2026年秋江苏开放大学机电设备伺服与变频应用第1次形考作业答案

2026年秋江苏开放大学机电设备伺服与变频应用第1次形考作业答案一、单项选择题（每题3分，共30分）1.伺服系统本质上是一个（）。A.开环控制系统B.闭环控制系统C.无反馈控制系统D.数字逻辑系统2.三相异步电动机的同步转速n0、电源频率f与极对数pA.nB.nC.nD.n3.变频调速属于（）。A.改变定子电压调速B.改变转差率调速C.改变同步转速调速D.转子串电阻调速4.交—直—交电压型变频器主电路三个基本环节的正确顺序是（）。A.整流—逆变—滤波B.整流—滤波—逆变C.逆变—滤波—整流D.滤波—整流—逆变5.变频器采用V/F控制时，低频运行时为了保持最大输出转矩，应进行（）。A.电流补偿B.电压补偿（转矩提升）C.频率补偿D.相位补偿6.采用恒压频比控制的变频器，以50Hz为额定基准，当输出频率为25Hz时，其输出电压约为额定电压的（）。A.25B.50C.75D.1007.交流伺服电动机中应用最广泛的反馈检测元件是（）。A.热电偶B.编码器与测速发电机C.压电传感器D.应变片8.变频器设定的加速时间过短，最容易导致（）。A.过电压跳闸B.过电流跳闸C.欠电压跳闸D.过载跳闸9.与绝对式编码器相比，增量式编码器的主要缺点是（）。A.输出信号为脉冲信号B.结构复杂、价格昂贵C.断电后会丢失原有的位置信息D.测量精度一定很低10.变频器能耗制动中，电动机再生发电产生的能量最终主要消耗在（）。A.整流器B.制动电阻C.滤波电容D.逆变器功率管二、判断题（每题2分，共20分）1.伺服系统必须包含位置或速度等反馈检测环节。2.变频器只能用于异步电动机调速，不能用于同步电动机。3.恒压频比控制方式下，变频器输出电压与输出频率之比保持基本不变。4.V/F控制能够实现高精度的转矩控制，其性能优于矢量控制。5.三相异步电动机的额定转速等于其同步转速。6.变频器能耗制动时需要外接制动电阻来消耗电动机再生发电产生的能量。7.变频器载波频率越高，电动机噪声越小，因此载波频率越高越好。8.矢量控制的本质是通过坐标变换将异步电动机等效为直流电动机，实现磁场与转矩的解耦控制。9.变频调速时，频率降低会使同步转速降低，转差率也随之成比例减小。10.伺服系统定位精度只取决于检测反馈元件的分辨率，与机械传动装置无关。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述伺服系统的基本组成及各部分的作用。2.简述变频器恒压频比（V/F）控制的基本原理。3.什么是PWM？简述SPWM调制的基本思想。4.变频器主要由哪些基本环节组成？各起什么作用？5.变频器选型时应考虑哪些主要因素？四、计算题（每题10分，共20分）1.一台三相异步电动机，额定转速nN=1460r/min，额定频率fN=50Hz。求该电动机的极对数p同步转速为n0额定转差率s因此，极对数p=2，同步转速n02.采用恒压频比控制的变频器拖动上题的电动机（4极，sN=2.67n变频器输出频率f恒压频比控制下UfU因此变频器的输出频率应为25Hz，输出电压应为190V。参考答案与解析一、单项选择题1.答案：B解析：伺服系统以精确跟踪指令信号为目标，必须通过检测反馈元件构成闭环，才能保证输出量与给定量的偏差在允许范围内。2.答案：B3.答案：C4.答案：B解析：交—直—交变频器先将交流整流成直流，经中间环节滤波后，再由逆变器逆变为频率、电压可调的交流电。5.答案：B解析：低频时定子阻抗压降所占比例增大，使气隙磁通减小、转矩下降，需适当提升输出电压进行补偿。6.答案：B解析：恒压频比控制保持U/f近似不变，输出电压随频率线性变化，因此25Hz时输出电压约为额定值的7.答案：B8.答案：B解析：加速时间太短时，输出频率上升过快，电动机惯性较大，转差增大，定子电流剧增，容易触发过电流保护。9.答案：C解析：增量式编码器输出的是相对位置的脉冲，断电后无法记忆绝对位置；绝对式编码器每个位置有唯一的代码，断电后仍能保持位置信息。10.答案：B二、判断题1.答案：正确2.答案：错误解析：变频器同样适用于同步电动机（含永磁同步电动机），可实现开环或闭环调速。3.答案：正确4.答案：错误解析：V/F控制属于标量控制，动态性能和转矩控制精度均不如矢量控制或直接转矩控制。5.答案：错误解析：异步电动机额定运行于额定转差率状态，额定转速低于同步转速。6.答案：正确7.答案：错误解析：载波频率提高可降低电磁噪声，但同时增大开关损耗、加快温升并加剧电磁干扰，并非越高越好。8.答案：正确9.答案：错误解析：在负载转矩不变的条件下，转差率近似保持不变，转速随同步转速成比例降低，而不是转差率成比例减小。10.答案：错误解析：定位精度还与机械传动的间隙、刚度、摩擦等因素有关，是机电系统综合性能的体现。三、简答题1.答案：伺服系统一般由给定指令环节、比较环节、控制器、功率放大环节、执行元件（伺服电动机）、机械负载和检测反馈元件组成。给定指令环节提供位置、速度等目标值；比较环节将指令值与反馈值进行比较，产生偏差信号；控制器对偏差进行运算处理，输出控制量；功率放大环节将控制信号放大并驱动执行元件；执行元件将电能转换为机械运动，带动负载运行；检测反馈元件将输出量检测出来送回输入端，形成闭环控制。2.答案：恒压频比控制的基本思想是保持变频器输出电压与输出频率之比近似为常数，即U/f≈常数。因为异步电动机每极磁通近似正比于U3.答案：PWM即脉宽调制，是利用功率开关器件的通断，将直流电压变换为宽度按一定规律变化的脉冲电压序列，通过改变脉冲宽度（占空比）来调节输出电压的大小。SPWM即正弦脉宽调制，其基本思想是以幅值和频率可调的正弦波作为调制波，以高频三角波作为载波，将两者进行比较，得到宽度按正弦规律变化的脉冲序列，并以此控制逆变器各开关器件的通断，使逆变器输出的基波电压接近正弦波，从而减小谐波、改善电动机的运行性能。4.答案：变频器主要由主电路和控制电路两大部分组成。主电路包括整流环节、中间滤波环节和逆变环节：整流环节将三相工频交流电整流成直流电；中间滤波环节利用电容或电感滤除直流电压中的脉动成分，使直流电压平稳；逆变环节通过功率开关器件将直流电逆变为频率和电压可调的交流电供给电动机。控制电路包括运算控制电路、驱动电路和检测保护电路：运算控制电路按给定要求生成PWM控制信号；驱动电路放大信号后驱动逆变器开关器件；检测保护电路实时检测电流、电压、温度等参数，实现过流、过压、欠压、过热等保护功能。5.答案：(1)电动机的类型与额定参数，包括额定电压、额定电流与额定功率，变频器额定电流应大于电动机额定电流；(2)负载性质与负载转矩特性，如恒转矩负载、恒功率负载和风机泵类平方转矩负载；(3)调速范围和调速精度的要求，据此确定合适的控