运动控制系统-2016年西南大学作业课件

1、第一批次单选题题目说明: （10.0 分）1. 2.对于变电阻调速，当总电阻R越大，机械特性越（  ）。AA：软BB：硬CC：大DD：小（10.0 分）2. 交流电动机变压调速方法属于转差功率（   ）调速。AA：消耗型BB：回馈型CC：不变型DD：不存在型（10.0 分）3. 4.调速系统的静差率指标应以（  ）所能达到的数值为准。AA：最高速时BB：最低速时CC：额定转速DD：理想空载转速（10.0 分）4. 17.在交直交变频装置中，若采用不控整流，则PWM逆变器的作用是（）。AA：调压BB：调频CC：调压调

2、频DD：调频与逆变（10.0 分）5. 转速、电流双闭环系统，采用PI调节器，稳态运行时，ASR的输出量取决于（）。AA：负载电流BB：给定电压CC：速度反馈DD：电流反馈系数（10.0 分）6. 在单闭环调速系统中，为了实施限流保护，可以引进（   ）环节。AA：电流截止正反馈BB：电流截止负反馈CC：电压截止正反馈DD：电压截止负反馈（10.0 分）7. 采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于(   )。AA：无静差调速系统BB：有静差调速系统CC：双闭环调速系统DD：交流调速系统（10.0 分）8. 在电机

3、调速控制系统中，对于（）的扰动，系统是无能为力的。AA：运算放大器的参数的变化BB：电机励磁电压的变化CC：转速反馈参数的变化DD：电网电压的变化（10.0 分）9. 下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是（  ）。AA：降电压调速BB：变极对数调速CC：变压变频调速DD：转子串电阻调速（10.0 分）10.目前直流调速系统采用的主要方案是（   ）。AA：变电阻调速BB：变电流调速CC：变电枢电压调速DD：变励磁磁通调速（10.0 分）11.三相全控桥式整流电路的平均失控时间是（   ）AA：5msBB：3.3msCC：10m

4、sDD：1.67ms（10.0 分）12.双闭环调速系统在稳定运行时，控制电压Uct的大小取决于（   ）。AA：IdlBB：nCC：n和IdlDD：和（10.0 分）13.闭环调速系统中用来表示电动机转速与负载电流（或转矩）间稳态关系的是（）。AA：机械特性BB：静特性CC：工作特性DD：调速特性（10.0 分）14.采用旋转编码器的数字测速方法不包括（）。AA：M法BB：T法CC：M/T法DD：F法（10.0 分）15.型系统在阶跃输入信号作用下的稳态误差为（   ）。AA：0BB：固定值CC：DD：取值不固定（10.0 分）16.双闭环直流调速系统

5、，转速调节器的作用：（ ）。AA： 对电网电压的波动起及时抗扰的作用。BB：转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI 调节器，则可实现无静差。CC：在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。DD：抑制转速超调。（10.0 分）17.直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，（   ）。AA：ACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动BB：ACR抑制转矩波动，ASR抑制电压波动CC：ACR 放大转矩波动，ASR抑制电压波动DD：ACR放大电网电压波动，ASR抑制转矩波动（10.0

6、分）18.8转速、电流双闭环调速系统当中，两个调节器采用（   ）联接。AA：串联BB：并联CC：反馈DD：混合填空题1.直流电动机中常见的是有换向器直流电动机，按励磁方式可分为串励、并励、复励、他励四种，无换向器直流电动机属于一种特殊的同步电动机。2. 根据直流电机的转速公式，调速方法有变压调速、 变励磁电流和变磁通调速。73变电压 调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。4用触发脉冲的 相位角 控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。5晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），通过调节触发装置 GT 的控制电压 Uc 来

7、移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Udo ，从而实现平滑调速。6.在V-M系统中，脉动电流会产生 脉动的转矩 ，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施.7.晶闸管触发与整流装置动态结构：考虑到 Ts 很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节 整流电路 。8脉宽调制变换器简称 PWM  变换器，是一种采用脉冲宽度调制的直流斩波器。9.可逆PWM变换器直流电动机的主电路有多种形式，最常用的是 桥 式，也称为H形主电路。10双极式控制桥式可逆PWM变换器电动机系调速时，占空比r的可调范围为01，电压系数的可调范围为1<g&l

8、t;+1。当r >0.5时，g为正，电机 正转 。11. 在直流调速系统中，为了进行定量分析，定义了两个稳定性能指标，分别是 调速范围   和静差率。12静差率和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率 越小  ，转速的稳定度就越高。13.带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为0  。14.反馈控制系统的作用是：抵抗_扰动_，服从给定。15.闭环调速系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。16.带比例调节器的单闭环调速系统的开环放大系数 大于等于临界放大系数时，系统将不稳定。17比例积分控制综合了比例控制和积分

