ZB0215136运控复习

运动控制复习

一、填空

1、运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。

nmax，静差率的公式是：nmins??nNn0；调速范围与静态速降和静差

2、调速范围的公式是：D?D?率直接的关系是：

nNs?nN(1?s)。（用公式表示）

3、直流调速系统用的可控直流电源有：晶闸管整流器-电动机系统、直流PWM变换器-电动机系统、旋转变流机组。

4、双闭环调速系统中，转速调节器对 负载 起抗干扰作用；电流调节器对 电网电压 起抗干扰作用。

5、在直流调速系统中，为了进行定量分析，定义了两个稳定性能指标，分别是调速范围和静差率。

6、双速闭环调速系统的起动过程有如下三个特点：饱和非线性控制、转速超调、准时间最优控制。

7、在控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗干扰指标，而调速系统的动态指标通常以抗干扰为主。

8、系统中有2个时间常数的惯性环节

111、可以近似地处理为 T1S?1T2S?1(T1?T2)s?1（写数字表达式），其时间常数为T1+T2近似条件为??1 10T1T29、环流是指：不流过电动机或其他负载，直接在两组晶闸管间流通的短路电流；环流可以分为静态环流和动态环流，其中静态环流又可以分为直流平均环流、瞬时脉动环流。 10、按照交流异步电动机的原理，从定子传输到转子的电磁功率Pm分成两部分，一部分是电拖负载的机械功率Pmech=

另一部分是传输给转子的转差功率P3=

，根据转差功率的处理方式，可以将异步电动机调速系统分为三类：转差功率消耗

型调速系统、转差功率馈送型调速系统、转差功率不变型调速系统。

1

11、在变压变频调速系统中，异步电动机由三相PWM逆变器供电时，其输出有8个空间电压矢量，其中6个为有效的，它们的幅值相等，空间角度互差60度，另外两个为0。 12、异步电动机变压变频调速系统中，在基频以下由磁通恒定，采用的是恒转矩调速的方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，属于近似的恒功率调速方式。

13、近代变频器主要采用PWM控制技术，传统的交流PWM技术是用正弦波来调制等腰三角波，称为正弦脉冲宽度调制（SPWM），随着控制技术的发展还产生了电流跟踪PWM控制技术和空间矢量PWM控制技术。

14、转速电流双闭环调速系统在启动过程中，转速调节器ASR将经历

不饱和 、 饱和 、 退保护 15、异步电动机的动态模型由运动方程、电压方程、转矩方程、磁链方程。

二、选择。

1、将以下有关转速单闭环直流调速系统的说法，正确的是（D ） A、有静差系统 B、无静差系统 C、空载时为无静差系统

D、当转速调节器为P调节器时为有静差系统，为PI调节器时为无静差系统

2、带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器输出为（ A）

A、零 B、大于零的定值 C、小于零的定值 D、保持原先的值不变

3、无静差调速系统的PI调节器中P部分的作用是（ D） A、消除稳态误差 B、不能消除稳态误差 C、既能消除稳态误差又加快动态响应 D、加快动态响应 4、无静差调速系统的PI调节器中I部分的作用是（A）

A、消除稳态误差 B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应 C、既能消除稳态误差又加快动态响应 D、加快动态响应

5、直流闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，（ A） A、ACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动

2

B、ACR抑制转矩波动，ASR抑制电压波动 C、ACR放大转矩波动，ASR抑制电压波动 D、ACR放大电网电压波动，ASR抑制转矩波动

6、系统的静态速降?nd一定时，静差率S越小，则（C） A、调速范围D越大 B、额定转速nd越大 C、调速范围D越小 D、额定转速nd越小

7、转速-电流双闭环不可逆系统正常稳定运转后，发现原定正向与机械要求的正方向相反，则需改变电机运行方向，此时不应（C）

A、调换磁场接线 B、调换电枢接线

C、同时调换磁场和电枢接线 D、同时调换磁场和测速发电机接线

8、???配合控制有环流可逆调速系统的回路中 （D ） A、既有直流环流又有脉动环流 B、有直流环流但无脉动环流 C、既无直流环流又无脉动环流 D、无直流环流但有脉动环流 9、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（B） A、PID控制 B、PI控制 C、P控制 D、PD控制

