自动控制系统考试试题

1、系别专业题号一二三四五六总分分数班级姓名学号表示，自动控制系统考试试题专业： 机械设计制造及其自动化年级： 2007试题说明：1. 本试卷满分共计 100分，考试时间 90 分钟。2. 本试卷共 3 页，六个大题。一、填空题1、直流电动机的调速方案有、和 三种。2、对于改变电枢回路电阻的调速方法，当负载大小不变时，总电阻越大，转速就越， 通过控制 ，可使转速上升，实现有级调速。3、由机械特性方程式可知，减小，增大，特性线的斜率。4、目前调速系统采用的主要方案是 。5、改变电动机端电压调速的特性曲线是。6、针对电力拖动系统的转速控制要求的调速、稳速的静态性能指标是和。7、静差率是 ，用 表示。8

2、、调速系统静差率指标应以 为准。9、对调速系统，希望转速降。10、从的表达式可知，当负载一定时， R 阻值越小，也就 。11、调速范围一定时，小则静差率 s 也 ，静差率一定时，小则调速范围12、闭环系统的开环放大倍数 K 值越大，则静特性的硬度越 。13、调速系统的转速检测一般采用 。14、无静差系统多采用 调节器。15、单闭环调速系统采用 PI 调节器可实现转速是无静差调节，采用 可以限制动态过程中的最大电流。16、双闭环调速系统的外环是 ，内环是 。外环中控制转速的调节器称为 ，用 内环中控制电流的调节器称为 ，用 表示。17、PMW 是 的英文缩写。18、工程上主要从 、这三方面对系统

3、性能进行分析。19、稳态误差对调速系统来说就是转速的 。20、典型的跟随过程指的是在系统输出量对的响应过程。21、描述系统跟随性能的指标是和 。22、描述系统抗扰性的指标是和 。二、选择题1、对于变电阻调速，当总电阻 R 越大，特性线的斜率越 ，或称之为机械特性越。 A 、小，软 B、大，硬 C、大，软 D、小，硬2、只能在额定转速以上作小范围升速调速的方案是 。A 、变电阻调速 B、变励磁磁通调速C、变电动机端电压调速 D、变电流调速3、目前调速系统采用的主要方案是 。A 、变电阻调速 B、变励磁磁通调速9、调节时间小，过渡过程越小。 （）内的各种扰动作用。 （ ）2、某一 V-M 开环调速

4、系统，电动机额定电流 Inom 41.3A ，额定转速 nnom 1000 r min ，电C、变电动机端电压调速 D、变电流调速4、在保证调速精度（ s 不变）条件下扩大调速范围（ D 增大），则必须设法 系统的速降 （ nnom ）。A 、减小 B、增大 C、不变 D、无法实现5、当系统的 nnom一定时，若对静差率 s的要求越严（即 s 值越小），则允许的调速范围 就。A 、越大 B、越小 C、不变 D、无法实现6、直流调速系统中常用的检测装置不包括以下哪种。A 、转速检测 B、电流检测C、电阻检测 D、电压检测三、判断题1、直流电动机最早被采用的调速方案是变电阻调速。 （ ）2、弱磁调

5、速方案的调速范围小，特性较硬。 （）3、变电动机端电压调速可实现额定转速一下大范围平滑调速，并且在整个调速范围内机 械特性的硬度会改变。 （）4、静差率表征负载变化引起调速系统的转速偏离原定转速的程度。 （）5、系统的调速特性越硬，越小，则 s 就越大，系统的稳速性越差。 （）6、开环系统能够实现平滑无级调速，其机械特性比较软，稳速能力好。 （ ）7、当生产机械对调速系统静差率有一定要求时，开环控制系统可实现的调速范围是不大 的。（ ）8、电流负反馈在静态和动态情况下都可以对被控量其反馈调节作用，可以抑制负反馈环10、调节时间衡量的是过渡过程的快速性。 （）11、% 衡量的是系统过渡过程的快速

