m2系统给定误差eS)=11ms20；(s)(0.1s+-)=11m—srstos(0.1s+1)+500sto2[s(0.1s+1)+500]10000.1s+1(3)0*二(1+1+-12)-1(t)，0*(s)=—+—+—=-m2mss2s3s3s2+s+1(011)系统给定误差esrS)=豐爲;-s+；):爲=s(0.is+1)+50o=g10-2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j=10，驱动装置的放大系数K=40及滞后时间常数T=0.001s，直流伺服电机等效参数T=0.086s，ssmT二0.012s,C二0.204，位置调节器APR选用PD调节器，构成单环位置伺服系统，求le出调节器参数的稳定范围。解：驱动装置传递函数气(s)-K解：驱动装置传递函数气(s)-KsTs+1400.001s+1W(s)=2直流伺服电机传递函数1/CeTTs2+Ts+1mlm4.94.90.001s2+0.086s+1机械传动机构传递函数叫(s)=机械传动机构传递函数叫(s)=j1s直流伺服系统控制对象传递函数为W(s)=obj(0.0139s+1)(0.0721s+1)

0.1K心C)ses(Ts+1)(TTs2+Ts+1)smlm19.6s(0.001s+1)(0.0139s+1)(0.0721s+1)PD调节器传递函数W(s)=W(s)=K(1+ts)，t=0.0721APRPDpdd伺服系统开环传递函数WW(s)二0opK(ts+1)0ds(Ts+1)(TTs2+Ts+1)

smlm19.6Ks(0.001s+1)(0.0139s+1)为保证系统稳定，0.001+0.013919.6x0.001x0.0139=54.7。10-3对题10-2中的直流永磁伺服电机采用电流闭环控制，电流闭环等效传递函数1_1Ts+1一0.07s+1i系统的转动惯量J二0.011kg-m2，设计位置调节器，要求系统对负载扰动无静差，求出调节器参数的稳定范围。解：带有电流闭环控制的对象结构图忽略负载转矩tl时，带有电流闭环控制对象的传递函数为17.71C/(jJ)9.55x0.204x0.1W(s)=T==objs2(Ts+1)0.011s2(0.07s+1)s2(0.07s+1)i(Ts+1)(Ts+1)选用PID调节器，其传递函数为W(s)=W(s)=KidAPRPIDpTsi伺服系统的开环传递函数为K(Ts+1()Ts+1)C/(jJ)17.71K(Ts+1()Ts+1)JW(s)=pidt=pid—0optss2(Ts+1)ts3(0.07s+1)iii设TLd，由Routh稳定判据求得系统稳定的条件T=T>2Tidi1K>02t2(t—2T)iii令t二t二2.2T二0.154，idi>2t(t-2T)17.71x0.88T20.072iiii二0064二13.09510-4对题10-3中的带有电流闭环控制的对象设计转速闭环控制系统，转速闭环等效传递K(Ts+1)函数W(s)=n_n，其中，h二5，T=0.015st=hT=0.75s，nclTs3+s2+KTs+K为nn为n工nNnNh+1K二二300，设计位置调节器，当输入0*为阶跃信号时，伺服系统稳态无静差，N2h2T2m工n求出调节器参数的稳定范围。求出调节器参数的稳定范围。解：控制对象的传递函数w(、K(ts+1)/j30(0.1s+1)W(s)二N——0objs3+s2+Kts+K)s(0.02s3+s2+30s+300)工nNnN当输入9*为阶跃信号时，APR选用P调节器就可实现稳态无静差，则系统的开环传递m函数为KK(ts+1)/j30K(0.1s+1)W(s)=p_Nn=p—如s(Ts3+s2+Kts+K)s(0.02s3+s2+30s+300)工nNnN用Routh稳定判据，可求得系统的稳定条件，h2-12h3T3v-hv-h2T3K2+En9h2-3h-2(h+1)2(h-1)K+—

2h94h4T3EnK<0.9480.076K2-24K-17.06=0.076(K+0.709