9、控制两种规律的优点， 比例 部分能迅速响应控制作用。18.无静差直流调速系统的实质是调节器包含 比例积分 环节。19.为了解决反馈闭环调速系统的 起动和堵转 时电流过大的问题，系统中必须有自动限制电枢电流的环节。20.转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是 饱和非线性控制 、准时间最优控制和转速超调。21.数字PI调节器有两种算式：位置式   和增量式。22.微机数字控制系统的主要特点是 离散化和数字化 。23、控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗扰指标，而调速系统的动态指标通常以 抗扰性能指标 为主。24常见的异步电动机调速系统中，在基速以下按 恒转矩 调速

10、方式，在基速以上按恒功率调速方式。25.异步电动机在变压调速工作时，其最大转矩随电机电压的降低而_降低  。26.经典的SPWM控制主要着眼于使变压变频器的输出 电压尽量   接近正弦波，并未顾及输出电流的波形。27.SPWM型逆变器其输出的基波频率取决 正弦波(调制波)   。28. 要保持正六边形定子磁链不变，必须使为常数，这意味着在变频的同时必须调节直流电压，造成了控制的复杂性。有效的方法是插入零矢量  。29.矢量控制的基本思想：将逆变器和交流电动机视为一体，以在电机内产生 圆形旋转磁场 为目标来控制变频器工作。第二

11、批次论述题题目说明: （10.0 分）1.  一.名词解释1.V-M系统答：晶闸管，工作在相位控制状态，由晶闸管可控整流器V给需要调速直流电动机M供电，调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流器V的输出电压，从而调节直流电动机M的转速。 优点：经济性和可靠性提高，无需另加功率放大装置。快速性好，动态性能提高。 缺点：只允许单向运行；元件对过电压、过电流、过高的du/dt和di/dt十分敏感；低速时易产生电力公害：系统功率因数低，谐波电流大。2.调速范围答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母表示，即D=nmax/ n min。其中，n

12、max和nmin一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。3.静差率答：负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落与理想空载转速的比4. M法测速答:M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M法宜测量高速。5.正弦波脉宽调制（SPWM）答：正弦脉宽调制法（SPWM）：是将每一正弦周期内的多个脉冲作自然或规则的宽度调制，使其依次调制出相当于正弦函数值的相位角和面积等效于正弦波的脉冲序列，形成等幅不等宽的正弦化电流输出。其

13、中每周基波（正弦调制波）与所含调制输出的脉冲总数之比即为载波比。6.变转差率调速答：变转差率调速主要包括调压调速、转子串电阻调速、串级调速等。二、简答题1.PID控制器中的P、I、D分别代表什么环节?并说明I环节的作用。答：PID控制器中的P、I、D分别代表比例环节、积分环节、微分环节。其中I环节的作用是消除静差，提高系统的控制精度和无差度。2.在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电 枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负 载增加，稳态时，电机转

14、速会较增加之前降低。3. V-M调速系统的电流脉动和断续是如何形成的？如何抑制电流脉动？答：整流器输出电压大于反电动势时，电感储能，电流上升，整流器输出电压小于反电动势时，电感放能，电流下降。整流器输出电压为脉动电压，时而大于反电动势时而小于，从而导 致了电流脉动。 当电感较小或电动机轻载时，电流上升阶段电感储能不够大，从而导致当电流下降时， 电感已放能完毕、电流已衰减至零，而下一个相却尚未触发，于是形成电流断续。4.在双极式控制的桥式可逆直流PWM调速系统中，PWM变换器的输出平均电压为：Ud=(2ton/T-1)Us。那么，在什么条件下电动机正转、反转和停止运动？答：电动机的正反转则体现在

15、驱动电压正、负脉冲的宽度上。当正脉冲较宽时，ton>T/2,则Uab的平均值为正，电动机正转，反之，则反转；如果正、负脉冲相等，t=T/2,平均输出电压为零，则电动机停止。5简述单闭环调速系统的基本特征。答：闭环控制系统的特点：1）系统输出量对控制作用有直接影响。2）有反馈环节，并应用反馈减小误差。3）当出现干扰时，可以自动减弱其影响。4）低精度元件可组成高精度系统。6.简述开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系。答：（1）闭环系统静特性比开环系统机械特性硬得多。（2）如果比较同一no的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多。（3）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。

16、7.转速单闭环调速系统改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？答：单闭环系统的话，静特性比开环硬得多、静差率比开环小得多、调速范围比开环大大提高。可以改变电动机转速，因为改变给定，相当于改变了整流装置的触发角，使输出的Ud变化，转速也变化，最后通过单闭环系统的反馈来达到稳态8.如果转速单闭环调速系统的给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？答：因为改变转速单闭环调速系统的给定电压则改变实际转速反馈电压与给定电压的偏差，从而改变电力电子变换器的输出电压，即改变电动机的电枢电压，改变了转速。9.转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点？答:双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点

17、:饱和非线性控制、转速超调、准 时间最优控制。10.简述比例反馈控制的规律。答：比例控制的反馈控制系统是（被调量有静差）的控制系统； 反馈控制系统的作用是（抵抗前向通道的扰动，服从给定） ； 反馈系统的精度依赖于（给定和反馈检测的精度）。11.在转速、电流双闭环调速系统中，电流调节器有哪些作用？其输出限幅值应如何整定？答：电流调节器作用： （1）使电流紧紧跟随给定电压Ui*变化。 （2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。 （3）在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。 （4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。 电流调节器的最大值应该按变

