一、单项选择题
1.只能实现有级调速调速方式为（ C ）
2.调速系统的静差率指标，应以（ D ）
3.某直流调速系统电动机额定转速nN=1430r/min，额定速降ΔnN=115r/min，当要
求静差率s≤30%时，允许的调速范围是（ C ）
4.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（ B ）
5.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ）
6.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（ D）
7.不是跟随性能指标是（ D ）
8.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ）
9.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流
叫做（A ）
10.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需
将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（ C ）
11.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，当正组的控制角小于反组的逆变角时，
将会产生（ B ）
12.交-直-交PWM变压变频器中，逆变器起作用是（ A ）
13.当交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹是一个（A ）
14.不是异步电动机动态数学模型的特点为（B ）
15.不是直接转矩控制的特点为（ A ）
16.采用旋转编码器的数字测速方法不包括（ D ）
17.交流电动机带恒转矩负载作调压调速时，其转差功率与转差率（ A ）
18. 在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式为（ D ）
19. 不是异步电动机动态数学模型的特点。（ D ）
20. 电流跟踪PWM 控制时，当环宽选得较大时（ A ）
21. 只能实现有级调速调速方式为（ C ）
22. 调速系统的静差率指标，应以（ D ）
23. 某直流调速系统电动机额定转速n N =1430r/min ，额定速降Δn N =115r/min ，当要
求静差率s ≤30%时，允许的调速范围是（ C ）
24. 对自动调速系统来说，主要的扰动量是（ B ）
25. 如果要改变双闭环无静差V-M 系统的转速，可调节（ C ）
26. 转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（B ）
27. 不是跟随性能指标是（ D ）
28. 在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I 型系统，是因为电流环（ A ）
29. 两组晶闸管装置反并联的可逆V-M 系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流
叫做（ A ）
30. 在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需
将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（ C ）
31. 不适合使用矢量控制方式是（ B ）
32. PMW 变压变频器，通过它可同时调节电压和频率，其可控的是（ B ）。
33. 为了提高异步电动机调速系统的动态性能，可选择转子磁链作为被控量，这样的
系统是（A ）
34. 不是异步电动机动态数学模型的特点为（ B ）
35. 当交流电动机由任意相平衡正弦电压供电时，磁链轨迹是一个（D ）
36. 不是可控直流电源为（ C ）
37. 在单闭环反馈控制系统中，不能被抑制变化是（ B ）
38. 在调速系统中为了获得挖土机特性，可以引入（ D ）
39. 低频段的斜率越陡、增益越高，则系统的（ C ）
40. 不是跟随性能指标为（ D ）
41. 对于调速系统，最重要的动态性能是（ C ）
42. 在阶跃输入下的I 型系统稳态时的误差为（ A ）
43. 一个设计较好的双闭环调速系统在稳态工作时（ B
44. 既没有直流平均环流，又没有瞬时脉动环流采用（ B ）
45. 在两组晶闸管反并联的可逆V-M 系统的过渡过程出现的环流是（ D ）
46. 对于要求在一定范围内无级平滑调速系统来说，最好的调速方式为（ A ）
47. 在V-M 系统中，当max 2
ααπ<<触发脉冲控制角时，晶闸管装置处于（B ） 48. 某直流调速系统电动机额定转速n N =1430r/min ，额定速降Δn N =115r/min ，当要
求静差率s ≤20%时，允许多大的调速范围（ A ）
49. 截止频率越高，则系统的（ B ）
50. 转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，ASR 的输出是由（ A ）
51. 系统开环传递函数为()()()
12122+++=Ts s T s s K s G ζτ，此系统为（ A ） 52. 对于随动系统，最重要的动态性能是（ C ）
53. 在斜坡输入下的Ⅱ型系统稳态时的误差为（ A ）
54. 利用βα=配合控制，可以消除可逆V-M 系统中的（ B ）
55. 既没有直流平均环流，又没有瞬时脉动环流的可逆系统为（ D ）
56. 在错位控制的无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控
制，两组脉冲的关系应为（ D ）
57. 在三相桥式逆变器中，在不同桥臂中同一排左、右两管之间进行换流的逆变器称
作（C ）
58. 把 f r 范围划分成若干个频段，每个频段内保持载波比恒定，不同频段载波比不
同的调制称作（ C ）
59. 在异步电动机的矢量控制系统，以旋转磁动势为准则，模仿直流电机的控制策略,
对异步电动机进行空间矢量坐标变换物理量是（ A ）
60. 不适合使用矢量控制方式是（ B ）
61. 对直流调速系统来说，主要的扰动量是（ B ）
62. 不属于静止式可控整流器的是（ A ）
63. 某直流调速系统电动机额定转速n N =1430r/min ，额定速降Δn N =115r/min ，当要
求调速范围达到10时，所能满足的静差率是（B ）
64. 在加速度输入下的Ⅱ型系统稳态时的误差为（ B ）
65. 如果要改变双闭环无静差V-M 系统的堵转电流，可调节（ D ）
66. 对于调速系统，最重要的动态性能是（ C ）
67. 当交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹是一个（ A ）
68. 反并联可逆V-M 系统中，两组晶闸管输出的直流平均电压差虽为零，但因电压波
形不同，存在瞬时的电压差，仍会产生（ D ）
69. 在两组晶闸管反并联的可逆V-M 系统中，为了实现α=β配合控制，可将两组晶
闸管装置的触发脉冲零位都定在（ C ）
70. 既没有直流平均环流，又没有瞬时脉动环流的可逆系统为（ D ）
71. 下列不是间接矢量控制系统的特点（ C ）
72. 下列不是直接转矩控制的特点为（ D ）
73. 异步电动机的调速方法属于转差功率馈送型调速方法为（ B ）
74.为了提高异步电动机调速系统的动态性能，可选择转子磁链作为被控量，这样的
控制系统为（ B ）
75.异步电动机变压变频调速时，要获得一线性机械特性，采用控制方式为（ A ）
76.异步电动机的调速方法中，不属于转差功率消耗型为（ B ）
77.带二极管整流器的SPWM变频器是以正弦波为逆变器输出波形，是一系列（ A ）
78.当交流电动机由三相平衡正弦电压供电时，磁链轨迹是一个（A ）
79.不是异步电动机动态数学模型的特点
（ C ）
80.与矢量控制相比，直接转矩控制（ D ）
81.某调速系统额定转速n
N =1430r/min，额定速降Δn
N
=115r/min，当要求静差率
s=0.2时，则最低运行转速为（ C ）
82.在单闭环反馈控制系统中，不能被抑制的是
（ D ）
83.在自动控制系统的控制单元中，采用积分调节器的目的通常是
（ A ）
84.闭环系统的静特性表示闭环系统电动机稳态关系为
（ A ）
85.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型Ⅱ型系统，因为转速环性能是以
（ B ）
86.在加速度输入下的I型系统稳态时的误差为
（ C ）
87.在典型I型系统中，开环增益与截止频率之间的关系为
