自动控制系统(4习题)

1、第四章 可逆调速控制系统及全数字调速控制器,习 题 课,自动控制系统网站地址： http:/WWW,2,一、判断题(请判断下述论述的正误，在正确论述后的括号内划“”，在错误论述后的括号内划“”。）,1、无论调速控制系统是否可逆都会发生本桥逆变现象。 ( ) 2、可逆调速控制系统一般用于动态指标要求比较高、电动机需要可 逆运行的场合。( ) 3、典型配合控制的有环流可逆调速系统在理论上不会出现正反两组 整流桥之间的短路故障。( ) 4、如果PWM变换器的电压输出波形只有一种极性，那么该PWM直 流调速系统一定是由不可逆PWM变换器构成。 ( ) 5、对新购调速器需要先进行参数自动优化然后才能进行

2、调速器的软 件组态。 ( ),3,一、判断题(请判断下述论述的正误，在正确论述后的括号内划“”，在错误论述后的括号内划“”。）,6、最优制动就是在满足电机、机械和人体生理承受能力的条件下实现电动 机的制动时间最短。 ( ) 7、一般控制系统增加进线电抗器的主要目的是：提高控制系统的功率因 数。( ) 8、在多电机同步运行的自动化流水线上，如果同时能出现有的电动机需要 吸收电能；有的电动机需要释放电能，可采用直流共母线工作方式。( ) 9、附加工艺板是根据生产工艺对转速调速指标的高低来选择。 ( ) 10、在高海拔地区使用调速器时，应注意所带负载都要小于额定负载或提 高发热器件的冷却效果 ( )

3、,例如：恒厚度调节器、恒张力调节器、多电机同步调节器等都属于工艺功能附加板，即专用PID调节器。,4,一、判断题(请判断下述论述的正误，在正确论述后的括号内划“”，在错误论述后的括号内划“”。）,11、直流调速器的使能控制端的基本功能是给直流电动机施加励磁。 ( ) 12、一般控制系统增加进线接触器的主要目的是：当控制系统出现故障时 能自动脱离电网。( ) 13、一般直流调速器控制运行的顺序为：先接通“送电”控制端子，然后接 通“运行使能”端子。( ) 14、三角波、锯齿波和正弦波都可以做脉宽调制控制器（PWMR）的调制 信号。 ( ) 15、在典型配合控制的双闭环可逆调速系统中，如果参数设置

4、恰当电流调 速器的输出就不会出现瞬间饱和限幅状态。 ( ),使用目的：其一，电源一旦断电或欠压，能自动将调速器与电源脱开，以免在外部端子控制状态下重新供电时调速器自行工作或因在欠压工作状态下由于电流过大而烧坏电动机等用电设备，以保护设备的安全及人身安全；其二，在调速器内部保护功能起作用时，通过接触器使调速器与电源脱开。,5,1、对于双极式可逆PWM控制器的输入电压的（ 幅值 ）与输出脉冲 电压的（ 宽度 ）成正比或成反比。 2、在有环流可逆调速系统中，对于非独立电源电路用（ 四个 ）环流 电抗器才能达到降低环流（ 峰值 ）的目的。 3、双极式可逆PWM 调速控制系统无论负载 ( 大小 ) 都不

5、会出现 电枢电流 ( 断续 ) 的现象。 4、对于旧的调速器，如果负载不变，当电枢电流增加时其故障原因： 一是，电动机电枢绕组（ 有匝间短路现象 ）； 二是，励磁磁场（ 达不到额定值）。,二、填空题(在括号内或待画图内填写适当的词语或绘制曲线使下面的结论或波形正确。),6,5、对于旧的调速器，如果出现转速不稳，可能的原因（电动机碳刷接 触不良）或（速度给定电位器磨损） 6、PWM 调速控制系统中的三角波频率的大小主要取决于开关管的最 大（ 导通 ）与（ 关断 ）时间的大小。,二、填空题(在括号内或待画图内填写适当的词语或绘制曲线使下面的结论或波形正确。),7,1、某可逆调速系统的逻辑切换装置的

6、原理图如上图所示，试分析 VD1、C1和VD2、C2的作用，选择下述结论： A) C1的充电时间不能小于判断本桥逆变电流真正为零的时间（） B）C2的充电时间不能小于判断本桥逆变电流真正为零的时间（） C）C2的充电时间等于晶闸管的阻断时间（） D）C1的充电时间等于晶闸管的阻断时间（）,三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中）,8,2、当主电路的晶闸管由于损坏而更换时，可逆调速系统的逻辑切换装 置中的参数要作如下校核： A) C1的充电时间要进行校核（ ） B） C1 、C2各自的充电时间都要进行校核（ ） C）C2的充电时间要进行校核（ ） D） C1 、C2

