电气传动自动控制系统(2013 哈工大-Eason) - 图文

电气传动自动控制系统

模拟试卷1：

一、 填空（共10分，每题2分）

1. 常用的可控直流电源有旋转变流机组、 晶闸管可控整流器 、直流斩波器三种类型。 2. 晶闸管触发与整流装置的近似传递函数是

。

。

3. 采用比例调节器的直流调速系统，考虑相同理想空载转速的情况，闭环静差率scl与开环静差率sop的关系是scl＝ 4. 一般来说，调速系统的动态指标以 抗扰 性能为主，而随动系统的动态指标以跟随性能为主。

5. 对于典型I型系统，开环放大倍数K越大，截止频率就越 高 ，系统响应就越 快 ，稳定性就越 差 。

二、 选择题（共10分，每题2分） 1. 晶闸管整流器的失控时间和 D 有关。

（A）整流器内阻 （B）晶闸管电流 （C）输入电压幅值 （D）脉波数 2. 试给出PI调节器的传递函数，并绘出用运算放大器的实现电路。 从频域特征上判断一个调速控制系统的性能 C

（A）截止频率高，响应就慢 （B）高频衰减快，抗干扰能力不强 （C）低频段增益高，稳态精度 （D）中频段越窄，稳定性越好 3. 电压负反馈的调速系统不能抑制 D 扰动。 （A）电网电压波动 （B）调节器放大倍数变化 （C）晶闸管内阻变化 （D）负载波动

4. 直流双闭环调速系统中通过变化 D 就可以调整最大负载电流。 （A）速度给定 （B）电网电压 （C）电流调节器限幅 （D）速度调节器限幅 5. 典型I型系统可以无静差地跟踪 B 信号

（A）斜坡信号 （B）阶跃信号 （C）加速度信号 （D）锯齿波信号

三、 简答题（共40分，每题5分）

1. 试给出典型I型传递函数，并绘出其Bode图。

2. 在直流双闭环调速系统中，速度调节器有哪些作用？

3. 调速系统的精度主要取决于哪些因素？

4. 试绘出直流电动机的单闭环调速系统的静态结构图，结合该图说明闭环系统可以抑制哪些扰动。

5. 试绘出直流电机调压调速的机械特性和静特性。 答：

6. 高频段小惯性环节如何近似处理？其近似条件是什么？

7. 常见的交流调速方法有哪些？各有何特点？

8. 试给出转速电流双闭环直流调速系统在稳态工作时的速度调节器和电流调节器输入和输出值。

四、 论述题（共20分，每题10分）

1. 试绘出双闭环直流电机调速系统的动态结构图，并绘图说明电机的起动过程。 答：

2．一个被控对象的传递函数是数。 答：

，其中T1>T2，试分析要将其校正成典型I型系统，如何选择调节器的结构和参

五、 计算题（共20分）

求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？

1. 某直流调速系统电动机额定转速为1000rpm，额定速降 ?n= 100r/min，当要求静差率10%时，允许多大的调速范围？如果要

模拟试卷2：

一、 填空（共10分，每题2分）

1. 大惯性环节, 其近似条件 。

。

2. 采用比例调节器的直流调速系统，在同样负载扰动下，闭环速度降落与开环速度降落的关系是Δncl ＝ 3. 晶闸管－电动机反并联可逆调速系统当电机处于反向制动状态时，正组处于 逆变 状态。 4. 晶闸管－电动机反并联可逆调速系统当处于正向制动状态时，位于机械特性的第 四 象限。 5. 交流异步电动机调压调速拖动恒转矩负载，转速越低，转差功率消耗 大 。

二、 选择题（共10分，每题2分）

1． 在电压负反馈、电流正反馈调速系统中，电流环起 B 作用。 （A）调节电枢电流 （B）补偿负载的扰动 （C）调节电枢电压 （D）调节电机速度 2. 速度电流双闭环系统在恒流升速阶段 (B C) （A）电流调节器限幅 （B）电流调节器未限幅 （C）速度调节器限幅 （D）速度调节器未限幅