（ A ）
88.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，虽然可采用β
α=配合控制消除直流平均环流，但仍然存在
（ B ）
89.在错位控制的无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控
制，但需将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在
（ C ）
90.异步电动机不属于转差功率消耗型调速方法是
（ D ）
91.在交—直—交变频装置中，若采用不控整流，则PWN逆变器的作用是（ C ）
92.异步电动机调速方法中属于转差功率不变型调速方法为（ B ）
93.在三相桥式逆变器中，逆变器的换流是在不同桥臂中同一排左、右两管之间进行
的的逆变器称作（ D ）
94.转速闭环转差频率控制的交流变压变频调速系统能够加、减速平滑原因之是
（ B ）
95.不适合使用矢量控制方式的是（ B ）
96.直流调速系统的主要调速方法是（ A ）
97.在V-M系统的动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个（ D ）
98.闭环系统的静特性表示闭环系统电动机的稳态关系是（ C ）。
99.中频段越宽，则系统的（A ）
100.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，决定转速的是（ B ）
101.不属于双闭环直流调速系统的起动过程中阶段为（D ）
102.不属于跟随性能指标为（A ）
103.I型系统的随动系统，不能用于输入为（ D ）
104.仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流叫做（ B ）
105.既没有直流平均环流，又没有瞬时脉动环流可逆系统中采用（C ）
106.为了防止采用α=β配合控制的可逆系统中晶闸管装置在逆变状态工作时出现逆变颠覆现象，必须在控制电路中进行限幅，主要是避免出现α<β而产生（ B ）
107.异步电动机的调速方法中不属于转差功率消耗型调速方法是（ D ）108.异步电动机VVVF调速系统中低频电压补偿的目的是（ A ）
109.不同电动机模型彼此等效的原则是：在不同坐标下所产生的完全一致物理量是（ B ）
110.异步电动机变压变频调速时，获得一线性机械特性，采用控制方式是( B ) 111.下列某调速方法虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方法，在基速以上作小范围的弱磁升速，它是（ B ）
112.在V-M系统中，脉动电流对生产机械不利，为了避免或减轻这种影响，不能采取的措施是（ B ）
113.闭环控制与开环控制相比较的特征是（ C ）
114.在单闭环反馈控制系统中，不能抑制（ D ）
115.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ A ）
116.不是跟随性能指标是（ D ）
117.在阶跃输入下的Ⅱ型系统稳态时的误差为（ A ）
118.下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是（ A）
119.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，如采用α=β配合控制，则消除的是（ B ）
120.不是异步电动机动态数学模型的特点为（ D ）
二、填空题
1.晶闸管整流器的电压是用触发角α控制的。
2.在单闭环调速系统中，为了实施限流保护，可以引进__ 电流截至负反馈
_环节。
3.在自动控制系统中，积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历
史。
4.在电流、转速双闭环调速系统中，电流环应以跟随性能为主，即应选用典型
I 型系统。
5.在转速动态过程中，电流调节器保证了系统能够获得电动机允许
的最大电流，从而加快了系统的动态过程。
6.典型Ⅱ型系统的超调量一般都比典型I型系统大。
7.在两组晶闸管反并联的可逆调速系统中，正转运行时是利用反组
晶闸管实现回馈制动的。
8.逻辑控制的无环流可逆调速系统中逻辑装置的转矩级性信号采样于电流给
定电压。
9.需要异步电动机调速系统具有高动态性能时，必须面向动态模型，目前应用最多
的方案有：（1）按转子磁链定向的矢量控制系统；（2）按定子磁链定向的直接转矩控制系统。
10.按转子磁场定向的矢量控制变频调速系统中，在转子总磁通恒定条件下，有电动
机转矩与定子电流转矩分量
成正比的关系。
11.闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流
（或转矩）间的稳态关系。
12.无静差调速系统的ＰＩ调节器中Ｐ部份的作用是加快动态响应。
13.在转速、电流双闭环调速系统中，有测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹
波，因此需要加滤波器。
14.无静差调速系统是靠给定量和反馈量的偏差积分来进行控制的。
15.双闭环调速系统在稳定时，控制电压Ｕct的大小取决于转速n 和
负载电流Idl。
16.在采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，在两组晶闸管装置的整流电压同时
出现，产生的不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，叫做环流。
17.为了防止晶闸管装置在逆变状态工作中逆变角太小而导致换流失败，必须在控制
电路中进行限幅。
18.在变压变频调速系统中，若采用Us/ 1=常数控制，而不加补偿措施，则电动机的最大转达矩会随
转速降低而降低_。
19.异步电动机电压-频率协调控制时，如采用的是Er/ω1控制，这时的机械特性是一条直
线。
20.基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统包括转速开环恒压频比控制
系统和转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统。
21.开环调速系统的转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，引入转速闭环
将使调速系统应该能够大大减少转速降落。
22.调速系统中采用比例积分调节器可以使系统保持恒速运行，实现
无静差调速。
23.电流截止负反馈环节的作用是控制电流。
24.一般的间接变频器中，逆变器起同时调节电压和频率的作用。
25.采用工程设计方法设计调节器时，如果系统主要要求有良好的跟随性能，可按典
型I 型系统设计。
26.比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输
入偏差量的全部历史。
27.配合控制可逆调速系统运行在第二象限，整流装置的输出电压方向与电机反电势
方向相反，此时是正组待整流，反组逆变，电机回馈制动。28.带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电动机变电压时，转差率s的变化范围是
0—5m ，调速范围有限。
29.基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统包括转速开环恒压频比控制调速
系统和转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统。
30.调节器工程设计方法最基本思路是把设计过程分成两步，在确定了调节器结构之
后，再选择调节器的参数，把系统校正成典型系统，并满足动态指标。
31.如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范
围。
32.反馈控制系统能抑制被反馈包围的前向通道上的扰动。
33.带比例调节器的单闭环调速系统的开环放大系数大于临界放
大系数时，系统将不稳定。
34.双闭环调速系统的静特性当负载电流达到I
dm 时，对应于转速调节器的输出U*
im
，
这时，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差。
35.调节器工程设计方法最基本思路是把设计过程分成两步，首先要选择调节器的结
构，确保系统的稳定性，并满足所要求的稳定精度。
36.一般来说，随动系统的动态指标以跟随性能为主。
37.在采用了α=β配合控制的可逆V-M系统中，为了抑制瞬时脉动环流，可在环流
回路中串入电抗器，叫做环流电抗器。
