运动控制系统的典型案例

作业要求：

被控对象的单位阶跃响应数据在文件matlab_work.mat中(要拷在MATLAB的\\work目录下才能看到)，t是采样时间点,y是对应于采样时间点处的单位阶跃响应数据。试辨识被控对象模型并用不同的控制方法设计控制器，使对象的开环增益K>=10，输出响应的超调量δ%<=20%，调节时间ts<=2sec。

报告要求： 1. 2. 3. 4.

问题描述； 方法的原理；

建模验证，结果要求数据配匹率>=90%； 程序及仿真结果。

1 原始数据分析

被控对象的开环单位阶跃响应数据在文件matlab_work.mat中。在MATLAB指令窗中键入：

>> load matlab_work.mat >>plot(t,y) >>xlabel('t') >>ylabel('y')

>> title('原始响应曲线')

在matlab中画出在输入为单位阶跃响应数据时输出随时间的变化曲线如下图所示：

图1 被控对象的单位阶跃响应

1 / 16

2系统模型的辨识

由于被控对象模型结构未知，题中仅给出了被控对象的单位阶跃响应。因此需要根据原始的数据分析得出原系统的基本结构。至于结构以及参数的最终确定，将使用MATLAB的系统辨识工具箱来实现。

2.1系统模型结构的估计

系统辨识工具箱提

一、 单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确序号填在题中的括号内。每小题１分，共２５分。） １． 在电机调速控制系统中，对于（ ）的扰动，系统是无能为力的。 Ａ、运算放大器的参数的变化 Ｂ、电机励磁电压的变化 Ｃ、转速反馈参数的变化 Ｄ、电网电压的变化

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，则调节器的输出为（ ） 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． 在单闭环调速成系统中，为了实施限流保护，可以引进（ ）环节。 Ａ、电流截止正反馈 Ｂ、电流截止负反馈 Ｃ、电压截止正反馈 Ｄ、电压截止负反馈

４． 无静差调速系统的ＰＩ调节器中Ｐ部份的作用是（ ） Ａ、消除稳态误差 Ｂ、加快动态响应

Ｃ、既消除稳态误差又加快动态响应 Ｄ、不能消除稳态误差也不能加快动态响应

５． 电流正反馈可以作为调速系统的补偿控制，在实际系统中应用的是电流正反馈的（ ）

Ａ、欠补偿 Ｂ、全补偿 Ｃ、过补偿 Ｄ、临界补偿

６． 双闭环调速系统在稳定时，控制电压Ｕct的大小取决于（ ）。 Ａ、转速n Ｂ、负载电流Idl

Ｃ、转速n和负载电流Idl Ｄ、电流反馈系数β

７． 转速电流双闭环调

江 西 理 工 大 学 考 试 试 卷

试卷编号：1011020463A

班级 自动化08 学号

姓名

一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确序号填在题中的

括号内。每小题2分，共20分。）

1.与开环控制相比较，闭环控制的特征是

（ ）

A.系统有执行元件 B.系统有反馈环节 C.系统有放大元件 D.系统有控制器

6.对自动调速系统来说，主要的扰动量是

（ ）

A.电网电压的波动 B.给定量发生变化 C.元件参数随温度变化 D.负载阻力转矩的变化

7．转差频率控制变频调速系统的基本思想

是控制（ ）。

Ａ、电机的气隙磁通 Ｂ、电机的调速精度 Ｃ、电机的动态转矩 Ｄ、电机的定子电流

2．带有比例积分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，则调节器的输出为（ ） Ａ、保持原先的值不变 Ｂ、大于零的定值 Ｃ、小于零的定值 Ｄ、零

8．α=β配合控制有环流可逆调速系统中

存在的是（ ）环流。

A、 直流 B、 脉动 C、 平均 D、 动态

3. 系统开环传递函数为

此系统为（ ）阶

系统。

A.一 B. 三 C. 二 D.四

9． 双闭环调速系统在稳定时，控制电压

Ｕct的大小

电感在直流调速系统中的作用

电气091 赵敏 09055130

一、调速系统

1、什么是调速及调速系统

将调节电动机转速，以适应生产要求的过程就称之为调速； 用于完成这一功能的自动控制系统就被称为是调速系统。 2、调速系统的作用

机床在加工过程中、需要按不同的加工要求，调整主轴的转速、进给速度。 为保证工件表面质量和精度，要求电动机运行速度平稳。

（1）调速：调速控制系统保证电动机起动、制动、调速过程迅速改变速度。

（2）稳速：调速控制系统能迅速消除扰动(主要是负载和电枢电压波动)而引起的转速波动，保证电动机运行速度平稳。 3、调速系统的性能指标

根据生产机械对调速系统提出的要求，调速应按一定的技术指标来执行，技术指标又静态指标和动态指标。

静态指标： 静差度 调速范围

动态指标： 跟随性能指标 抗扰性能指标 4、调速系统的分类

目前调速系统分交流和直流调速系统，由于直流调速系统的调速范围广，静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。因此在相当长的时期内，高性能的调速系统几乎都采用了直流调速系统。

交流电动机结构简单、制造方便、维护容易、价格便宜，直流电机换向有火花，交流调速系统将取代直流调速。近年来，随着

运动控制系统

1

《运动控制系统》

教 案

运动控制系统

绪 论(1学时)