3. 速度电流双闭环系统在速度调节阶段 ( B D) （A）电流调节器限幅 （B）电流调节器未限幅 （C）速度调节器限幅 （D）速度调节器未限幅

4. 典型II型系统可以只能有静差地跟踪 A B D 信号（多重选择） （A）斜坡信号 （B）阶跃信号 （C）加速度信号 （D）常值输入信号 5. 属于转差功率消耗型的调速方法有： A C E （多重选择）

（A）降压调速 （B）变极调速 （C）转子串电阻调速 （D）同步电机调速 （E）转差离合器调速 （F）变压变频 (G) 绕线转子电机串级调速

三、 简答题（共40分，每题5分）

1. 试给出典型II系统的传递函数，并绘出其Bode图。

2. 在直流双闭环调速系统中，电流调节器各有哪些作用？

3. 在PWM调速系统中的泵升电压是什么含义？如何抑制？

4. 绘出直流电机开环机械特性和闭环静特性，说明二者的关系。并解释为什么速度闭环后可以降低稳态速度降落。

5. 绘出带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的稳态结构图。

6. 采用Bode图设计控制系统时，对不同的频段有何要求。

7. 试给出积分调节器的传递函数，绘出用运算放大器的实现电路，并绘出其Bode 图。

8. 高频段小惯性环节如何近似处理？其近似条件是什么？

四、 论述题（共20分，每题10分）

1. 试绘出转速电流双闭环直流调速系统的动态结构图。 答：

2．一个被控对象的传递函数是答：

，试分析要将其校正成典型II型系统，如何选择调节器的结构和参数。

五、 计算题（共20分）

1. 某直流调速系统电动机额定转速为1000rpm，额定速降 ?n= 150r/min，当要求静差率20%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率10%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？

模拟试卷3：

一、 填空（共10分，每题2分）

1. 采用比例调节器的直流调速系统，在同样额定速度情况下，闭环调速范围Dcl与开环调速范围Dop的关系是Dcl＝ 2. 晶闸管－电动机反并联可逆调速系统当处于正向制动状态时，反组处于 逆变 状态。 3. 交流异步电动机调压调速拖动 风机 类型负载比较适宜。 4. 异步电动机在基频以下调速时，属于恒 转矩 调速。

5. 从结构上分，电力电子变压变频器分为交－直－交和 交-交变频 两类。

二、 选择题（共10分，每题2分）

1. 在电压负反馈、电流正反馈调速系统中，系统可以抑制 A F 作用。 （A）电网电压波动； （B）负载转矩变化； （C）励磁电流变化； （D）电枢电阻变化； （E）给定电源波动； （F）调节器漂移

2. 在直流双闭环调速系统中，速度环可以在抑制 A E 扰动： 。 （A）负载变化 （B）测速机干扰 （C）电网电压波动 （D）给定电源波动 （E）速度调节器漂移 （F）电机参数变化。 3. 无静差调速系统的稳态精度取决于 B C 。（多重选择） （A）调节器参数 （B）测速机精度 （C）给定电源精度 （D）负载扰动

4. 直流双闭环调速系统中通过变化 D 就可以调整最大负载电流。 （A）速度给定 （B）电网电压 （C）电流调节器限幅 （D）速度调节器限幅 5. 从频域特征上判断一个调速控制系统的性能 ( C )

（A）截止频率高，响应就慢 （B）高频衰减快，抗干扰能力不强 （C）低频段增益高，稳态精度 （D）中频段越窄，稳定性越好

三、 简答题（共40分，每题5分）

。

1. 试画出直流调压调速系统在不同转速下的机械特性，并说明静差率与机械特性硬度的关系。

2. 分析说明闭环直流调速系统不能抑制哪些扰动？

3. 试分析电压负反馈进行速度控制的基本原理。

4. 分析说明闭环直流调速系统可以抑制哪些扰动？

5. 典型II型系统可以无静差地跟踪什么样信号？为什么？

6. 高阶系统如何降阶处理？其近似条件是什么？

7. 试说明M法测速的原理，并说明其适用条件。

8. 绘出基频以上恒压变频调速的机械特性，并说明其特点。

四、 论述题（共20分，每题10分）

1. 试分析采用比例调节器和积分调节器的调速系统在突加负载时的动态过程。

2．试述电压负反馈调速系统中电流正反馈和直流双闭环系统中电流负反馈的作用。

五、 计算题（共20分）

1. 已知某直流调速系统的额定转速为1400rpm，额定速度降落为100rpm。 （1） 如果要求静差率s<20%，计算允许的调速范围。 (2) 如果要求调速范围达到10，计算所满足的静差率。