6、性。 （）12、在实际中不同的生产机械对调速系统的动态性能要求是不同的。 （ ）四、简答题1、直流电动机的调速方案有哪几种？各有何优缺点？2、改变电枢回路电阻调速的实质是什么？3、晶闸管变流装置有什么优缺点？4、调速系统的静态指标是什么？各项指标之间有何联系？5、什么是开环和闭环控制系统？6、在单闭环转速负反馈调速系统中， 若引入电流负反馈环节， 对系统的静特性有何影响？7、具有 PI 调节器的转速负反馈调速系统， 在动态调节过程中比例、 积分两部分各起什么 作用？8、为充分利用设备的过电流能力，又保证设备的安全运行，调速系统应具备什么条件？9、直流拖动系统起、制动过程中存在的矛盾是什么？10

7、、双闭环调速系统起动过程的恒流升速阶段，两个调节器各起什么作用？11、带电压调节器的三环调速系统，电压调机器主要起什么作用？12、独立励磁控制的调压调磁的调速系统的特点是什么？13、什么是校正？什么是调节器？14、用系统的开环频率特性进行动态校正设计的步骤是什么？15、什么叫 Mrmin 准则？什么叫最佳频比？16、如何在开环对数频率特性上求取系统的开环增益？17、在什么条件下可利用表 3-4 确定转速闭环的跟随动态性能。18、什么叫环流？说明环流产生的条件与环流的利弊。不同的可逆系统式怎样处理环流 的？19、什么样的波形称为 PWM 波形？怎样产生这种波形？20、H 型电流是如何实现系统可逆

8、的？四、计算题1.电动机额定转速 nnom 1500r min ，在额定励磁条件下，由晶闸管变流装置供给可调直流 电压。已知，系统静态速降 nnom 58r min ，问：当要求静差率 s=0.5时，能达到多大的调速范 围？如果调速范围增加 1 倍，能满足静差率为多少？若调速范围增加 1倍，而静差率 s=0.5要 求不变，则系统的静态速降应为多少？枢电阻 R0 0.1 ，电势系数 Ce 0.2 ，整流装置等效电阻 Rrec 0.25 ，当要求静差率 s=0.3时，能够达到的调速范围为多少？3、某调速系统， D=10，电动机额定转速 nnom 1000 r min ，若要求 s=5%，则系统允许

9、的静态速降为多少？如果系统开环时的静态速降为 63r/min，则闭环后系统的开环放大倍数应为多少？4、采用线性集成电路运算放大器为电压放大器的转速负反馈单闭环调速系统如图1-225、所设示典。型系统型的系已统知 电动机 M : Pnom 应的超调量 % ，晶 闸 管 变 流 装 置 电 压 放 大 倍 数 K s 45 。 该如何重新设计参数？这时系统阻尼比、相s 角裕量M : Pnom 23.1W ，U nom 110V ，I6、推导用 Mrmin 法设计的典型型系统且 h=5时的闭环传递函数。 （对应于电动机额定转速） 。7、对 载的电静流态多参大数时。给定环流完全消失？的数参据数如 no

10、m 7.5kW ，U 调节时间，相角裕量 r c 。如果要求限制系统超调量 电枢 电路总电 阻 R 1 r c 、调节时间各为多少？nom 0.21A ，nnom 1900r / min 。最大给定电压 U ngm 10V下K： 101 ，T=0.1s，当阶跃输入信号作用于系统时，求动态响nom 220V ，I nom 41.1A ，nnom 1500r / min ，Ra 0.5 。 % 不大于 5%，则应。测速发电机若，预s置5%I。r可速控系环统流的可要逆求，统计算负五、问答题、在转速负反馈调速系统中，当电网电压、电枢电阻、负载转矩、电动机励磁电流、测 速机磁场各量发生变化时，对系统有何

