宝鸡文理学院电力拖动自动控制系统A卷试题及答案

1 宝鸡文理学院试题宝鸡文理学院试题 课程名称课程名称 自动控制系统自动控制系统 适适 用用 时时 间间 20112011 年年 1 1 月月 6 6 日日 试卷类别试卷类别 A A 适用专业 年级 班适用专业 年级 班电气专业电气专业 0808 级级 1 1 2 2 3 3 班班 一 选择题一 选择题 每小题 2 分 2 10 20 分 1 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 越小 B 越大 C 不变 2 下列异步电动机调速方法属于转差功率不变型的调速系统是 A 降压调速 B 串级调速 C 变压变频调速 3 可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行 实现无静差调速的是 A 比例控制 B 积分控制 C 比例微分控制 4 控制系统能够正常运行的首要条件是 A 抗扰性B 稳定性 C 准确性 5 转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是 A ACR B AVR C ASR 6 在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是 A 故障保护 B 转速调节 C 电流调节 7 采用准 PI 调节器的目的是 A 提高系统增益 B 减小高频干扰 C 抑制运算放大器零点漂移 8 在微机数字调速系统当中 M 法测速适用于 A 高速段 B 低速段 C 以上都可以 9 在转速负反馈调速系统当中 下列哪个量变化时系统具有自动调节能力 A 电网电压 B 测速电机励磁 C 转速反馈电位器 10 采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于 A 无静差调速系统 B 有静差调速系统 C 双闭环调速系统 二 填空题二 填空题 每小题 3 分 3 5 15 分 1 某直流调速系统电动机的额定转速为 nN 1430r min 额定速降为 115 r min 如果希望调速范围达 到 10 所能满足的静差率是 2 PI 调节器的传递函数为 比例积分式 或 积分和比例微分形式 3 采用 PI 调节器的转速 电流双闭环系统 稳态时转速取决于 控制电压 Uc 取决于 4 调速系统的稳态性能指标包括 和 5 微机数字控制的直流调速系统 采样频率要求满足香农定理 即 三 判断题三 判断题 每小题 2 分 2 5 10 分 1 电压负反馈调速系统采用 PI 控制规律能消除静差 2 采用 PI 控制规律的转速 电流双闭环系统启动时转速必然有超调 3 闭环系统能够减小稳态速降的实质在于它能根据负载变化而自动调节电枢电压以补偿电枢回路电阻 压降的变化 4 异步电动机采用恒压频比控制方式可以获得和直流电动机一样的线性机械特性 5 采用积分调节器的单闭环调速系统 稳态时调节器输入偏差电压为零 故调节器输出电压也为零 四 简答题四 简答题 每小题 5 分 5 5 25 分 1 简述转速 电流双闭环系统中电流调节器的作用 2 数字控制的双闭环直流调速系统常见故障检测有哪些 3 电流截止负反馈起什么作用 其工作原理是什么 4 异步电动机的动态数学模型有何性质 5 简述矢量控制系统和直接转矩控制系统的优缺点 5 五 计算题五 计算题 每小题 10 分 10 3 30 分 1 有一转速负反馈单闭环 V M 有静差直流调速系统 采用线性集成电路运算放大器作为电压放大器 电动机额定数据为 10Kw 220V 55A 1000r min Ra 0 5 触发整流环节放大倍数 Ks 44 V M 系统电枢回路总电阻 R 1 0 转速反馈系数 0 01158V min r 若闭环系统开环放大系数 K 53 3 1 画出其电路原理图和稳态结构框图 5 分 2 试计算运算放大器的放大系数 5 分 2 在转速 电流双闭环调速系统中 两个调节器均采用 PI 调节器 已知参数 电动机 PN 3 7kW UN 220V IN 20A nN 1000r min 电枢回路总电阻 R 1 5 设 Unm Uim 8V 电 枢回路最大电流 Idm 40A 电力电子放大器的放大系数 Ks 40 试求 1 电流反馈系数 和转速反馈系数 