7、各自的充电时间都不需要进行校核（）,三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中）,9,3、某双极式控制的桥式可逆双闭环脉宽调速系统原理框图如图所示，对该图有下述结论： A) 此调速系统采用正负两种给定是错误的。（ ） B) 此调速系统最多只能实现一种旋转方向。（ ） C) 在反转时测速反馈信号应该加反号器。（ ） D) 使用平波电抗器Ld是错误的。 （ ）,三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中，）,10,4、某脉宽调速系统主电路原理图 如图所示，如果此系统的开关频率 f=10KHz，最大调速范围D=20000, 那么该图中大功率开关管V

8、T的最大导通与关断时间之和为： A) 5ns（ ） B) 2ns （ ） C) 0.05s 。（ ） D) 0.02s （ ）,三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中，）,11,5、图3-3是两种控制系统接地方式，下面哪个结论是正确的？ A）图3-3（A）所示控制系统的接地方式正确 。（） B）图3-3（B）所示控制系统的接地方式正确 。（ ） C）两种控制系统的接地方式都正确 。 （） D）两种控制系统的接地方式都不正确 。（ ）,三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中，）,图33,12,6、已知某双闭环可逆调速系统的仿真实验电路的

9、仿真结果如图3-4(A) 所示，将该仿真实验电路中的一个模块参数修改后，出现的仿真结果 如图3-4(B)所示。对此有如下结论：,三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中，）,图34,13,A）图3-4(B) 是修改ASR的“P”或“I”参数所出现的仿真结果。( ) B）图3-4(B) 是修改ACR的“P”或“I”参数所出现的仿真结果。( ) C）图3-4(B) 是修改ASR的输出限幅值所出现的仿真结果。 ( ) D）图3-4(B) 是修改ACR的正向输出限幅值所出现的仿真结果。( ),三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中，）,图34,

10、14,7、右图是西门子6RA70系列调速器主控板的部 分输入端子，根据该调速器的功能判定下面哪 个结论是正确的？ A）4号端子只能输入电压信号。（） B）4号端子只能输入电流信号。（） C）能用PLC的开关量输出或按钮作为36号 至39号端子的输入信号。（ ） D）能用PLC的模拟量输出或按钮作为36号 至39号端子的输入信号。（ ）,三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中，）,15,8、对于右图中10K（0.25W）给定电位器，有 如下结论： A） 10K 给定电位器是必选器件。（ ） B）如果现场没有10K的电位器，可以用小于10K 的电位器代替。（ ） C）

11、如果现场没有10K的电位器，可以用小于10K 并且功率大于0.25W的电位器代替。（ ） D）如果现场没有10K的电位器，可以用大于10K 并且功率不小于0.25W的电位器代替。（ ）,三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的答案填到括号中，）,16,四、问题分析1、某调速系统的仿真模型电路如下图所示。避免同一桥臂上下两个开关管同时导通现象发生的模块是什么模块？该模块的参数选择原则是什么？,17,四、问题分析1、某调速系统的仿真模型电路如下图所示。避免同一桥臂上下两个开关管同时导通现象发生的模块是什么模块？该模块的参数选择原则是什么？,解：避免同一桥臂上下两个开关管同时导通现象发

12、生的模块是继电器 模块“Relay”和“Relay1”。死区时间是由该模块进行控制。,18,四、问题分析1、某调速系统的仿真模型电路如下图所示。避免同一桥臂上下两个开关管同时导通现象发生的模块是什么模块？该模块的参数选择原则是什么？,解：避免同一桥臂上下两个开关管同时导通现象发生的模块是继电器 模块“Relay”和“Relay1”。死区时间是由该模块进行控制。 它们的参数选择原则是：导通延时关断不延时，延时时间必须大于 开关管的阻断时间。,思考题：输入信号的通、断点为什么不能对称相等？,思考题：输入信号的通、断点为什么不能对称相等？,19,四、问题分析,2、某PWM调速控制系统原理图如下所示，