38.异步电动机变压变频调速时，采用Er/f1=常值控制方式，可
获得一线性机械特性。
39.在交-直-交变压变频器中，如果直流环节采用大电感滤波，直流电流波形比较平
直，理想情况下输出交流电流是矩形波或阶梯波的变压变频器叫做电流源型逆变器。
40.需要异步电动机调速系统具有高动态性能时，必须面向动态模型，目前应用最多
的方案有：（1）按转子磁链定向的矢量控制系统；（2）按定子磁链定向的直接转矩控制系统。
41.一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率
的转速可调范围。
42.系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
43.输出量能立即响应被控量的变化的调节器为比例调节器。
44.为防止起动时产生电流冲击，在单闭环调速系统中须加电流截止负反馈环节，在
转速、电流双闭环系统中，通过调节速度调节器的限幅值可限制最大电流。
45.转速电流双闭环调速系统在起动的恒流升速阶段中，两个调节器的关系为ACR
不饱和，ASR 饱和，。
46.采用工程设计方法设计调节器时，如果系统主要要求有良好的抗扰性能，可按典
型
Ⅱ型系统设计。
47.当脉宽调速系统减速时，电能通过PWM变换器回送给直流侧，
而使电源电压升高。
48.在两组晶闸管反并联的可逆调速系统中，反转运行时是利用正
组晶闸管实现回馈制动的。
49.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。
带除法环节的矢量控制系统可以看成是两个独立的线性子系统。
50.在动态过程中，晶闸管触发与整流装置是一个由晶闸管的失控时间引
起的纯滞后环节。
51.比例调节器的输出只取决于输入偏差的现状。
52.在采用PI调节器的电流、转速双闭环调速系统中，如果转速调节器处于饱和状
态，相当于使转速环开环。
53.典型Ⅱ型系统的快速性一般都比典型I型系统好。
54.为防止起动时产生电流冲击，在单闭环调速系统中须加电流截止负反馈
环节，在转速、电流双闭环系统中，通过调节速度调节器的限幅值可限制最大电
流。
55.脉宽调速系统中，电流脉动量大的是受限单极式
PWM变换器。
56.基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统包括转速开环恒压频比控制系统
（通用变频器-异步电动机调速系统）和转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统。
57.调速系统的动态性能就是控制转矩的能力。
58.对异步电动机进行调速时，在基频以下可采用恒压频比控制，这时最大转矩T
emax 是随着电源角频率的降低而减小的。
59.在晶闸管反并联线路中，两组晶闸管的电源是独立的。
60.在V-M系统中，由于电流波形的波动，可能出现电流连续和断续
两种情况。
61.在电机调速控制系统中，对于转速反馈参数的变化的扰动，系统是不能
抑制的。
62.采用比例积分调节器的闭环调速系统是无静差调速系统。
时表现为转速无静差，这时63.双闭环调速系统的静特性在负载电流小于I
dm
转速负反馈起主要作用。
的大小取决于转速和负载电64.双闭环调速系统在稳定时，控制电压Ｕ
Ｃ
流。
65.在转速、电流双闭环调速系统中，由于电流检测信号中常含有交流分量，为了不
使它影响到调节器的输入，需加低通滤波。
66.有环流可逆调速系统的典型方式是配合控制，即α=β工作制，
将两组装置的触发脉冲的零位定在90o。
67.按照电力拖动原理，在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，也就是恒转矩
调速。
68.在交-直-交变压变频器中，如果直流环节采用大电容滤波，直流电压波形比较平
直，理想情况下输出交流电压是矩形波或阶梯波的变压变频器叫做电压源型逆变器。
69.按转子磁场定向的矢量控制变频调速系统中，在转子总磁通恒定
条件下，有电动机转矩与定子电流转矩分量成正比的关系。
70.在晶闸管—电动机系统中，当 0<α<π/2时，U
>0，晶闸管装置处于整流
d0
状态，电功率从交流侧输送到直流侧。
71.调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。
72.比例积分控制综合了比例控制和积分控制的优点，比例部分能迅速响应控制作
用，积分部分则最终消除静态偏差。
73.在采用PI调节器的电流、转速双闭环调速系统中，如果电流调节器处于不饱和
为0 。
状态，那么稳态时，电流调节器的输入电压△U
i
74.双闭环调速系统在稳定时，控制电压的大小取决于转速和负载电
流。
75.一般来说，调速系统的动态指标以抗干扰性能为主。
76.在两组晶闸管反并联线路中，一般不允许两组晶闸管同时处于整流
状态，否则将造成电源短路。
77.交流电动机变压调速方法属转差功率消耗型调速。
78.对普通的笼型异步电动机，当它带恒转矩负载作变压调速工作时，其调速范围在0～N N之
间。
79.按照电力拖动原理，在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于恒功率
调速。
三、名词解释
1.调速范围
2.动态降落
3.电流源型逆变器
4.PWM技术
5.恒压频比控制
6.脉冲宽度调制
7.超调量
8. a = b配合控制
9.磁链跟踪控制
10.交-交变压变频器
11.直流调速
12.脉宽调制器
13.三相--两相变换
14.电压源型逆变器
15.磁链跟踪控制
16.泵升电压
17.转差率
18.SPWM单极性控制
19.正弦波脉宽调制
20.间接矢量控制
21.静差率
22.直流平均环流
23.转差频率控制
24.交-直-交变压变频器
25.异步调制
26.调速系统的调速范围
27.恢复时间
28.静态环流
29.SPWM双性控制
30.软起动器
31.直流脉冲宽度调制
32.上升时间
33.瞬时脉动环流
34.载波比
35.混合调制
36.扰动
37.动态降落
38.矢量控制系统
39.分段同步调制
40.磁链跟踪控制
四、简答题
1.与开环系统相比，闭环系统存在哪些优势？
2.在电流、转速双闭环调速系统中，转速环为什么校正成典型II型系统？
3.逻辑无环流系统有哪些优点？
4.矢量变频控制方式基本思路是什么？
5.从能量转换的角度，异步电动机调速系统分成哪几类？
6.转速电流双闭环直流调速系统的起动过程有什么特点？
7.在V-M系统中，为什么会出现电流断续？
8.转差频率控制的规律是什么？
9.目前，交流拖动控制系统的应用领域主要在哪些方面？
10.在采用了β
α=配合控制的可逆晶闸管—电动机系统中已经消除了直流平均环流，为什么还称作“有环流”系统？
11.抑制电流脉动的措施有哪些？
12.带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统的静特性具有哪些特点？
13.在逻辑控制无环流可逆系统中，无环流逻辑控制环节的任务是什么？
14.直接转矩控制系统与矢量控制系统在特点和性能上有哪些不同？
15.死区对变压变频器输出电压有哪些影响？
16.晶闸管整流器有哪些缺点？
17.为什么要将转速电流双闭环调速系统中的电流环校正成I型系统？
18.在无环流可逆调速系统中，对其中的无环流逻辑控制器有哪些要求？
19.DTC系统存在的问题有哪些？
20.常见的交流调速方法有哪些？试列举其中的6个。
21.常用的可控直流电源有哪几种？
22.双极性PWM存在哪些缺陷？
23.可采用哪些措施来防止直流平均环流的产生？试列举其中两种方法。
24.变压变频调速的基本控制方式是什么？
25.矢量控制系统工作原理是什么？
26.和旋转变流机组相比，晶闸管整流装置存在哪些优势？
27.简述PWM系统的优越性。
28.在转速电流双闭环调速系统中，根据转速调节器可把起动过程分成哪几个阶段？
29.简述有环流可逆调速系统的优缺点。
30.简述转差频率控制的变压变频调速系统是如何实现变压变频调速的。
31.简述PWM变换器的作用。
32.单闭环调速控制系统中的电流截止负反馈是如何工作的？
33.在转速、电流双闭环直流调速系统中，电流调节器的作用是什么？
34.什么是逻辑控制无环流可逆系统？
35.采用转速闭环转差频率控制的交流变压变频调速系统，在静、动态性能还不能完
全达到直流双闭环系统的水平，存在差距的原因是什么？
36.调节直流电动机的转速有几种方法？分别适用于哪种场合？
37.在转速、电流双闭环直流调速系统中，转速调节器的作用是什么？
38.什么叫环流？环流分哪几种类型？
39.通用变频器—异步电动机系统在低频时或负载的性质和大小不同时，需进行电压
补偿，实现的方法有哪些？
40.基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统分为哪几类？
