上海大学运动控制期末考试试卷-供学习和考研参考.doc

第 1 页 共 5 页 上海大学 2006 2007 学年秋季学期试卷 A 课程名 运动控制 一 课程号 学分 3 应试人声明 我保证遵守 上海大学学生手册 中的 上海大学考场规则 如有 考试违纪 作弊行为 愿意接受 上海大学学生考试违纪 作弊行为界 定及处分规定 的纪律处分 应试人 应试人学号 应试人所在院系 题号一二三四五六七八九 得分 一 填充题 30 分 1 闭环调速系统对于 被反馈环包围的前向通道上 的扰动具有抑 制作用 而对于 反馈通道 的扰动则无能为力 2 转速 电流双闭环调速系统中 调节 转速调节器 ASR 的限 幅值可以调节系统最大电流 调节 电流调节器 ACR 的限幅值 可以调节 UPE 的最大输出电压 3 数字 PI 调节器有位置式和 增量式 两种算法 位置式 PI 调节 需要 输出 限幅和 积分 限幅 4 可逆晶闸管 直流电动机调速系统 有两种静态环流 分别是 直 流平均环流 和 瞬时脉冲环流 配合控制 是 是 否 存 在环流 5 晶闸管 直流电动机调速系统中 若电抗器不足够大 在轻载 或空载时 机械特性变 软 理想空载转速 上升 6 调速系统的调速范围 D 静差率 s 两 max min n n 0 N n n 者间的关系 0 1 N n s D ns 7 比例积分调节器的比例部分的作用是 快速消除偏差 积分部分 的作用是 实现无静差 8 与模拟控制系统相比 微机数字控制系统的两个主要特点是 离散 化和 数字化 9 在可逆 V M 调速系统中 正向制动时 反组 逆变 机械特性 在 二 象限 反向电动时 反组 整流 机械特性在 三 象限 10 实现它励直流电动机平滑连续调速常用两种方法 基速以下采用 变压调速 属于恒 转矩 调速方式 基速以上采用 弱磁 属于恒 功 率 调速方式 11 双极性直流 PWM 变换器的占空比 当 时 输 on t T 1 2 出平均电压为正 要使输出平均电压为负 应使 1 0 2 二 系统的开环对数幅频特性渐进线 伯德图 如下图所示 定性说 明中频段 低频段 高频段和截止频率 或称剪切频率 与闭环系 c 统稳定性 稳态精度和动态响应的关系 8 分 低频段 高频段中频段 20dB dec 1 s C dBL 1 低频段的斜率陡 增益高 系统的稳态精度高 2 中频段以 20dB dec 的斜率穿越 0 dB 线 而且这一斜率能覆盖足够的频 带宽度 则系统的稳定性好 3 高频段衰减越快 系统抗高频噪声干扰的能力强 4 截止频率越高 则系统的快速性越好 c 成 绩 第 2 页 共 5 页 三 M T 与是常用的三种数字测速方法 论述三种方法的基本特征及工 T M 作原理 转速计算表达式 需说明各变量的物理意义 精度指标及应用场合 8 分 答 M 法 在一定的时间内 测取旋转编码器输出的脉冲个数 c T 1 M 转速 Z 是每转一圈的脉冲个数 误差率 适用于高速 1 60 c M n ZT 1 1 100 M T 法 在编码器两个相邻脉冲的间隔时间内 测高频时钟脉冲个数 2 M 为高频时钟频率 误差率 适用于低速 0 2 60 f n ZM 0 f 2 1 100 1M M T 法 既检测 也检测 两个计数器同时开启或关闭计数 1 M 2 M 可适用的速度范围广 四 论述逻辑无环流可逆晶闸管 直流电动机调速系统的由正向电动到反向电 动的过程 如何实现电枢电流的反向 8 分 答 从正向电动到反向电动分别为四个阶段 1 正组逆变 电流方向不变 2 反向电流建立 反组整流 电流方向改变 3 反组逆变 电流方向与 2 相同 4 反向启动阶段 反组整流 电流方向与 3 相同 在正组切换到反组时 ASR 输出极性改变 等电枢电流过零后 经过封锁 延时后 封锁正组脉冲 经开放延时后 开放反组脉冲 草 稿 纸 第 3 页 共 5 页 五 按下述两种情况定性分析转速 电流双闭环直流调速系统的转速和电流的 变化规律 两个调节器的输出与控制作用 定性画出转速 电流的过渡曲线 负载电流为时 突加给定的起动过程 设最大电枢电流为 dL I dm I 系统稳定后 负载电流由加大到 12 分 dL I dN I dmdN II 答 段 ASR 很快进入饱和状态 输出限幅值 在 ACR 的调节下 电流迅 im U 速上升到 电流上升阶段 ddm II 段 ASR 