2 分 2 当电动机在最高转速发生堵转时的 Udo Ui Ui Uc值 8 分 3 设控制对象传递函数为 式中 K1 2 T1 0 4s T2 0 08s T3 0 015s T4 0 005s 要求阶跃输入时系统超调量 5 用 PI 调节器校正成典型 型系统 试设计调节器参数 10 分 1 1234 1 1 1 1 obj K Ws TsT sT sT s 4 宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准 课程名称课程名称 自动控制系统自动控制系统 适适 用用 时时 间间 20112011 年年 1 1 月月 6 6 日日 试卷类型试卷类型 A A 适用专业 年级 班适用专业 年级 班电气专业电气专业 0808 级级 1 1 2 2 3 3 班班 一 选择题一 选择题 每小题 2 分 2 10 20 分 1 A 2 C 3 B 4 B 5 A 6 A 7 C 8 A 9 A 10 B 二 填空题二 填空题 每小题 3 分 3 5 15 分 1 44 6 2 或 pi pi 1 Ks W s s 1 pipi 1 1 s W sK s 3 给定电压 给定电压和负载电流 4 调速范围 静差率 5 采样频率应不小于信号最高频率的 2 倍 fsam 2fmax 三 判断题三 判断题 每小题 2 分 2 5 10 分 1 X 2 3 4 X 5 X 四 简答题四 简答题 每小题 5 分 5 5 25 分 1 答 1 作为内环的调节器 在外环转速的调节过程中 它的作用是使电流紧紧跟随其给定电 压 即外环调节器的输出量 变化 2 分 2 对电网电压的波动起及时抗扰的作用 1 分 3 在转速动态过程中 保证获得电机允许的最大电流 从而加快动态过程 1 分 4 当电机过载甚至堵转时 限制电枢电流的最大值 起快速的自动保护作用 一旦故障消失 系 统立即自动恢复正常 1 分 2 答 1 供电电源的故障检测 三相供电电源常见的故障为过电压 欠电压 缺相 2 分 2 过电流 过载故障检测 1 分 3 失磁故障检测 当 If Ifmin时 出现失磁故障 1 分 4 超速故障 当转速超过最高限定转速时 出现超速故障 1 分 3 答 作用 防止电动机起动和堵转时电枢电流过大而烧坏电动机 2 分 原理 根据反馈控制原理 要维持哪一个物理量基本不变 就应该引入那个物理量的负反馈 那么 引入电流负反馈 应该能够保持电流基本不变 使它不超过允许值 采用某种方法 当电流大到一定程 度时才接入电流负反馈以限制电流 而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速 3 分 4 答 异步电机的动态数学模型是一个高阶 非线性 强耦合的多变量系统 5 分 5 答 VC 系统强调 Te 与 r的解耦 有利于分别设计转速与磁链调节器 实行连续控制 可获 得较宽的调速范围 但按 r 定向受电动机转子参数变化的影响 降低了系统的鲁棒性 3 分 DTC 系统则实行 Te 与 s 砰 砰控制 避开了旋转坐标变换 简化了控制结构 控制定子磁链而不 是转子磁链 不受转子参数变化的影响 但不可避免地产生转矩脉动 低速性能较差 调速范围受到限 制 2 分 五 计算题五 计算题 每小题 10 分 10 3 30 分 1 解 1 3 分 RP1 n U 0 R 0 R 1 R bal R C U UPE n U RP2 d U dI TG M 4 2 分 n U n U n U p K c U s K 0d U d I R E1 e C n 2 22055 0 5 0 1925min 1000 NNa e N UI R CVr n A 53 3 20 14 0 01158 44 0 1925 p se K K KC 2 解 1 转速反馈系数 1 分 max 8 0 008V min r 1000 nm U n A 电流反馈系数 1 分 8 0 2V A 40 im dm U I 2 当电动机在最高速发生堵转时 则 0n 2 分 8 iim UUV 2 分 8 i UV 2 分 2 分 3 解 用 PI 调节器校正时 调节器传递函数为 2 分 1 1 1 PIpi s WsK s 取 并将 T2 T3 T4看成小时间常数 令 11 0 4Ts 3 分