五、计算题
1.某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW，220V，305A，
1000r/min ，采用V-M 系统，主电路总电阻R=0.18Ω ，电动机电动势系数Ce=0.2V ·min/r 。
（1）如果要求调速范围 D = 20，静差率s ≤ 5%，采用开环调速能否满足？
（2）若要满足这个要求，系统的额定速降N n ?最多能有多少？已知Ks = 30，
α = 0.015V ·min/r ，Ce = 0.2V ·min/r ，如何采用闭环系统满足此要求？
2. 设控制对象的传递函数为
式中，K 1=2，T 1=0.4s ，T 2=0.08s ，T 3=0.015s ，T 4=0.005s ，要求阶跃输入时系统
超调量σ%<5%。用PI 调节器校正成典型Ι型系统，试设计调节器参数。
3. 某一带电流截止负反馈的闭环调速系统，已知数据如下：电动机：额定数据为
10kW ，220V ，55A ，1000r/min ，电枢电阻Ra=0.5W ；晶闸管装置：三相桥式可控整流电路，整流变压器为Y/Y 连接，二次线电压U21=230V ，触发整流环节的放大系数Ks=44；V-M 系统主电路总电阻R=1W ；测速反馈系数α=0.01158V ?min/r;工作机械要求的调速范围D=10，静差率%5≤s 。
试求：（1）系统的开环放大系数；
（2）如果电流反馈电压Ui=10V ，取临界截止电流N dcr I I 2.1=，堵转电流
N dbl I I 5.1=，那么比较电压应取多少？
4. 调节对象的传递函数为()()()
1005.0125.018++=s s s W obj ，要求用PI 调节器将其校正为典型I 型系统，在阶跃输入下系统超调量%5≤σ，典型I 型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系如题4表所示。写出PI 调节器的结构形式并确定参数。
题4表 典型I 型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系
5. 某V-M 调速系统，电动机参数为P N ＝2.5kW ，U N ＝220V ，I N =15A ，n N ＝1500r ／min ，
R a =2Ω，整流装置内阻R rec ＝1Ω，触发整流环节的放大系数K s =30，要求调速范
围D=20，静差率s=10％。
（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）调整该系统，使V U N
20*= 时转速n=1000r/min ，此时转速反馈系数应为多少？
闭环系统的放大系数为多少？
6. 调节对象的传递函数为()()()
1005.0125.018++=s s s W obj ，要求用PI 调节器将其校正为典型Ⅱ型系统，在阶跃输入下系统超调量%40≤σ，典型Ⅱ型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系如题6表所示。写出PI 调节器的结构形式并确定参数。
题6表 典型II 型系统阶跃输入跟随性能指标
7. 某电动机额定数据为：7.5kW ，220V ，41.1A ，1500r ／min ，R a ＝0.5Ω；晶闸管变
流装置电压放大倍数：K s =45；V-M 系统主电路总电阻R ＝1Ω；测速发电机：永磁
式、ZYS23l ／110型；额定数据为：23.1W ，110V ，0.21A ，1900r ／min ；最大给定电压U*n =10V （对应于电动机额定转速），生产机械要求调速范围D=10，静差
率%5≤s 。
根据以上数据和稳态要求计算调速系统至少应选择放大倍数多大的运放器。
8. 设控制对象的传递函数为
式中，K 1=300，T 1=0.5s ，T 2=0.09s ，T 3=0.01s ，要求阶跃输入时系统超调量σ%<5%。
用PI 调节器校正成典型Ⅰ型系统，试设计该调节器。
9. 在某转速负反馈单闭环系统中，已知电动机数据：P N ＝2.2kW ，U N ＝220V ，I N =12.5A ，
n N ＝1500r ／min ，R a =1Ω。采用三相桥式整流电路，主电路总电阻R=2.9Ω，
T m =0.064s ，T l =0.014s ，T s =0.00167s ，要求调速范围D=15，静差率s=5％，那么
这个系统是否稳定？。
安全性 □对信息系统安全性的威胁 任一系统，不管它是手工的还是采用计算机的，都有其弱点。所以不但在信息系统这一级而且在计算中心这一级(如果适用，也包括远程设备)都要审定并提出安全性的问题。靠识别系统的弱点来减少侵犯安全性的危险，以及采取必要的预防措施来提供满意的安全水平，这是用户和信息服务管理部门可做得到的。 管理部门应该特别努力地去发现那些由计算机罪犯对计算中心和信息系统的安全所造成的威胁。白领阶层的犯罪行为是客观存在的，而且存在于某些最不可能被发觉的地方。这是老练的罪犯所从事的需要专门技术的犯罪行为，而且这种犯罪行为之多比我们想象的还要普遍。 多数公司所存在的犯罪行为是从来不会被发觉的。关于利用计算机进行犯罪的任何统计资料仅仅反映了那些公开报道的犯罪行为。系统开发审查、工作审查和应用审查都能用来使这种威胁减到最小。 □计算中心的安全性 计算中心在下列方面存在弱点： 1.硬件。如果硬件失效，则系统也就失效。硬件出现一定的故障是无法避免的，但是预防性维护和提供物质上的安全预防措施，来防止未经批准人员使用机器可使这种硬件失效的威胁减到最小。 2.软件。软件能够被修改，因而可能损害公司的利益。严密地控制软件和软件资料将减少任何越权修改软件的可能性。但是，信息服务管理人员必须认识到由内部工作人员进行修改软件的可能性。银行的程序员可能通过修改程序，从自己的帐户中取款时漏记帐或者把别的帐户中的少量存款存到自己的帐户上，这已经是众所周知的了。其它行业里的另外一些大胆的程序员同样会挖空心思去作案。 3.文件和数据库。公司数据库是信息资源管理的原始材料。在某些情况下，这些文件和数据库可以说是公司的命根子。例如，有多少公司能经受得起丢失他们的收帐文件呢?大多数机构都具有后备措施，这些后备措施可以保证，如果正在工作的公司数据库被破坏，则能重新激活该数据库，使其继续工作。某些文件具有一定的价值并能出售。例如，政治运动的损助者名单被认为是有价值的，所以它可能被偷走，而且以后还能被出售。 4.数据通信。只要存在数据通信网络，就会对信息系统的安全性造成威胁。有知识的罪犯可能从远处接通系统，并为个人的利益使用该系统。偷用一个精心设计的系统不是件容易的事，但存在这种可能性。目前已发现许多罪犯利用数据通信设备的系统去作案。 5.人员。用户和信息服务管理人员同样要更加注意那些租用灵敏的信息系统工作的人。某个非常无能的人也能像一个本来不诚实的人一样破坏系统。 □信息系统的安全性 信息系统的安全性可分为物质安全和逻辑安全。物质安全指的是硬件、设施、磁带、以及其它能够被利用、被盗窃或者可能被破坏的东西的安全。逻辑安全是嵌入在软件内部的。一旦有人使用系统，该软件只允许对系统进行特许存取和特许处理。 物质安全是通过门上加锁、采用防火保险箱、出入标记、警报系统以及其它的普通安全设备就能达到的。而作为联机系统的逻辑安全主要靠“口令”和核准代码来实现的。终端用户可以使用全局口令，该口令允许利用几个信息系统及其相应的数据库；终端用户也可使用只利用一个子系统或部分数据库的口令。 □安全分析过程
《运动控制系统》课程设计报告 时间 2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博 __ 学号 41151093 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______
摘 要 本课程设计从直流电动机原理入手，建立V-M双闭环直流调速系统，设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构，其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，触发器采用KJ004触发电路，系统无静差；符合电流超调量σi≤5%；空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词：双闭环；直流调速；无静差；仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words：double closed loop；DC speed control system；without the static poor；simulation
