运动控制系统试卷答案全

、选择填空：（每空2分、共20分）1、一个调速系统的调速范围，是指在时还能满足所需静差率的转速可调范围。答案：（的转速可调范围。答案：（1）1）最低速； 2）最高速；3）平均速； 4）不能确定；2、闭环调速系统可以获得比开环调速系统 的稳态特性。答案：（2答案：（2）1）硬得不多；2）硬得多；3）软得多； 4）软得不多；3、 无静差调速系统的最高转速n，最高给定电压U* 其速度反max nmax馈系数为 。 答案：（2 ）】）nmax/U*nmax 2）3）nmaxXU*nmax 4）不确定4、 反并联无环流配合控制的条件是 答案：（4）1)a+B=2401)a+B=240。a+B=300。3）a+B=360。 4）a+B=180。5、 无环流逻辑环节切换到正组晶闸管工作时，—。答案：（4 ）1）正、反组同时封锁； 2）封锁正组开放反组；3）正、反组同时开放； 4）封锁反组开放正组；6、 在理想情况下电压型逆变器直流环节采用大电容滤波，它是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压波形是_。答案：（3）1）锯齿波； 2）正弦波3）矩形波； 4）不能确定；7、 在理想情况下电流型逆变器直流环节采用电感滤波，它是一个相当于一个恒流源，输出交流电流波形是_。答案：（1 ）1）矩形波； 2）正弦波3）锯齿波； 4）不能确定；8、 SPWM变频器中，如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做方式。答：（3）1）多极性控制； 2）双极性控制；3）单极性控制； 4）没用定义9、 调速系统的动态性能就是控制 的能力。答案：（2）1）磁场； 2）转矩3）转速； 4）转差率；10、 矢量控制系统是 控制系统。答案：（2）1）静止坐标； 2）旋转坐标3）极坐标； 4）不能确定；二、 什么是有静差闭环调速系统？怎样减少静差？什么是无静差闭环调速系统？怎样实现？（12分）答：系统在稳态时，需要一定的速度偏差来维持的速度控制系统为有静差调速系统。减少静差的方法是提高系统的开环放大倍数，但不能消除静差。系统在稳态时，不需要速度偏差来维持的速度控制闭环调速系统为无静差系统。实现的办法是通过采用积分环节或比例积分环节。三、 简述双闭环调速系统在电机起动时两个调节器的工作过程及工作状态。在双闭环调速系统时，电流环按几型系统设计？速度环又按几型系统设计？（12分）答：双闭环调速系统在电机起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况：1.起动初始阶段：由于速度调节器的输入偏差电压比较大，比例积分环节很快进入饱和状态，速度环开环，电机以最大电流起动，此时电机转速变化不大，电流调节器ACR一般不饱和。2.恒流升速阶段：起动过程中的主要阶段，此时速度调节器一直处于饱和状态，速度环开环，为了保证电流环的主要调节作用，在起动过程中电流调节器不饱和。电机以最大电流加速，