教学目的、要求：本节主要介绍课程的性质、任务、特点以及自动控制系统中的一些基本概念 教学方式：采用多媒体课件。

教学设计：最初接触这一门课程，首先介绍课程的性质、解决任务、工程中的地位以及本课程的特点。讲解清楚教材的特点，选用教材的依据以及教师的讲解思路。初步使学生建立起本门课程的知识框架，用实际的工程事例激发学生的学习兴趣。 一、课程的性质、任务、特点、分类及工程应用

性质：理论与实践紧密结合的、自动化专业学生必修的专业技术课。 任务：研究自动控制系统的控制规律、研究交直流的各种调速方式。 特点：1）综合性强:涉及到的课程较多电子技术、变流、电拖、自控原理等； 2）实践性强: 与工程实际相联系；

3）通用性强: 研究系统的控制规律，如社会、经济、生物等。 1、2、3、4章 直流调速

运动控制系统

交流调速

6、7、8章 控制系统的分类

过程控制系统、计算机控制

系统

工程应用实例： 机床的控制、家用电器、电力拖动

实验三个 共8学时，其中6学时为必做实验，2学时为选做实验。其特点：实践性强，时间占用较长。

运动控制系统

1

《运动控制系统》

教 案

运动控制系统

绪 论(1学时)

教学目的、要求：本节主要介绍课程的性质、任务、特点以及自动控制系统中的一些基本概念 教学方式：采用多媒体课件。

教学设计：最初接触这一门课程，首先介绍课程的性质、解决任务、工程中的地位以及本课程的特点。讲解清楚教材的特点，选用教材的依据以及教师的讲解思路。初步使学生建立起本门课程的知识框架，用实际的工程事例激发学生的学习兴趣。 一、课程的性质、任务、特点、分类及工程应用

性质：理论与实践紧密结合的、自动化专业学生必修的专业技术课。 任务：研究自动控制系统的控制规律、研究交直流的各种调速方式。 特点：1）综合性强:涉及到的课程较多电子技术、变流、电拖、自控原理等； 2）实践性强: 与工程实际相联系；

3）通用性强: 研究系统的控制规律，如社会、经济、生物等。 1、2、3、4章 直流调速

运动控制系统

交流调速

6、7、8章 控制系统的分类

过程控制系统、计算机控制

系统

工程应用实例： 机床的控制、家用电器、电力拖动

实验三个 共8学时，其中6学时为必做实验，2学时为选做实验。其特点：实践性强，时间占用较长。

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题

2-2 调速系统的调速范围是1000~100r/min，要求静差率s=2%，那么系统允许的稳态速降是多少？

解：系统允许的稳态速降

?nN?

snmin0.02?100??2.04(rmin) (1?s)(1?0.02)2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机PN?60kW，

UN?220V，IN?305A，nN?1000rmin，主电路总电阻R?0.18?，Ce?0.2V?minr，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）额定负载下的转速降落?nN为多少，才能满足D?20,s?5%的要求。

解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落

?nN?INR305?0.18??274.5(rmin) Ce0.2（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率

?nN274.5??0.215?21.5%

nN??nN1000?274.5（3）额定负载下满足D?20,s?5%要求的转速降落

sN??nN?

nNs1000?0.05??2.63(rmin)

D(1?s)20?(1?0.05)

几种典型的步进电机闭环控制系统 默认分类 2010-08-15 13:46:09 阅读122 评论0 字号：大中小 订阅 步进电机的闭环控制系统

郭 宏（哈尔滨工业大学）

【摘要】 系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。

【叙

l概述

能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。

2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1-5]

步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。

步和难以实现高速。另一方面，开环控制的步进电动机系统的精度要高于分级是很困难的，其定位精度比较低。因此，在精度和稳定性标准要求比较高的系统中，就必须果用闭环控制系统。

步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和（或）速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。

宿迁学院自动化专业试题库之：自动控制系统——运动控制系统——陈伯时（3、4）版

宿迁学院电力拖动运动控制系统

例题习题集粹

初编稿 勾厚政 编辑

2002年

宿迁学院 自动化学科

机电系 自动化学科 勾厚政 - 1 - 2010年10月4日星期一

宿迁学院自动化专业试题库之：自动控制系统——运动控制系统——陈伯时（3、4）版

第一章 闭环控制的直流调速系统

第一节 可控直流电源—电动机系统——暨直流驱动单元

1．对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以（ ）的方式为最好。改变（ ）只能有级调速；减弱（ ）虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合（ ）方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。

因此，自动控制的直流调速系统往往以 （ ）为主。

2．调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节（ ）电压需要有专门向电动机供电的（ ）电源。

3．常用的可控直流电源有以下三种：

（ ）——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。 （

电力拖动自动控制系统

—运动控制系统习题

第一篇 直流调速系统

习题一 闭环控制的直流调速系统

1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机调速系统能够获得更好的动态性能？

1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的？

1-3 调速范围和静差率的定义是什么？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”？

1-4 某一直流调速系统，测得的最高转速特性为nmax=1500 r/min, 最低转速特性为nmin=150 r/min电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降 ?nN = 15r/min，且在转速下额定速降 ?nN如不变，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？

n?nD?maxs?N

nminn01-5 某闭环调速系统的调速范围1500～150 r/min，要求系统的静差率S≤20%，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是多少？

1-6 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