模拟试卷4：

一、 填空（共10分，每题2分） 1. 直流电机静差率定义：S =

; 调速范围定义：D＝ 。

2. 晶闸管－电动机反并联可逆调速系统当处于正向制动状态时，电机处于 回馈发电 状态。 3. 正弦PWM控制技术有 单极性 控制和 双极性 控制两种方式。

4. 采用比例调节器的直流电机调速系统中，如果开环放大倍数为K，在相同的负载下，闭环系统的静态速降减小为开环系统速降的

。

5. 双闭环系统调速系统中，稳态时，速度调节器的输入＝ 0 ，输出＝ βId 。

二、 选择题（共10分，每题2分）

1. 在交流异步电机中的3/2变换指的是 C 变换

（A）三相旋转坐标系到两相静止坐标系 （B）三相静止坐标系到两相旋转坐标系 （C）三相旋转坐标系到两相旋转坐标系 （D）三相静止坐标系到两相静止坐标系 2. 速度电流双闭环系统稳定运行时，电流调节器的输出值取决于 A B D 。 （A）速度给定 （B）负载大小 （C）电流环反馈系数 （D）速度环的反馈系数 （E）电流调节的限幅值 （F） 速度调节器的限幅值 3. 直流双闭环调速系统中，出现速度超调的原因是 C (A). 电机惯性 (C). 速度调节器退饱和

(B). 电流调节器退饱和

(D). 速度调节器参数和结构不合适

4. 在电压负反馈调速系统中，电压环能够抑制 A 的变化产生的速度波动 (A). 电网电压 (B). 电机电枢电阻 (C). 电机磁通 (D). 电压反馈系数 5. 无静差调速系统的稳态精度取决于 B

(A). 调节器参数 (B). 测速机精度 (C). 给定电源精度 (D). 负载扰动

三、 简答题（共40分，每题5分）

1. 为什么要在电压负反馈调速系统中引入电流正反馈？

答：在电压负反馈调速系统，如果忽略电枢电阻上的压降，就可以近似认为电枢电 压正比于电机转速。但是，当电机负载增加时，调速的精度就会变差，因此，需要引入 19引入与电机电流成正比的正反馈，以补偿控制电枢电阻的压降。 2. 典型I型系统和典型II型系统各有何特点？

答：典型I 型系统的开环传函中有一个积分环节，典型II 型系统开环传函中有两个 积分环节。典型I 型系统可以无静差地跟踪阶跃输入信号，典型II 型系统可以无静差地 跟踪阶跃输入信号和斜坡输入信号。

3. 低频大惯性环节如何近似处理？其近似条件是什么？

4. 在转速电流双闭环直流调速系统中，设计速度环时电流环如何等效？

5. 试分析说明在计算机控制系统中采样频率如何选择。

答：在计算机控制系统中采样频率的选择应满足香农采样定理，即采样频率应不小于 信号最高频率的2 倍。

6. 试说明T法测速的原理，并说明其适用条件。

7. 试绘出两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路，并说明电机可逆运行的原理。

8. 从能量回馈的角度分析电压源型和电流源型逆变器的区别。

四、 论述题（共20分，每题10分）

1. 在转速电流双闭环直流调速系统中，电流环应该设计成什么样的典型系统？为什么？

答: 在转速电流双闭环直流调速系统中，电流环应该设计成典型I 型系统。因为，从 稳态精度来看，希望电流环对于阶跃输入信号无静差，所以采用典型I 型系统就可以。 从动态上看，实际系统不允许电枢电流出现太大的超调，因此对电网电压波动的抑制只 是一个次要因素。主要应强调电流的跟随性能，因此应选择典型I 型系统。 2．如果给定电压不变，调节反馈电压的分压比是否能够调速？为什么？