10、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） A、越小 B、越大 C、不变 D、不确定

11、双闭环直流调速系统电流环调试时，如果励磁电源合闸，电枢回路亦同时通电，给定由ACR输入端加入且产生恒定的额定电流，则（C ）。（假定电机不带机械负载） A、电机会稳定运转 B、电机不会运转 C、电机会加速到最高转速 D、过流跳闸

12、在转速，电流双闭环调速系统中，出现电网波动时由（B）起主要调节作用。 A、ASR调节器zhuansuASR负载扰动 B、ACR调节器 C、ASR和ACR共同作用 D、以上都不对 13、转速单闭环直流调速系统中，不能抑制（D）的扰动。 A、调节器放大倍数 B、电网电压波动 C、负载 D、测速机励磁电流

3

14、三线桥式配合控制有环流可逆调速调速系统的主回路采用反并联接线，除平波电

抗器外，还需要（C）个环流电抗器。 A、2 B、3 C、4 D、1

15、采用下列（C）方式可以实现有环流可逆直流调速系统 A、逻辑控制 B、错位控制 C、

16、交流异步电动机采用调压调速，从高速变到低速，其转差功率（B） A、不变 B、全部以热能的形式消耗掉了 C、大部分回馈电网 D、部分回馈电网，部分消耗

17、异步电动机变压变频调速时，采用（D）控制方式，可获得和他励直流电动机一样的线性机械特性。

A、US/f1=常指 B、Eg/f1=常指 C、ES/f1=常指 D、Er/f1=常指

18、异步电动机变压变频调速时，采用（A）控制方式最容易实现，其机械特性基本上平行下移，硬度也较好，能满足一般的调速要求，在低速时适当提高定子电压，以补偿定子阻抗压降。

A、US/f1=常指 B、Eg/f1=常指 C、ES/f1=常指 D、Er/f1=常指

19、转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制（C） A、电机的调速精度 B、电机的动态转矩 C、电机的气隙磁通 D、电机的定子电流

配合控制 D、以上都不对

4

20、带二极管整流器的SPWM变频器是以正弦波为逆变器输出波形，是一系列（A）的矩形波。

A、等幅不等宽 B、等宽不等幅 C、等幅等宽 D、不等幅不等宽

21、异步电动机变压变频（VVVF）调速系统中低频电压补偿的目的是（B） A、补偿定子电阻压降 B、补偿定子电阻和漏抗压降 C、补偿转子电阻压降 D、补偿转子电阻和漏抗压降

22、与矢量控制相比，直接转矩控制（D）

A、调速范围宽 B、控制性能受转子参数影响大 C、计算复杂 D、控制结构简单

23、下列交流调速调速系统中，属于转差率不变型的是（C） A、降压调速 B、转子串电阻调速

C、变压变频调速 D、绕线式异步电动机串级调速

24、调速系统的静差率一般是指系统在（B）时的静差率

A、高速时 B、低速时 C、额定转速时 D、与速度无关

25、转速、电流双闭环调速系统中，不设电流截止负反馈，是因为其主电流的限流（D） A、有PI调节器保证 B、有转速环保证 C、有电流环保证 D、有速度调节器的限幅保证

26、在变频调速时，若保持恒压频比（U1/F1=C），可实现近似（B） A、恒功率调速 B、恒转矩调速 C、恒效率调速 D、恒频率

27、与矢量控制相比，直接转矩控制（D）

A、调速范围宽 B、控制性能受转子参数影响大 C、计算复杂 D、控制结构简单

5

28、典型I型系统与典型II型系统相比，（C） A、前者跟随性能和抗扰性能均优于后者 B、前者跟随性能和抗扰性能不如后者 C、前者跟随性能好，抗干扰性能差 D、前者跟随性能差，抗干扰性能好