运动控制直流部分复习题 一、填空： 1. 调速系统的稳态性能指标主要是指和静差率。 2. 采用V-M系统，当系统处于深调速状态时，功率因数将较。 3. 直流调速系统中，晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成环节， 时间常数称为。 4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中，环为内环，环为 外环。 5. 双惯性环节校正成典型Ⅰ型系统，引入的调节器是调节器。 6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、调速和减弱磁通调速。7．闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用，而对于_ _的扰动则无能为力。 8．转速、电流双闭环调速系统中，调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流；调节_ _的限幅值可以调节UPE的最大输出电压。 9．双极性直流PWM变换器的占空比，当时，输出平均电压为正，要使输出平均电压为负，应使。 二、选择题 1.下列说法正确的是（） A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。 B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。 C 比例调节器可以实现无静差。 D 采用积分调节器动态相应快。
2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随转速给定电压变化。 3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随给定电压变化。 4.在工程设计中，如果将系统校正成典型Ⅰ型系统的过程，KT值取为（）时为无超调。 A 0.25 B 0.5 C 0.75 D 1.0 5. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中，电流环设计成典型（）型系统，引入的电流调节器为（）调节器。 A Ⅰ PI B Ⅱ PI C Ⅰ P D Ⅱ P 6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源（）。 A 直流发电机； B 静止整流器； C 脉宽调制电源； D 以上情况均可能。 三、分析与简答 1.在调速系统中，为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器，而在闭环之后要添加放大器？ 2. 双闭环调速系统中，电流调节器的作用各是什么？
一、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：（ 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 ） 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 max，最高给定电压U*nmax其速度反馈系数为。答案：（ 2 ） １）n max/U*nmax２）U*nmax/n max ３）n max×U*nmax４）不确定 4、反并联无环流配合控制的条件是答案：（ 4 ）１）α＋β＝240o２）α＋β＝300o ３）α＋β＝360o 4）α＋β＝180o 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，
《运动控制系统》课程设计报告 时间2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博__ 学号 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______
摘要 本课程设计从直流电动机原理入手，建立V-M双闭环直流调速系统，设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构，其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，触发器采用KJ004触发电路，系统无静差；符合电流超调量σi≤5%；空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词：双闭环；直流调速；无静差；仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words：double closed loop；DC speed control system；without the static poor；simulation
判断题 1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（Ⅹ） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 5静差率和机械特性硬度是一回事。（Ⅹ） 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（Ⅹ） 7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k的大小并非仅取决于速度定 U g*的大小。（√） 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（Ⅹ） 9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（Ⅹ） 10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（Ⅹ） 与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（Ⅹ） 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（Ⅹ） 14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 15 闭环系统可以改造控制对象。（√） 16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（√） 18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（Ⅹ） 19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（√） 20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。（√） 选择题 1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 A．PID B．PI C．P D．PD 2．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,静差率A．越小B．越大C．不变D．不确定3．下列异步电动机调速方法属于转差功率不变型的调速系统是 A．降电压调速B．串级调速C．变极调速D．变压变频调速4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是 A．比例控制B．积分控制C．微分控制D．比例微分控制5．控制系统能够正常运行的首要条件是 A．抗扰性B．稳定性C．快速性D．准确性6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越低,则系统的稳态精度 A．越高B．越低C．不变D．不确定8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是 A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A.转速调节阶段 B.电流上升阶段 C.恒流升速阶段 D.电流下降阶段
