2023电力拖动自控系统课程综合考试题库含答案

2023电力拖动自控系统课程综合

考试题库含答案

一、填空题

1、直流调速系统的主要形式是晶闸管-电动机调速系统，简称为

V-M系统系统。

2、在随动系统动态校正中，常用的有串联校正—、并

联校正和―复合校正O

3、在闭环调速系统中，常常会用到PD、PI和PID,依次代表比

例微分—、—比例积分—和—比例积分微分三种调节器。

二、选择题

1、位置信号检测装置是构成位置闭环控制所必不可少的环节。下列位

置检测装置中，不属于电磁感应的是（光电码盘）

A、自整角机B、光电码盘C、旋转变压器D、感应同

步器

2、调速系统和随动系统在控制中十分常用，两者的主要性能不同。对

随动系统来说，主要是要求输出量准确地跟随给定量的变化，因此它的

（跟随性能）成了主要指标。

A、快速性B、灵活性C、跟随性能D、准确性

3、对闭环系统而言，控制精度依赖于给定和反馈检测精度，而反馈电

路对干扰并不全起作用，主要

对干扰(电压扰动)起作用。

A、电压扰动B、给定电源扰动

C、反馈电路元件的本身影响D、测速电机误差

三、简答题

1、直流电机常用的调速方法有那些？试写出各自的适用范围。

答：有三种方法调节电动机的转速：

(1)调节电枢供电电压U;

(2)减弱励磁磁通；

(3)改变电枢回路电阻R。

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说,以调节电枢供电电压

的方式为最好。

改变电阻只能有级调速；

减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，

在基速(即电机额定转速)以上作小范围的弱磁升速。

因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。

2、直流调速系统常用的可控直流电源有那些？试做详细说明。

答2:旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得

可调的直流电压。

静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。

直流斩波器或脉宽调制变换器一一用恒定直流电源或不控整流电源供

电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电

压。

3闭环系统能够减少稳态速降的实质。

答3:闭环系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于

它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降。

4、双闭环调速系统中，转速调节器的作用。

答4:(1)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。

(2)对负载变化起抗扰作用。

(3)其输出限幅值决定电机允许的最大电流。

5、试绘出转速、电流双闭环调速系统的原理图、稳态结构图和动态结

构图。

6、试写出微机控制系统的主要特点，并做简单解释。

答6:由于计算机只能处理数字信号，因此，与模拟控制系统相比，微

机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化：

为了把模拟的连续信号输入计算机，必须首先在具有一定周期的采样时

刻对它们进行实时采样，形成一连串的脉冲信号，即离散的模拟信号,

这就是离散化。

采样后得到的离散信号本质上还是模拟信号，还须经过数字量化，即用

一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值，将它转换成数字

信号，这就是数字化。

7.某双闭环调速系统，ASR、ACR均采用近似PI调节器,试问①调试

中怎么才能做到Uim*=6V时，1dm=20A;如欲使Unm*=10V时,

n=1000r/min,应调什么参数？②如发现下垂特性不够陡或工作段特

性不够硬，应调什么参数？

答7:①应修改转速和电流反馈系数②电流调节器和转速调节器的放大

倍数。

8.试说明双极式H型PWM变换器的优点。

答8:（1）电流一定连续；（2）可使电动机在四象限中运行；（3）

电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；（4）低速时，每个晶体

管的驱动脉冲仍较宽，有利于保证晶体管可靠导通；（5）低速平稳性

好，调速范围可达20000左右。

9、电流波形连续和断续对开环V-M调速系统机械特性的影响较大，

电流连续段特性较硬，改变控

制角可得到一簇彼此平行的直线；断续段则呈现非线性，理想空载转速

高，特性软，内阻大。为了工作在电流连续区，须采取什么措施？

答9:电流脉动会产生以下两个方面的问题：

Q）脉动电流产生脉动转矩，对生产机械不利。

（2）脉动电流造成较大的谐波分量，流入电源后对电网不利，同时也增加

电机发热。

V-M系统抑制电流脉动的主要措施:

Q)增加整流电路的相数。

(2)设置平波电抗器。

当V-M系统主电路串接的电抗器有足够大的电感量，而且电动机的负

载电流也足够大时，整流电流的波形便可能是连续的

四、绘图题

1、试画出双闭环调速系统的原理图和稳态结构图。

答：

五、计算题

1、旋转编码器光栅数为1024，倍频系数为4,高频时钟脉冲频率

fO=lMHz，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟个数均采用16位计

数器,M法和T法测速时间均为0.01s,求转速n=1500r/min和

n=150r/min时的测速分辨率和误差率最大值。

答：电机每转一圈共产生Z=4x2048=8192

(1)M法测速

测速分辨率

当n=1500r/min时,

测速误差最大值

当n=150i7min时，

测速误差最大值

(2)T法测速

当n=1500i7min时，

测速分辨率

测速误差最大值

当n=150r/min时,

测速误差最大值

2、被控对象的传递函数为

式中，

K1=2;Tl=0.4s;T2=0.08s;T3=0.015s;T4=0.005so

要求阶跃输入时系统的超调量Q%<5%。试用PID调节器分别校正成典

型I系统和典型口系统。

答：

解：①用PID调节器校正时，其传递函数为

取，，令则按典型I型系统校正时系统开环传递函数为

同样，取，则

调节时间

②用PID调节器校正时，系统的开环传递函数为

取，令，

则上式近似为

需检验近似条件。此时，则当h=4时，，当h=10时，。可见，满足

近似条件，所以可以用PID调节器将系统校正成典型II型系统。

3、有一V-M调速系统，电动机参数为Pnom=2.5kw.Unom=220V、

,整流装置内阻

Inom=15ASnnom=1500r/minsRa=2QRrec=l

Q,触发整流环节的放大系数Ku=30,要求调速范围D=20,转差率

试：

s=10%o

(1)计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。

(2)采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的稳态结构图。

(3)调整该系统，使时转速n=1000r/min，此时转速反馈系数应为多

少？(可认为)

(4)计算所需的放大器放大系数。

答：计算电动机的Ce

由可得

开环系统的稳态压降为

满足调速要求所允许的稳态压降为

采用转速负反馈系统的稳态结构如图所示。

当时n=1000r/min,则转速反馈系数为

闭环系统的开环放大系数为

则所需的放大器放大系数为

改用电压反馈后，电动机电枢电阻Ra造成的稳态速降已经是

可见，不可能达到题中提出的调速要求。

采用电压负反馈调速系统的稳态特性方程为

式中

其中电压反馈系数为

所以

六、分析题

1、试分析双极性H型变换器是如何实现系统可逆的？并画出相应的电

压、电流波形。

答:双极式可逆PWM变换器的电流波形和不可逆但有制动电流通路的

PWM变换器也差不多，怎样才能反映出"可逆"的作用呢？这要视

正、负脉冲电压的宽窄而定。当正脉冲较宽时，ton>T/2,则电枢两

端的平均电压为正，在电动运行时电动机正转。当正脉冲较窄时,ton<T

/2,平均电压为负，电动机反转。如果正、负脉冲宽度相等，ton=T

/2,平均电压为零，则电动机停止。

2、有一个V—M调速系统，电机参数为：Pn=10KW,Un=220V,

In=55A,nn=1000r/min