三、简答

1、什么是环流？环流有哪些种类？逻辑无环流可逆系统消除环流的出发点是什么？ 答：环流是指：不流过电动机或其他负载，直接在两组晶闸管流通的短路电流。环流可以分为静态环流和动态环流，其中静态环流又分为直流平均环流和瞬时脉动环流。在逻辑无环流可逆系统中，用逻辑关系控制使一组电路工作是，封锁另一组电路，彻底断开换流的通路，确保任何时候只有一组晶闸管工作，这就是逻辑控制的无环流可逆系统消除环流的出发点。

2、双闭环调速系统中如转速反馈信号断线会出现什么情况，转速正反馈时又会出什么情况？

3、转速单闭环直流调速系统的动态结构图。

6

4、转速、电流双闭环直流调速系统的动态结构图。

5、简述恒压频比控制方式。

在额定频率以下，如果电压一定而只降低频率，那么气隙磁通就要过大，造成磁路饱和，严重时烧毁电动机。因此为了保持气隙磁通不变，就要求在降低供电频率的同时降低输出电压，保持u/f=常数，即保持电压与频率之比为常数进行控制。这种控制方式为恒压频比控制方式，又称恒磁通控制方式。

6、交流异步电动机的基频以下的调试方法有哪四种？试就其实现难易程度、机械特性等方面进行比较。

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7、下图为异步电动机矢量控制原理结构图，A,B,C,D分别为坐标变换模块，请指出它们分别表示什么变换？这些变换的等效原则是什么？

A:矢量旋转逆变换

B:二相静止坐标变成三相静止坐标变换 C:三相静止坐标系变成二相静止坐标变换

D：将二相静止坐标下的互相垂直的交流信号变换成二相旋转的互相垂直的直流信号 等效变换的原则是旋转磁场等效或磁动势等效

8、异步电动机矢量控制的基本思想是什么？

按转子磁链定向矢量控制的基本思想是通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型，仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。由于变换的是矢量，所以这样的坐标变换也称矢量变换，相应的控制系统称为矢量控制系统或按转子磁链定向控制系统。

9、双闭环控制的动态过程。

双闭环一般分为3个阶段：电流上升，恒流生速，转速调节。在第一个阶段，转速调节器（ASR）因为转速很慢故偏差电压很大，ASR很快进入饱和，使转速环处于开环状态，而电流调节器（ACR）的输入就是ASR的输出，故电流开始很快上升并出现一定的超调，那就需要电流环来进行控制了，使其稳定，第二阶段，ACR一直处于饱和状态，电流经过调节稳定在饱和值，这时转速开始上升，转速环仍然是开环状态，转速迅速上升，第三阶段，转速超过了预期的值有了超调量，这时ASR的偏差电压<0，有反向输入，开始退饱和，直至转速达到稳定，电流下降到稳定的值。

8

四、计算

1、看书22页到24页，习题2-3，2-4，2-5

老师的题目：某龙门刨床工作台采用V-M调速系统。已知直流电动机PN=50KW,UN=220V,IN=300A,nN=1500r/min,主电路总电阻R=0.20Ω,Ce=0.2V?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落?nN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SN多少？

（3）若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落?nN又为多少? 参考答案见习题2-5

注意：上课老师说过会改参数，比如不告诉你主回路电阻，告诉你

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

R

a

和

Rs看习题2-4

PN?60kW,UN?220V,IN?305A,nN?1000rmin，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?nN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SN多少？

（3）若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落?nN又为多少? 解：(1)?nN?IN?RCe?305?0.180.2?274.5r/min (2) SN??nNn0?274.5(1000?274.5)?21.5%

(3) ?n?nNS[D(1?s)]?1000?0.05[20?0.95]?2.63r/min

9

2、老师的题目：

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UN=5.5V、比例调节器放大系数KP=3、晶闸管装置放大系数KS?15、反馈系数γ=0.7。求： （1）输出电压Ud；