考试题型及分数分配 1 判断题（20 分，10~20 小题）范围广， 2 选择题（20 分，10~20 小题）内容深，细节区分 3 填空题（10 分，10 小题） 4 设计题（10 分，2 小题） 5 简述题（10 分，2 小题） 6 无传感器算法：磁链、转矩的计算算法 异步电动机转子磁链和定子磁链的估算、转矩的估算 7 分析计算题（20 分，3 小题） 直流调速系统 一判断题 1 弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖 动恒转矩负载。（X） 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（V） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实 现制动。（V） 4 直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（V） 5 静差率和机械特性硬度是一回事。（X ） 6 带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（X ） 7 电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k 的大小并非仅取决 于速度定U g*的大小。（V） 8 双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（X ） 9 逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（X） 10 可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（V） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（X）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（X ） 12a = ^配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（V） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（X）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（V）
基于 PLC 的两轴运动控制系统设计 学生姓名：张坤森 学号：2014062038 指导教师;彭宽栋 专业：机电一体化 杭州科技职业技术学院 摘要：以可编程控制器 PLC 作为运动控制系统的核心，步进电机作为运动控制系统的执行机构，设计了基于 PLC 的两轴运动控制系统；通过 PLC 高速脉冲口输出高速脉冲，实现了单轴运动或者两轴运动；采用触摸屏作为操作面板，建立了友好的人机交互界面。 关键词：机械制造自动化； PLC；步进电机；运动控制 0 前言 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。步进电机开环控制结构简单，可靠性高，价格低。但当起动频率太高或者负载太大，步进电机极易失步。而步进电机闭环控制可以克服以上缺点，提高系统精度和稳定性。在闭环控制系统中，采用增量式编码器作为反馈装置。而 PLC 作为一种工业计算机，具有逻辑控制、步进控制、数据处理、存储功能、自诊断功能、通信联网等功能，而且具有较高的可靠性、较强的抗干扰性、较好的通用性等优点。所以，使用 PLC 控制步进电机，构建两轴运动控制系统，具有重要意义。 1 系统组成 本文所实现的示教与再现功能系统组成框图如图1所示。采用西门
子 S 7-200系列的 C P U226 D C/D C /D CP L C作为主控制器。该 C P U具有 4个最高 20k H z的正交高速脉冲计数器 ,能够对输入的正交编码脉冲信号进行 4分频 [ 5] ; 2个最高 20k Hz 的高速脉冲输出 ;24个输入点和 16个输出点 ; 其布尔型指令执行时间只有 0. 22μ s [ 6] 。 2 系统总体设计 该运动控制系统由触摸屏、 PLC、步进电机驱动器、步进电机、限位开关、急停开关、编码器等组成。操作者通过触摸屏端操作，向PLC 发出控制指令，PLC 根据控制指令和内部梯形图控制相应步进电机动作，步进电机将带动相应的进给轴动作，同时，PLC 将采集与步进电机相连的编码器产生的反馈信号，并将反馈信号返回给触摸屏，以完成整个系统的反馈环节。此外，外部限位开关用于限定运动系统的极限位置，急停开关用于发生突发状况时，立即停止机器，防止伤害或者损失扩大。系统总体设计框图如图 1
南京农业大学试题纸 2011学年第一学期课程类型：必修试卷类型：A
基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点，但负载的变化将导致磁通的改变，因此采用定子电流补偿控制，根据定子电流的大小改变定子电压，可保持磁通恒定，从而解决了负载改变的扰动问题。 4. 变频能节能，请说明原因。 三．问答（40’） 1. 画出运动控制系统以及组成，并分析各个组成单元的作用？请举例说明实际项目中各个组成部分及其对应关系？ 2. 直流电机的转速公式是什么？通常改变直流电机转速有哪几种方法，各有什么优缺点？ 可以用强磁的方式来调速吗，为什么？对于调节电枢电压调速，为什么必须在额定电压以下进行调速？ 答： n=U-IR/KeФ 方法有：1。调节电枢供电电压U；2。减弱励磁磁通Ф；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，在额定转速以上做小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。 对于调节电枢电压调速，必须在额定电压以下进行调速，因为当电枢电压大于额定电压时，电机电线的绝缘层会被烧坏 3．名词解释PWM、SPWM 、CFPWM 、SVPWM。 p.w.m。脉冲宽度调制。：控制逆变器中电力电子器件的开通或关断，输出电压为幅值相等，宽度为按一定规律变化的脉冲序列，用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压。 s.p.w.m。正弦脉冲调制。：以频率与期望的输出电压波形相同的正弦波作为调制波，以频率比期望高的多的等腰三角波作为载波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等，宽度按正弦规律变化的脉冲序
运动控制系统 实验指导书 赵黎明、王雁编 广东海洋大学信息学院自动化系
直流调速 实验一不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 一．实验目的 1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。 2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。 3．学习反馈控制系统的调试技术。 二．预习要求 1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。 2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。 三．实验线路及原理 见图6-7。 四．实验设备及仪表 1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。 3．MCL—33(A)组件或MCL—53组件。 4．MEL-11挂箱 5．MEL—03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。 6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13组件）。 7．直流电动机M03。 8．双踪示波器。 五．注意事项 1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。 2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。 3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。 4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 5．电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1