18、换电路允许的最大控制电压来整定。12在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力？为什么？答：系统对于上述各量中电网电压、负载转矩，电动机励磁电流，电枢电流、电枢电阻、有调节能力。因为它们在闭环系统的前向通道中，对于测速发电机励磁各量发生变化，没有调节能力。因为它不在闭环系统的前向通道中。 13.交流异步电动机变频调速系统在基速以上和基速以下分别采用什么控制方法，磁通、转矩、功率呈现怎样的变化规率？并请用图形表示。答:恒磁通调速（基频以下）U1/f1=常数，并补偿定子电阻损耗。 恒功率调速

19、（基频以上）升高电源电压时不允许的， 在频率上调时，只能保持电压不变。频率越大，磁通就越小，类似于直流电动机的弱磁增速。14.简述恒压频比控制方式。答：绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁 阻抗压降，而认为定子相电压 Us Eg，则得US/f1 =常数这是恒压频比的控制方式。但是，在低频时 Us 和 Eg 都较小，定子阻抗压降所占的份量就 比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压 Us 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。15.简述基于稳态模型的转速闭环转差率控制系统的两条基本控制规律。答：1）在s£sm的范围内，转矩Te基本上与s成正比，条

20、件是气隙磁通不变； 2）在不同的定子电流值时，按下US = f(I，Is)的函数关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通m恒定。16.交流PWM变换器和直流PWM变换器有什么异同？答：pwm换流器是换流器的一种类型，PWM是一种控制技术，用脉宽调制来进行换流的。在非大功率的情况下PWM换流器是具有很好的优势的。两种换流器都可以实现交流间的互换和交直流的互换。可以改变频率、电压相位等参数。第三批次单选题题目说明: （10.0 分）1.  19.一般的间接变频器中，逆变器起（ ）作用。AA：调压BB：调频CC：调压与逆变DD：调频与逆变（10.0 分）2.  7. 速

21、度单闭环系统中，不能抑制（  ）的扰动。  AA：调节器放大倍数BB：电网电压波动CC：负载DD：测速机励磁电流（10.0 分）3.  直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的（  ），这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。AA：过电压BB：电流CC：冲击电流DD：电压降（10.0 分）4. 只能在额定转速以上作小范围升速调速的方案是（   ）。AA：变电阻调速BB：变励磁磁通调速CC：变电动机端电压调速DD：变电流调速（10.0 分）5. 

22、;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。AA：减小BB：增大CC：不变DD：无法实现（10.0 分）6.  转速、电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是（   ）。AA：ASRBB：ACRCC：AARDD：ABR（10.0 分）7. 转速、电流双闭环系统，采用PI调节器，稳态运行时，转速n取决于（   ）。AA：负载电流BB：给定电压CC：调节器参数DD：调节器结构（10.0 分）8. 转速电流双闭环调速系统在起动的恒流升速阶段中，两个调节器的关

23、系为（   ）。AA：ASR和ASR均饱和限幅输出BB：ASR不饱和，ACR 饱和限幅输出CC：ASR饱和限幅输出，ACR不饱和DD：ASR和 ACR均不饱和（10.0 分）9.  6.带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（   ）。AA：零BB：大于零的定值CC：小于零的定值DD：保持原先的值不变（10.0 分）10. SPWM逆变器是利用正弦波信号与三角波信号相比较后，而获得一系列（   ）的脉冲波形。AA：等幅不等宽BB：等宽不等幅CC：等幅等宽DD：不等宽不等幅（10.0

24、 分）11.当负载相同时，闭环系统稳态速降只为开环系统稳态速降的（   ）倍。AA：1/KnBB：1/(1+Kn)CC：KnDD：(1+Kn)（10.0 分）12.在给定信号或参考输入信号的作用下，系统输出量的变化情况可用跟随性能指标来描述。常用的阶跃响应跟随性能指标有（   ）。AA：上升时间、超调量和调节时间BB：动态降落和恢复时间CC：静差率DD：调速范围（10.0 分）13. 静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率() 。AA：越小BB：越大CC：不变DD：不确定（10.0 分）14.典型型系统对称最佳整定方法一般取

25、中频宽h为（   ）。AA：3BB：4CC：5DD：6（10.0 分）15.变压调速是异步电机调速方法中比较简便的一种。由电力拖动原理可知，当异步电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，（   ）。AA：电磁转矩与定子电压成正比BB：电磁转矩与定子电压成反比CC：电磁转矩与定子电压的平方成正比DD：电磁转矩与定子电压的平方成反比（10.0 分）16.常用的抗扰性能指标有（ ）。AA：上升时间BB：动态降落和恢复时间CC：静差率DD：调节时间（10.0 分）17.在进行异步电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中（  ）为额定值不变。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。AA：定子端电压BB：每极磁通量mCC：转子电流DD：定子每相电流（10.0 分）18. 双闭环直流调速系统，电流调节器的作用：（  ）AA：作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。BB：抑制转速超调。C