（2）若把反馈线断开，Ud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Uu 应为多少？

*

参考答案见习题2-6

10

*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Uu?8.8V、比例调节器放

大系数KP?2、晶闸管装置放大系数KS?15、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压Ud；（2）若把反馈线断开，Ud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Uu 应为多少？

解：（1）Ud*?KpKsUu(1?KpKs?)?2?15?8.8(1?2?15?0.7)?12V

(2) Ud?8.8?2?15?264V,开环输出电压是闭环的22倍 (3) Uu

*?Ud(1?KpKs?)KpKs?12?(1?2?15?0.35)(2?15)?4.6V

3、老师的题目：

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

**PN=3.7kW，UN=220V，IN=20A，机：,电枢回路总电阻R=1.8Ω,设Unm?Uim?UcmnN=1500r/min

=10V，电枢回路最大电流Idm=30A,电力电子变换器的放大系数Ks=40。试求：

（1）电流反馈系数?和转速反馈系数?。

（2）当电动机在最高转速发生堵转时的Ud0,Ui,Ui,Uc值。

（3）UN、KP（转速调节器放大倍数）KS、a这些参数中，哪些参数可以改变电动

11

**机的参数，哪些不行，简要说明原因。若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中什么参数？（参考答案见93页思考题3-6） 思考题3-6

在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？改变转速调节器的放大倍数KP行不行？改变电力电子变换器的放大倍数KS行不行？改变转速反馈系数行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？

答：改变电机的转速需要调节转速给定信号Un※；改变转速调节器的放大倍数KP和电力电子变换器的放大倍数KS不行，因为转速电流双闭环直流调速系统对前向通道内的阶跃扰动均有能力克服，若要改变电机的堵转电流需要改变ASR的限幅值。 （1）和（2）参考答案见习题3-2

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：PN=3.7kW，UN=220V，IN=20A，nN=1000 r/min ,电枢回路总电阻R=1.5Ω,设

**Unm?Uim?Ucm=8V，电枢回路最大电流Idm=40A,电力电子变换器的放大系数Ks=40。试求：

（1）电流反馈系数?和转速反馈系数?。

（2）当电动机在最高转速发生堵转时的Ud0,Ui*,Ui,Uc值。

*Uim8V????0.2V/A解:1）Idm40A*Unm8V????0.008V/rpmnN1000rpm

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2) Ud0 这时：

?E?IdlR??CenN?IdlR??40A*1.5??60V

*Un?8V,Un?0，ASR处于饱和，输出最大电流给定值。

Ui*?8V,Ui?8V,

UC?Ud0KS?6040?1.5V

4、

13

5、老师的题目：

某反馈控制系统已校正成典型I型系统。已知时间常数T=0.15s, 要求阶跃响应超调量

?≤6％。

（1） 系统的开环增益。

（2） 计算过渡过程时间ts和上升时间tr；

（3） 绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间tr<0.45s, 则K=?，?％=? 参考答案见习题3-5

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

?≤10％。

（1）系统的开环增益。

（2）计算过渡过程时间ts和上升时间tr；

（3）绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间tr<0.25s, 则K=?，?％=? 解：取KT?0.69,??0.6,?%?9.5%

(1) 系统开环增益：K?0.69/T?0.69/0.1?6.9(1/s) (2) 上升时间tr?3.3T?0.33S

过度过程时间：

3ts??6T?6?0.1?0.6s

??n

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（3）

如要求tr?0.25s，查表3-1则应取 KT?1,??0.5 , tr这时K?1/T?10,超调量=16.3%。

6、设控制对象传递函数为

?2.4T?2.4*0.1?0.24s

Wobj=

6.41.41..要求阶跃输入时系统的超

0.27s?12?0.034s0.005s?1调量?≤5%。分别用P和I 调节器将系统校正为典型的I型系统，并校验是否满足近似条件。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0kap.html