即可正常工作。 6．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g起动电机。 7．起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。 8．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。 9．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。 六．实验内容 1．移相触发电路的调试（主电路未通电） （a）用示波器观察MCL—33（或MCL—53，以下同）的双脉冲观察孔，应有双脉冲，且间隔均匀，幅值相同；观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为1V～2V 的双脉冲。 （b）触发电路输出脉冲应在30°～90°范围内可调。可通过对偏移电压调节单位器及ASR输出电压的调整实现。例如：使ASR输出为0V，调节偏移电压，实现α=90°；再保持偏移电压不变，调节ASR的限幅电位器RP1，使α=30°。 2．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。 a．断开ASR的“3”至U ct的连接线，G（给定）直接加至U ct，且Ug调至零，直流电机励磁电源开关闭合。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，使U uv、Uvw、Uwu=200V。 注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。 c．调节给定电压U g，使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取整流装置输出电压U d 3．带转速负反馈有静差工作的系统静特性 a．断开G（给定）和U ct的连接线，ASR的输出接至U ct，把ASR的“5”、“6”点短接。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节U uv，U vw，U wu为200伏。 c．调节给定电压U g至2V，调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速n0=1500转/分，调节ASR的调节电容以及反馈电位器RP3，使电机稳定运行。 调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载范围内测取7～8
一、填空题 1、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 2、直流电机调速方法有变压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。异 步电动机调速方式常见有6种分别是：降压调速、差离合调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变级调速、变压变频调速。其中转差率不变型有：变级调速、变压变频调速，只有变压变频应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统。 同步电动机按频率控制方式不同分为：他控式变频调速和自控式变频调速。（变电阻调速：有级调速。变转差率调速：无级调速。调压调速：调节供电电压进行调速） 按按转差功率可以怎么划分电动机:转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型 3、对于异步电动机变压变频调速，在基频以下，希望维持气隙磁 通不变，需按比例同时控制定子电压和定子频率，低频时还应当抬高电压以补偿阻抗压降，基频以下调速属于恒转矩调速； 而基频以上，由于电压无法升高，只好仅提高定子频率而迫使磁通减弱，相当直流电动机弱磁升速情况，基频以上调速属于恒功率调速。 4、对于SPWM型逆变器，SPWM的含义为正弦波脉宽调制，以正弦波 作为逆变器输出的期望波形，SPWM波调制时，调制波为频率和期望波相同的正弦波，载波为频率比期望波高得多的等腰三角波，SPWM型逆变器控制方式有同步调制、异步调制、混合调制。
SPWM 型逆变器的输出的基波频率取决于正弦波。SPWM 控制技术包括单极性控制和双极性控制两种方式。 5、调速系统的稳定性能指标包括调速范围和静差率 6、供变压调速使用的可控直流电源有：旋转交流机组（G-M 系统）、静止式可控整流器（V-M 系统）与直流斩波器（PWM-M 系统）或脉宽调制变换器。 7、典型 I 型系统与典型 II 型系统相比, 前者跟随性能好、超调小，但抗扰性能差。 典型I 型系统和典型Ⅱ型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别？ 答：稳态误差：对于典型I 型系统，在阶跃输入下，稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与K 值成反比；在加速度输入下稳态误差为∞ 。对于典型II 型系统，在阶跃和斜坡输入下，稳态时均无差；加速度输入下稳态误差与开环增益K 成反比。 动态性能：典型 I 型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差；典型Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。 8、数字测速中,T 法测速适用于低速,M 法测速适用于高速。 9、PI 调节器的双重作用是指：一是比例部分加快动态进程；二是积分部分最终消除偏差。 10、 直流调速系统的理论依据φ e n C R I U d d -= ，交流调速系统的理论依据)1(60n s p f -=。 11、交-直-交电压型变频器的主要电路基本组成为整流器、直流平滑电路、逆变器。 12、在交-直-交逆变器中，直流侧所用滤波元件为大电容，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，成
搬运机械手运动控制系统设计
搬运机械手运动控制系统设计 第一部分：题目设计要求。 一、搬运机械手功能示意图 二、基本要求与参数 本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。该机械手采用二指夹持结构，如图1所示，机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。以夹持圆柱体为例，要求设计运动控制系统及控制流程。机械手经过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置A 到B 的搬运工作，具体操作顺序：逆时针回转(机械手的初始位置在A 与B 之间)—>下降—>夹紧—>上升—>顺时针回转—>下降—>松开—>上升，机械手的工作臂都设有限位开关SQ i 。 A B 工SQ 1 SQ 2 SQ 3 SQ 4 SQ 5 SQ 6 夹松
设计参数： （1）抓重:10Kg （2）最大工作半径：1500mm （3）运动参数： 伸缩行程：0-1200mm； 伸缩速度：80mm/s； 升降行程：0-500mm； 升降速度：50mm/s 回转范围：0-1800 控制器要求： （1）在PLC、单片机、PC微机或者DSP中任选其一； （2）具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。 三、工作量 （1）驱动及传动方案的设计及部件的选择； （2）二指夹持机构的设计及计算； （3）总体控制方案及控制流程的设计； （4）设计说明书一份。 四、设计内容及说明 （1）机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。 （2）末端夹持机构设计，该结构需保证抓取精度高，重复定
位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力。设计应包括确定夹持方案、计算夹持范围、计算夹紧力及驱动力，完成夹持机构设计图。 （3）控制系统设计，包括确定控制方案、核心功能部件的选择、主要功能模块的实现原理、绘制控制流程框图。 第二部分：设计过程 搬运机械手运动控制系统设计
目录 ㈠直流调速系统（复习）P4 ㈡交流调速系统（回顾）P9 ㈢交流异步电动机变频调速的理论基础P13 ㈣交流异步电动机矢量变换控制P17 ㈤交流异步电动机直接转矩控制P20 ㈥PWM 和 SPWM P31 ㈦双馈调速和内反馈P36 ㈧绕线转子异步电动机串级调速系统P42 ㈨无速度传感器调速系统P46 ㈩同步电机变频调速系统P52 (十一) 开关磁阻电动机调速控制技术P56 (十二) 双定子电机调速系统P75 (十三) 直线电机调速系统P82
一、复习：直流调速系统 问题1-1：电机的分类？ ①发电机（其他能→电能）直流发电机 3