始终饱和 相当于转速开环 系统成为在下的电流调节系统 im U 同时为了克服反电动势 E 所以在 ACR 的作用下 基本上保持略小于的恒 d I dm I 值 恒流升速阶段 段 ASR 退饱和 迅速减小 该段 ASR ACR 都不饱和 ASR 起 i U d I 主导的转速调节作用 ACR 则使尽快地跟随 转速调节阶段 d I i U 段 加负载导致 n 在 ASR 作用下 当时 i U d I ddm II n 停止下降 段 由于 n 仍小于给定值 直到 n 给定值 电流也达到最 i U d I 大值 段 此时 n 转速超调 直到 ddN II i U d I n 达到峰值 此后系统在负载阻力下减速 直到稳定 ddN II 草 稿 纸 n n t tt1t2t3t4 Id IdL Idm 0 0 t t n d I dL I dN I n 第 4 页 共 5 页 六 转速单闭环控制系统如下图所示 已知数据如下 电动机 kWPN10 整流装置内阻VUN220 AIN55 min 1500rnN 5 0 a R 触发整流环节的放大倍数 最大给定电压 当 3 0 rec R35 s KVUnm8 主电路电流达到最大值时 整定电流反馈电压 设计指标 要求系统满VUim8 足调速范围 静差率 25 D 10 s 1 计算 Ce 额定负载时 开环系统的稳态速降 nop 满足静差率要求时 闭环系统的稳态速降 ncl及闭环系统的开环放大系数 K 2 转速反馈系数 调节器放大系数 p K 3 定性画出当时 和的闭环静特性 Nd II Nn nU Nn nU 2 1 4 系统是否有静差 若有静差 应采取何种实际可行的措施消除静差 计算时小数点后保留 3 位 若数值较小时 应保留三位有效位 15 分 M TG UPEAUn UnUc Ud Utg Un Id n 解 220 55 0 5 0 128 1500 NNa e N UI R Cv rpm n 55 0 50 3 343 750 min 0 128 d op e I R nr C 15000 1 6 667 min 1 25 10 1 N Cl n s nr s D 343 750 1150 563 6 667 op cl n k n 8 0 005 1500 n nN N U Unv rpm n 50 563 0 128 36 983 35 0 005 e p s KC k k 调节器系统开环放大系数大于或等于 36 983 1 1 1 psn drecda eee K K U I RI R n CKCKCK N n 1 2 N n n n Un 1 2 n Un N I d I 有静差 用此例积分调节器代替比例放大器 或用积分调节器 即可消除系数静差 实现无静差 第 5 页 共 5 页 七 有一转速 电流双闭环调速系统 已知电动机参数为 PN 5 5kw UN 220V IN 28A nN 1490 r min 电枢回路电阻 R 0 8 允许电流过载倍数 1 8 电磁时间常数 TL 0 048s 机电时间常数 Tm 0 185s 主电路采用三 相桥式整流电路 触发整流环节的放大倍数 Ks 35 整流电装置内阻 Rres 1 3 平均失控时间常数 Ts 0 0017s 最大输入 输出电压均为 10V 电流反馈滤波时间常数 Toi 0 002s 转速反馈滤波时间常数 Ton 0 015s 1 计算电流反馈系数 转速反馈系数 2 按典型 I 型系统设计电流调节器结构和参数 其中 KT 0 5 3 按典型 II 型系统设计转速调节器 其中 h 5 选择调节器结构并计 算参数 计算时小数点后保留 3 位 若数值较小时 应保留三位有效位 19 分 答 V A 10 0 198 1 8 28 im dm U I max 10 0 00671min 1490 nm U V n 选 PI 调节器 其传递函数为 其中 1 ii ACR i Ks Ws s 0 048 iL Ts 0 0020 00170 0037 iois TTTs 2 1 res RRR 由 1 0 50 5 0 5135 135 0 0037 i KTks T 135 135 0 048 2 1 1 966 35 0 198 i i s K R K K 则 1 966 0 0481 0 048 ACR s Ws s 也选 PI 调节器 1