答: 如果给定电压不变，调节反馈电压的分压比能够调速。因为，反馈通道的变化闭

环系统无法识别是反馈的变换还是扰动。当反馈系数变小时，闭环系统的输出转速就升高；当反馈系数变大时，闭环系统的输出转速就降低。

五、 计算题（共20分）

1. 已知某机械系统采用的直流电机的额定数据如下：5.5KW，220V，28A，1100rpm，采用晶闸管－电动机系统，主回路总电阻R=1.0欧姆，电动机电动势系数Ce＝0.18V min/r。如果要求调速范围D=10,静差率s<5%, 试计算满足此要求的额定速度降落最多为多少？

模拟试卷5：

一、 填空（共10分，每题2分） 1. 异步电动机的转速表达式为：n=

；

2. 晶闸管－电动机反并联可逆调速系统当处于反向制动状态时，电机处于回馈发电 状态。 3. 异步电动机在基频以上调速时，属于恒 功率 调速。

4. 在交－直－交变压变频器中，按照中间环节直流电源性质的不同，逆变器可以分为 电压源 型和电流源型两类。 5. 异步电动机的交流调速一般可以分成： 转差功率消耗型 、 转差功率不变型 和 转差功率馈送型 三类。

二、 选择题（共10分，每题2分）

1. 属于功率不变型的调速方法有： B F （多重选择）

（A）降压调速 （B）变极调速 （C）转子串电阻调速 （D）同步电机调速 （E）转差离合器调速 （F）变压变频 (G) 绕线转子电机串级调速

2. 在直流双闭环调速系统中，电流环可以抑制 C 扰动。 （A）负载变化

（B）测速机干扰 （C）电网电压波动

（D）给定电源波动 （E）速度调节器漂移 （F） 电机参数变化。

3. 速度电流双闭环系统稳定运行时，速度调节器的输出值取决于 B C 。 （A）速度给定 （B）负载大小 （C）电流环反馈系数 （D）速度环的反馈系数 （E）电流调节的限幅值 （F）速度调节器的限幅值 4. 直流双闭环调速系统中，出现速度超调的原因是 C 。 （A）电机惯性 （B）电流调节器退饱和

（C）速度调节器退饱和 （D）速度调节器参数和结构不合适

5. 下述异步电动机调速系统中，属于转差功率不变型的有 C E F 。 （A）变频调速； （B）绕线转子异步电动机串级调速； （C）降电压调速； （D）变极对数调速；（E）绕线转子异步电动机串电阻调速； （F）电磁转差离合器调速

三、 简答题（共40分，每题5分）

1. 绘出直流单闭环调速系统静特性。说明为什么速度闭环可以提高调速精度？

2. 什么是环流？有哪些类型的环流？

3. 试说明M/T法测速的原理，并说明其适用条件。

4. 常用的位置检测元件有哪些？

5. 从转差功率来分，异步电动机的调速方法有哪些类型？

6. 试绘出恒压频比控制时变频调速的机械特性。

7. 试说明PWM变压变频器的优点。

8. 交流异步电机基频以下有哪几种电压－频率协调控制方式？

四、 论述题（共20分，每题10分）

1. 在转速电流双闭环直流调速系统中，速度环应该设计成什么样的典型系统？为什么？

2．双闭环调速系统中，转速超调有何作用？

五、 计算题（共20分）

系统的调速范围为10，静差率<5％。

（1）计算满足上面稳态指标时，额定负载下闭环系统的稳态速度降落。 （2）计算满足上面稳态指标时，额定负载下开环系统的稳态速度降落。 （3）计算闭环系统的开环放大倍数。

1. 如果一台直流电机的额定参数是：5.5kW，110V，60A，1000rpm，电枢电阻Ra＝0.5欧姆，晶闸管装置放大倍数为40。要求

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