此时电机转速变化大。3.速度调节器退饱和阶段：当电机转速超过给定转速，速度调节器输入出现负偏差，速度调节器开始反向积分退饱和阶段，速度环闭环，电机转速出现超调。ACR不饱和。双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点：（1） 饱和非线性控制；（2） 转速超调；（3） 准时间最优控制。双闭环调速系统时，电流环按I型系统设计，速度环按II型系统设计。四、下图是微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图，试说明K、V、电流检测、速度检测的实现过程。（没有标准答案，同2b学们自己发挥想象能力，能实现就对）（12分）单^•微机通信接口数字测速泵升限制I/O '厂A/DPWM生成P+V$转速检测I脉冲整形驱动电路故障保护单^•微机通信接口数字测速泵升限制I/O '厂A/DPWM生成P+V$转速检测I脉冲整形驱动电路故障保护答：K2：限流电阻R0是为了限制充电电流，为了避免在运行中造成附加损耗,中央处理器在合上电源后，延时对K2发出信号将R0短路。Vb：镇流电阻Rb的作用是消耗部分动能，以限制Cl、C2两端的泵升电压。当电压检测部分检测到泵升电压达到允许数值时，中央处理器就会给Vb的控制极一个正脉冲信号，使Rb分流电路接通。电流检测：通过电流互感器取出电枢回路或电动机回路的电流模拟信号，离散化后经A/D转换器转换成数字信号送入中央处理器，对电流数字量信号进行相关处理后，可构成电流反馈控制和电流保护和故障诊断信息的来源。速度检测：旋转编码器FBS与电动机相连，当电动机转动时，带动码盘旋转，发出数码形式的转速或转角信号，通过接收器将该数码送入中央处理器，构成转速反馈控制。K的是用于系统启动时防冲击电流的，系统启动时K断开电源经R给电容220充电；V消除泵升电压的，当系统进入制动状态时，逆变器将电动机的机械能b转变为电能，由于整流电路是不可逆电路，所有的电能将给C、C充电，使其12电压升高，威胁到其它电力电子期器件，为消除过高的电压威胁，系统将V导b通,多余的电能将通过电阻R消耗；电流检测分直流电流检测和交流电流检测,b交流电流检测一般采用电流互感器，而直流电流检测可以采用直流电流互感器或霍尔效应电流变换器，转速检测有模拟和数字两种检测，模拟测速一般采用测速发电机，数字测速则采用旋转编码器测速。4、三相绕线式交流异步电动机有几种调速方式？它们分别是什么?答：变电压调速、转子回路串电阻调速、利用电磁转差离合器调速、变压变频调速。五、下图是双闭环可逆调速系统图，试标出当KF闭合电机起动时，各环节的极性。（10分）六、交流电动机变频调速系统为什么基频以下要控制压频比？它是什么性质的调速？基频以上能控制压频比吗？它又是什么性质的调速？（12分）答：基频以下：若要三相异步电动机定子每极气隙磁通量①m保持不变，当频率f从额定值fn向下调节时，必须同时降低定子相电压Us，使Us/f=常值，这是恒压频比的控制方式，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质。基频以上：频率f从额定值fn向上调节，但定子电压Us却不可能超过额定电压Usn，最多只能保持Us=Usn，这将迫使磁通与频率成反比地降低，Us/fH常值，故不能控制压频比，基本上属于“恒功率调速”性质。七、试比较直接转矩控制系统与矢量控制系统的特性。（12分）答:DTC系统和VC系统都是已获实际应用的高性能交流调速系统。两者都采用转矩（转速）和磁链分别控制，VC系统强调Te与屮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；但按坯定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。DTC系统则实行Te与蚣砰-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。性能与特点直接转矩控制系统矢量控制系统磁锥■控制定子醯链转子磁链转矩控制砰-砰控制，有转矩脉动连续控制，比较平滑坐标变换静止坐标变挽，较简单旋转坐标变换’较复杂转子参数变化影响无［注］有调速范围不够宽比较宽

八、如下图为某直流调速系统已知电机参数为75kW、220V、340A、1000r/min,采用V-M系统，主电路总电阻0.1欧，电动机电动势系数Ks=30，a•min/r，Ce5V•min/r，。如果要求调速范围D=20，静差率5%，采用开环调速能否满足？如果采用闭环，其对应放大倍数为多少？（10分）参考例题1-2（开环）、1-3（闭环）一、填充题（30分）按照异步电动机的工作原理，从定子传入转子的电磁功率Pm可分成两部分：拖动负载的机械功率Pmech= （1-s）Pm ；传输给TOC\o"1-5"\h\z转子电路的转差功率为Ps= sPm。按转差功率的处理方式，异步电动机的调速系统可分为三类，分别为 型 型和 转差功率馈送 飞异步电机变压调速时的机械特性表现为：当电压减小时，Sm不变，最大转矩Tem减少。（减小、增大、不变）三相PWM输出共有8个空间电压矢量，其中6个为基本电压矢量,它们的幅值等于直流母线电压，空间角度互差—60°__,另两个、、0二、写出定子绕组感应电动势E和气隙磁场m的表达式，分析异步电机变频调速的电压频率协调控制规律，论述基频以下和基频以上，定子电压U、电源频率f1、气隙磁场"m的变化规律，在低频时，应作何处理，画出电压频率特性曲线，不同频率的机械特性（画出4条，f<f<f<f，其中f为低频，f为额定频率）。（17分）11 12 1N13 11 1N基频以下：三相异步电动机定子每相电动势有效值为：EE=4.44fNK①n亠=4.44NK①=常数g 1sNSm f sNSm由于电机绕组中的电动势难以控制，当Eg较高时，忽略定子电阻和漏磁U感抗压降，认为定子相电压U~Eg,,则有丁=常数・•・基频以下：①m恒定，U与f1同时增大或同时减小低频时适当提高定子电压，近似补偿定子阻抗压降基频以上：频率从f1N向上升高，因为定子电压uwuSN，最多只能保持U=UsN・•・频率f1N升高，定子电压U=UsN保持不变，气隙磁通①m减少，转速升高

五、经矢量变换和按转子磁场定向，异步电动机三相原始模型可等效为直流电动机模型，将定子电流分解为励磁分量和转矩分量，将下列表达式和结构图补充完整。（15分）L.m ITp+1smrnL pi屮LstrL.m IT屮strriAiB