13、分析该原理图回答如下 问题：在电动机电枢两端看到的PWM波形一定是有正负两个极性的波 形吗？为什么？ 电位器RP2、电容C4的作用是什么？,20,四、问题分析,3、某变压器硅钢片生产线中的硅钢片测长轮与增量式旋转编码器同 轴，生产工艺要求：每分钟剪切长度为500mm的硅钢片120片，剪切精 度为0.1mm。已知测长轮的周长为125mm，试分析该增量式旋转编 码器每周的最少脉冲数是多少？如一调速器对该旋转编码器脉冲的识别 频率为f=40KHz，该调速器是否能辨别此旋转编码器的脉冲？,21,四、问题分析,3、某变压器硅钢片生产线中的硅钢片测长轮与增量式旋转编码器同 轴，生产工艺要求：每分钟剪切长度

14、为500mm的硅钢片120片，剪切精 度为0.1mm。已知测长轮的周长为125mm，试分析该增量式旋转编 码器每周的最少脉冲数是多少？如一调速器对该旋转编码器脉冲的识别 频率为f=40KHz，该调速器是否能辨别此旋转编码器的脉冲？ 解：设旋转编码器每周的脉冲数为X，那么由已知条件可有如下等式：,其中：N为控制精度系数，N2的正整数，N越大控制精度应越高，但是， N过大控制器件的成本就越高。,如果选择N2，那么该编码器每周的最少脉冲数为,22,四、问题分析,4、运动控制系统通常选用调速器的主要目的是什么？,回答此问题应如下几个方面回答： 1）能实现精准调速； 2）便于建立闭环控制提高调速系统的抗

15、干扰能力； 3）便于实现各种逻辑控制与现场总线控制； 4）能提高集成控制系统的可靠性和维修的快捷与方便性。,23,四、问题分析,5、某四辊平整机生产过程如图所示，已知所有7台直流电机都是西门 子6RA70直流调速器进行调速控制，各自的功率如图所示。 试分析四辊平整机出口下“S”辊直流调速器的主电路经常被烧坏而 进口下的“S”辊直流调速器一直工作正常的原因？,收卷500KW,开卷300KW,进上S” 240KW,进下“S” 120KW,出下“S” 120KW,出上“S” 240KW,主电机 700KW,24,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,已知KM1、 KM2得电，分

16、别控制着运货小车的左、右履带的正向 运行； KM3、 KM4得电，分别控制着运货小车的左、右履带的反向 运行。 生产工艺要求如下：,图 51,25,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,已知KM1、 KM2得电，分别控制着运货小车的左、右履带的正向 运行； KM3、 KM4得电，分别控制着运货小车的左、右履带的反向 运行。 生产工艺要求如下：,图 51,26,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,已知KM1、 KM2得电，分别控制着运货小车的左、右履带的正向 运行； KM3、 KM4得电，分别控制着运货小车的左、右履带的反向 运行。 生产工艺要求如下

17、： 1、用户要求该运货小车的每步运行速度都相同，但是，速度的大小 任意可调，如果运货小车前下方装有一个起轨迹反馈作用的检测器。 试设计一个具有运行轨迹自动纠偏功能的履带驱动控制装置并绘出其 原理框图。,图 51,27,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,已知KM1、 KM2得电，分别控制着运货小车的左、右履带的正向 运行； KM3、 KM4得电，分别控制着运货小车的左、右履带的反向 运行。 生产工艺要求如下： 1、用户要求该运货小车的每步运行速度都相同，但是，速度的大小 任意可调，如果运货小车前下方装有一个起轨迹反馈作用的检测器。 试设计一个具有运行轨迹自动纠偏功能的履

18、带驱动控制装置并绘出其 原理框图。,图 51,28,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,设计：,图 51,29,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,2、在上述已知条件基础上，假设电动机1和2都是由欧陆590系列 四象限直流调速器驱动，如图5-2所示该调速器的部分控制端子的功 能说明参见表5-1，图5-2已经完成了部分原理图绘制，试补充绘制完 成直流调速器的控制原理图的设计。,图 51,30,2、在上述已知条件基础上，假设电动机1和2都是由欧陆590系列 四象限直流调速器驱动，如图5-2所示该调速器的部分控制端子的功 能说明参见表5-1，图5-2已

19、经完成了部分原理图绘制，试补充绘制完 成直流调速器的控制原理图的设计。,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,图 51,图52,31,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,2、在上述已知条件基础上，假设电动机1和2都是由欧陆590系列 四象限直流调速器驱动，如图5-2所示该调速器的部分控制端子的功 能说明参见表5-1，图5-2已经完成了部分原理图绘制，试补充绘制完 成直流调速器的控制原理图的设计。,图 51,图52,32,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,2、在上述已知条件基础上，假设电动机1和2都是由欧陆590系列 四象限