11、影响？诸因素对转速影响又如何？环调速系统，以上？为什么？如果是开、当改变直流调速系统给定电压时能否改变电动机转速？为什么？若给定电压不变反馈系数的大小，能否改变转速？为什么？变，改，在系统运行中，在系统运行中或起动时会有什么后果？试分析说明。、给定电源和反馈检测元件的精度是否对闭环调速系统的稳态精度有影响？为什么？5、带电流截止环节的转速负反馈调速系统，如果电流截止比压U com 发生变化，对系统的静特性有何影响？如果电流信号的采样电阻大小变化，对系统的静特性又有何影响？6、在电压负反馈系统中，当电网电压、电枢电阻、负载转矩、电动机励磁电流、测速机 磁场各量发生变化时， 对系统产生扰动作用，

12、问系统对这些扰动有无抑制调节能力？为什么？ 引入电流正反馈后，抗扰能力有何变化？7、PI调节器与 I 调节器在电路上有何差异？它们的输出特性有何不同？为什么用PI调节器或 I 调节器构成的系统能成为无静差系统？8、转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器和电流调机器在动态调节过程中各起什么 作用？9、若要改变双闭环系统的转速应调节什么参数？若要改变系统起动电流应调节什么参 数？10、双闭环系统在起动过程的转速调节器饱和阶段， 电流反馈信号是否与 Uigm 相等？为什 么？如果转速调节器采用比例调节器，系统的起动过程会如何？11、晶闸管整流装置电流断续时系统的参数会有何变化？电流自适应调节器是怎么

13、样解 决电流断续问题？在三环调速系统中采用电流自适应调节器是否必要？为什么？12、为何要限制电流的变化率？带电流变化率调节器的三环调速系统如何取得电流变化 率反馈信号？改变什么参数可以调节电流变化率的大小？13、恒转矩和恒功率负载各采用什么调速方案？为什么？14、什么叫系统的预期频率特性和系统固有频率特性？预期对数幅频特性在低、中、高 三个频段的形状对系统的性能各有何影响？15、用开环对数频率特性图说明典型型系统与典型型系统的特征。为什么它们能成 为现代直流调速系统的预期特性？16、典型型系统的待设计参数是什么？典型型系统的待设计参数是什么？结合电流 闭环与转速闭环的校正过程予以说明。17、结

14、合电流闭环或转速闭环的动态校正，说明串联 PI 调节器的比例系数与积分时间常 数的大小分别对系统的跟随性能与抗扰性能的影响？18、说明双变流器反并联电枢可逆系统四象限运行时，各象限中触发脉冲相位、变流器 工作状态、电动机运行状态、能量转换关系。19、晶闸管直流电动机可逆系统带动一起重设备，需完成上升与下降重物两种任务，问 是否一定需要采用双变流器反并联可逆线路？20、自然环流可逆系统中存在的是直流环流还是脉动环流？在反并联线路与交叉线路中 是怎样分别予以限制的？21、可控环流可逆系统的零位应该小于、等于或大于？随着负载电流的增大，其移相触 发特性大致应如何变化？22、为什么在逻辑无环流切换装置

15、中必须设置封锁延时和触发延时？延时过短或过长将产生什么后果？23、错位的含义是什么？错位无环流可逆系统中用什么办法消除直流环流、脉冲环流和 动态环流？24、比较各类可逆系统的移相触发特性。怎样在工程上实现？25、比较逻辑控制装置与选触单元的功用与结构。26、从系统组成、功用、工作原理、特性等方面比较直流 PWM调速系统与晶闸管直流调 速系统间的异同点。27、异步电动机改变定子调速和直流电动机改变电枢电压调速是不是性质相同的两种调 速方式？为什么？2&采用调压调速的异步电动机带恒转矩负载时，在不同稳定运行速度下，转子电流的 大小是否相等？为什么？29、晶闸管直流调压电流（整流电路）希望输出电流最好是连续的，而晶闸管交流调压 电路则要求输出电流必须是断续的，为什么？30、如何实现滑差电机的反转？改变电磁转差离合器磁极的励磁电流方向是否可以实现 反转？31 在串级调速系统中，当电动机空载时，运行速度与电动机的同步转速有何不同？为 什么？32串级调速系统的功率因数与电动机的运行速度和负载大小是否有关系？若有，