13-14(1)制造装备电气控制考卷参考答案(B).doc

（勤奋、求是、创新、奉献）2013 2014学年第学期考试试卷学院 _ 机械 _ 班级 _ 姓名 _ 学号 _ 制造装备电气控制 课程试卷(B) 参考答案（本卷考试时间120分钟）题号一二三四五总得分题分1525201030100得分一、 选择题(本题共5小题，每小题3分，共15分)1PWM-M系统比V-M系统具有更好的动态性能，主要是因为（ A ）。A：V-M系统中，由晶闸管作变流元件的各种 B：晶闸管触发脉冲的相位控制方式 可控整流电路具有失控时间C：V-M系统机械特性在小负载电流下的非线性 D：V-M系统是一阶惯性环节2在转速-电流双闭环调速系统中，U n* 不变，若增大转速反馈系数 ，在系统稳定后，转速反馈电压U n是按（ B ）变化的。A：增大 B：不变C：减少 D：先大后下3从自动控制系统的典型伯德图看，中频段以-20db/dec的斜率穿越0db线，而且这一斜率能覆盖足够的频段宽度，则系统的（ A ） 好。 A：稳定性 B：快速性 C：稳态精度 D：抗干扰的能力4在速度控制系统中，稳态误差在不同的输入信号作用下是不同的，在型系统中，对单位阶跃输入、单位速度输入和单位加速度输入下的稳态误差分别是（ B ）。A：0、v0/K 、 B：0、 0 、0/KC：0、0/K 、0 D：0 、v0/K 5某调速系统的调速范围D=20，额定转速nN = 1500rmin ，开环转速降落nNop=240rmin，若要求系统的静差率由10减少到5，则系统的开环增益将如（ A ）变化。 A：27.8变化到59.8 B： 59.8变化27.8C：33.28变化到71.5 D： 71.5变化33.28二、 问答题(本题共5小题，每小题5分，共25分)1为什么说电动机的速度控制是自动控制系统的最基本类型？答：因为以电动机作执行器的机构运动控制，无论是位置控制、张力控制、同步控制或是其他控制，最终都是以控制电动机的速度来完成的。2张力控制的方法有那些？分别说明它们的特点和适用场合。答：张力控制根据用途典型的有以下4 种： 采用转矩电流控制的张力控制。适用于大弹性系数材料的大拉延张力控制的应用场合。 采用拉延的张力控制 。适用于小弹性系数材料的小拉延张力控制的应用场合。 采用调节辊的张力控制 。适用于需要在机械侧吸收过渡误差，且必须依赖弹簧压或气压等机械部分来进行张力调整的应用场合。 采用张力传感器的张力控制。适用于高精度，微、小张力控制的应用场合。3在PLC控制系统中，可以采用哪些模拟量输入方法？他们各自的特点是什么答：有两种输入模拟量的方法：1） 模拟量输入单元输入模拟量。用模拟量输入单元（模块），简称 AD 单元。它不仅可完成从模拟量到数字量的转换，有的还可作相应处理，如滤波、求平均值、保持峰值、按比例转换等。2）用采集脉冲输入模拟量。将物理量，如电压转换为脉冲信号，再要高速计数器对脉冲信号进行计数。4步进电动机为什么需要加、减速控制？用PLC实现步进电动机加、减速控制可以有哪些方法？答1：为了避免步进电动机失步，可使部件按指定的加速度（指定脉冲频率增加率或指定加速时间），指定的目标速度（指定输出脉冲频率），指定减速度（指定脉冲频减小率或指定减速时间），完成指定位移量（指定脉冲数）的进行位移，即“加、减速度运动控制”。答2：组成加、减速控制系统的硬件由 PLC 、步进电动机及其驱动器与运动部件组成。 PLC 可以通过高速脉冲输出口进行加、减速控制。若是S7-200 PLC ，可以使用脉冲输出PTO，通过调整给定段脉冲周期的周期增量来实现；若是FX-2N PLC ，可以使用可调脉冲输出指令PLSY来实现。5光电编码器安装在滚珠丝杠驱动前端和末端有何区别?答：光电编码器安装在滚珠丝杠驱动末端，就将传动链包含在位置环内，因此，理论上讲可以将传动链的制造、安装误差减小（1+K）倍。