20、直流调速器驱动，如图5-2所示该调速器的部分控制端子的功 能说明参见表5-1，图5-2已经完成了部分原理图绘制，试补充绘制完 成直流调速器的控制原理图的设计。,图 51,33,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,图 51,2、在上述已知条件基础上，假设电动机1和2都是由欧陆590系列 四象限直流调速器驱动，如图5-2所示该调速器的部分控制端子的功 能说明参见表5-1，图5-2已经完成了部分原理图绘制，试补充绘制完 成直流调速器的控制原理图的设计。,34,五、设计题,某生产工艺需要运货小车的运行轨迹如图5-1所示,3、在上述已知条件的基础上，假设小车在初始A点，当按起动按

21、钮S1时， 小车运行轨迹如图5-1 （A)所示，当按起动按钮S2时，小车运行轨迹如图 5-1 （B)所示。小车在运行期间S1、S2这两个按钮失效。当按动急停按钮 “ST”时，小车就地停止；再按起动按钮S1、S2时，小车会在急停的位置开 始继续执行后面的运行轨迹。 试设计满足此上述工艺要求的控制线路的输出方程组和控制方程组。,此题作为：研究、讨论、分析作业。,图 51,四、 脉宽调速系统的控制电路 4.可逆PWM调速系统实例分析,第五节 直流脉宽调速控制系统及其控制系统仿真,脉宽调制线路的类型多种多样，下图是一种用线性集成运算放大器组成的脉宽调速线路。他励直流电动机的电枢由H型大功率晶体管脉冲放

22、大线路控制；,四、 脉宽调速系统的控制电路 4.可逆PWM调速系统实例分析,图中采用了四个线性集成放大器，其中A1，A2组成三角波信号发生器，A1具有正反馈，它的输出是矩形波，用对接稳压管VST1和VST2进行限幅，A2为积分器，它的输出是三角波，调电位器RP1可调三角波的振幅，改变RP2的滑动端可调三角波的频率。,第五节 直流脉宽调速控制系统及其控制系统仿真,37,四、 脉宽调速系统的控制电路 4.可逆PWM调速系统实例分析,第五节 直流脉宽调速控制系统及其控制系统仿真,A3，A4是电压比较器，三角波输入，它们都输出同频率的矩形波，经过稳压管VST3，VST4的削波，三极管T1，T2均只输出

23、单极性的方波脉冲，从而使工作于开关状态的功率放大器，给电机电枢加上方波脉冲电压。,38,四、 脉宽调速系统的控制电路 4.可逆PWM调速系统实例分析,第五节 直流脉宽调速控制系统及其控制系统仿真,由于三角波信号Uts是经过R8，R9分别加到A3的反相输入端和A4的同相输入端，故A3，A4输出的矩形波彼此反相，这使得正半周T4，T8导通，负半周T6，T10导通。当输入信号Uct=0时，由于正、负半周导通的时间相等，流过电机电枢的是交流，直流分量等于零，故电机不转。,39,四、 脉宽调速系统的控制电路 4.可逆PWM调速系统实例分析,第五节 直流脉宽调速控制系统及其控制系统仿真,因Uts三角波的频

24、率通常是几百赫兹到20000Hz，只有当Uct0时，将使其中一组导通时间长，另一组则导通时间缩短(均指一个周期内)，电机转动，转动的方向取决于导通时间长的那一组。 输入信号Uct越大，加到电机电枢的正脉冲与负脉冲的宽度之差越大，故电枢获得的直流电压越大，电机的转速越高。,40,四、 脉宽调速系统的控制电路 4.可逆PWM调速系统实例分析,第五节 直流脉宽调速控制系统及其控制系统仿真,为防止同一侧功率管直通而损坏，在该线路中采用了一些防范措施，在电枢回路中串有功率二极管D5，D6，将它的两端分别接到T10，T8的基极与射极，只要D5或D6上有电流存在，其管压降分别给T10或T8造成一反相偏置。,41,四、 脉宽调速系统的控制电路 4.可逆PWM调速系统实例分析,第五节 直流脉宽调速控制系统及其控制系统仿真,另外，还设有固定的直流偏置分别给电压比较器A3与A4，适当调节电位器RP3，可以使两组出现正脉冲的时间有一小的时间间隔，这有利于大功率管有时间恢复阻断能力。,42,四、 脉宽调速系统的控制电路 4.可逆PWM调速系统实例分析,第五节 直流脉宽调速控制系统及其控制系统仿真,由于该脉宽调制线路，在一个周期内，正相和反相的脉冲均存在，流过电机电枢的电流含有交变成分，所以它属于双极性工作方式的脉宽调制线路。它具有良好