三、计算题(本题共2小题，每小题10分，共20分)1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8rmin，如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少? 在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍?解：1) nN = nNop /（1+K） nNop = （1+K1）*nN = （1+15）* 8 = 128 r/min nNCL = nNop /（1+K2）= 128/（1+30）= 4.13 r/min2) D2/D1 = (（nN * S）/nNCLnN（1-S）)/ (（nN * S）/nN（1-S）)= nN /nNCL = 8/4.13 = 1.942 某调速系统原理图如下图所示，已知数据如下：电动机：PN=18kW，UN=220V，IN=94A，nN=1000rmin，Ra=0.15，整流装置内阻Rrec=0.3，触发整流环节的放大倍数Ks=40。最大给定电压UNM*=15V，当主电路电流达到最大值时，整定电流反馈电压Uim=10V。设计指标：要求系统满足调速范围D=20，静差率S10，I dbL=1.5IN ，Idcr=1.1* IN。试画出系统的静态结构框图，并计算： (1) 转速反馈系数 。 (2) 调节器放大系数Kp。 (3) 电阻Rl的数值。(放大器输入电阻R0=20k) (4) 电阻R2的数值和稳压管VS的击穿电压值。解：1)稳态时,电流截止负反馈不起作用,静态结构图如转速负反馈静态结构图2) nCL = nN * S/D(1-S)=1000*0.1/20(1-0.1)=5.56r/min ； Ce = UN - IN （Rpe+Ra）/nN = 220-94*0.45/1000 = 0.17777 nOP = IN * 0.45 /Ce = 94*0.45/0.17777 = 235 r/min K = nOP / nCL-1 = 238/5.56 1 = 41.8 稳态时,Unmax* = Un = 15V , 取2 = 0.25 , Cetg = 110/1900 = 0.0579Vmin/r =2 * Cetg = 0.25*0.0579=0.0145 Vmin/r , 所以Kp = 41.5*0.017777/0.0145*40 = 12.8 取Kp = 133) 因为取R0 = 20K , 所以R1 = Kp * R0 = 13 * 20 = 260K4) 取UVS = 7.5V , UI = UIM UVS = 10 7.5 = 2.6V R2 = UI / UNM* * R0 = 2.6/15 *20 = 3.46K, 取R2 为3.6 K 。四、论述题(本题10分)1详说反馈补偿型开环控制原理。反馈补偿型开环控制系统框图，如图所示：基本工作原理如下：由数控装置发出的指令脉冲，一方面供给开环系统，控制步进电机按指令运转，并直接驱动机床工作台移动，构成开环控制；另一方面该指令脉冲又供给感应同步器的测量系统，作为位置给定（设为角），工作在鉴幅方式的感应同步器此时既是位置检测器，又是比较器，它把由正弦、余弦信号发生器给定的滑尺励磁信号（）与由步进电机驱动的定尺移动位置（设为）及时进行比较，由于两者的指令是同一个，假定开环控制部分没有误差，则= ，定尺输出的误差信号e = 0 ，即不需要补偿，系统的工作状况与通常的开环系统没有区别。但是，实际上开环控制部分不是没有误差的，所有上述的种种因素造成的位置误差都直接反映到指令位置与实际位移位置之间的差别上，也精确地反映到感应同步器的励磁位置（）与实际位置之间的差别上，因此定尺误差信号e 0。该误差信号经过一定线路处理后，再由电压频率变换器产生变频脉冲，把它与指令脉冲相加减，从而对开环控制达到位置误差补偿的目的。可见，这种系统具有开环与闭环两者的主要优点，即具有开环的稳定性和闭环的精确性。不会因为机床的谐振频率、爬行、死区、失动等因素而引起系统振荡。反馈补偿型开环控制不需间隙补偿和螺距补偿，缺点是增加了费用。五、设计题(本题共2小