交流发电机 ②电动机（电能→其他能）直流电动机：有换向器直流电动机（串励、并励、复励、他励） 无换向器直流电动机（又属于一种特殊的同步电动机） 交流电动机：同步电动机 异步电动机：鼠笼式 绕线式 ：伺服电机 旋转变压器 控制电机自整角机 力矩电机 测速电机 步进电机（反应式、永磁式、混合式） 问题1-2：衡量调速系统的性能指标是哪些？ ①调速范围 D=n max/n min=n nom/n min ②静差率 S=△n nom/n0*100%对转差率要求高.同时要求调速范围大（D 大 S 小）时.只能 用闭环调速系统。 ③和负载匹配情况： 一般要求：恒功率负载用恒功率调速.恒转矩负载用恒转矩调速。 问题1-3：请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点.并说明今后电力传动系统的发展的趋势. * 直流电机调速系统优点：调速范围广.易于实现平滑调速.起动、制动性能好.过载转矩大.可靠性高.动态性能良好。缺点：有机械整流器和电刷.噪声大.维护困难；换向产生火花.使用环境受限；结构复杂.容量、转速、电压受限。 * 交流电机调速系统（正好与直流电机调速系统相反）优点：异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉.使用环境广.运行可靠.便于制造大容量、高转速、高电压电机。大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。 缺点：调速性能比直流电机差。 * 发展趋势：用直流调速方式控制交流调速系统.达到与直流调速系统相媲美的调速性能；或采用同步电机调速系统. 问题1-4：直流电机有哪几种？直流电机调速方法有哪些?请从调速性能、应用场合和优缺点等方面进行比较. 哪些是有级调速？哪些是无级调速？ 直流电动机中常见的是有换向器直流电动机.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。 根据直流电机的转速速。n U IR K e 公式.调速方法有变压调速、变电阻调速和变转差率调 调压调速：调节电压供电电压进行调速.适应于：U≤U nom.基频以下.在一定范围内 无级平滑调速。弱磁调速：无级.适用于Φ≤Φnom.一般只能配合调压调速方案.在基频以上(即 4
《控制系统综合》课设计指导老师： 年级专业 姓名学号 5 4 9 6 2013 年12 月27 日
题目及要求 设计题目：直流调速系统计算机仿真 设计内容（指标及参数）： (1)静态精度(转差率Ｓ), 在电网电压波动±10%，负载变化±20%，频率变化±1HZ时，S<5%，电流和转速超调量σ?1000,振荡次数N<(2～3)，D>10～15； (2) 电动机数据:额定电流136A，额定电压230V，功率30KW，额 定转速1460转/分，电势转速比 C=0.132,电枢电阻RΩ=0.5Ω,过载系数λ=1.5, e 可控硅整流装置K S=40. T=0.03s，m T=0.18s； L (3) 测速发电机，永磁式，额定数据为∶电压110V，电流0.045A，转速1900r/min， P=23.1W,I=0.21A,n=1900r/min。 g g g
目录 1前言 0 2系统的组成及工作原理 0 3转速调节器和电流调节器的参数设计 (1) 3.1静态计算 (1) 3.2动态计算 (1) 3.2.1电流调节器（内环）动态参数计算 (1) 3.2.2转速调节器（外环）动态参数计算 (4) 4系统仿真和分析 (6) 4.1系统仿真模型的搭建及仿真 (6) 4.2仿真调试分析 (7) 5结论 (7) 参考文献 (8)
1前言 直流调速系统是传统的调速系统，自19世纪80年代起至19世纪末以前，工业上传动所用电动机一直以直流电动机为唯一方式。它具有稳速精度高、调速比大、响应时间短等特点，宜于在广泛范围内平滑调速，故广泛应用于轧钢、机床、轻工、计算机、飞机传动机构等领域。 近年来，交流调速系统发展很快，被科学技术水平较高的西方国家所广泛采用，与直流调速相比，交流调速有本身固有的优点：结构简单、坚固耐用、经济可靠及小动态相应性能好等，还能实现高速拖动。但由于直流拖动系统在理论上和时间上都比较成熟，具有良好的起、制动性能，从反馈闭环控制的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础，所以我们应该很好的掌握直流拖动控制系统。 但是直流调速系统的设计是一个庞大的系统工程。对于一个经过大量分析、计算、设计、安装等一系列工作的系统究竟能否一次性调试成功，这关系到已经投入的大量人力、财力、物力是否会浪费的问题。因此，一个直流调速系统在正式投入运行前，往往要进行仿真调试。利用Matlab/Simulink仿真工具有效地对直流调速系统进行参数调试，可以非常直观地观察电动机电流和转速响应情况进行静态和动态分析，是目前国际上广泛流行的工程仿真技术。本文利用Matlab仿真工具对直流调速系统进行仿真分析，通过仿真方法来调整理论设计所得的参数，找出系统调节器的最佳参数，仿真结果可以用来指导实际系统的设计。 2系统的组成及工作原理 转速、电流双闭环调速系统由速度调节器ASR、电流调节器ACR、电力电子控制单元GT、PWM可调电压单元V、电感器L、直流电机M和速度检测单元TG组成。其原理框图如图1所示，动态框图如图2所示。 图1 转速、电流双闭环调速系统原理框图
一、单项选择题 1.只能实现有级调速调速方式为（ C ） 2.调速系统的静差率指标，应以（ D ） 3.某直流调速系统电动机额定转速nN=1430r/min，额定速降ΔnN=115r/min，当要 求静差率s≤30%时，允许的调速范围是（ C ） 4.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（ B ） 5.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ） 6.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（ D） 7.不是跟随性能指标是（ D ） 8.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ） 9.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流 叫做（A ） 10.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需 将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（ C ） 11.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，当正组的控制角小于反组的逆变角时， 将会产生（ B ） 12.交-直-交PWM变压变频器中，逆变器起作用是（ A ） 13.当交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹是一个（A ） 14.不是异步电动机动态数学模型的特点为（B ） 15.不是直接转矩控制的特点为（ A ） 16.采用旋转编码器的数字测速方法不包括（ D ） 17.交流电动机带恒转矩负载作调压调速时，其转差功率与转差率（ A ）
18. 在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式为（ D ） 19. 不是异步电动机动态数学模型的特点。（ D ） 20. 电流跟踪PWM 控制时，当环宽选得较大时（ A ） 21. 只能实现有级调速调速方式为（ C ） 22. 调速系统的静差率指标，应以（ D ） 23. 某直流调速系统电动机额定转速n N =1430r/min ，额定速降Δn N =115r/min ，当要 求静差率s ≤30%时，允许的调速范围是（ C ） 24. 对自动调速系统来说，主要的扰动量是（ B ） 25. 如果要改变双闭环无静差V-M 系统的转速，可调节（ C ） 26. 转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（B ） 27. 不是跟随性能指标是（ D ） 28. 在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I 型系统，是因为电流环（ A ） 29. 两组晶闸管装置反并联的可逆V-M 系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流 叫做（ A ） 30. 在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需 将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（ C ） 31. 不适合使用矢量控制方式是（ B ） 32. PMW 变压变频器，通过它可同时调节电压和频率，其可控的是（ B ）。 33. 为了提高异步电动机调速系统的动态性能，可选择转子磁链作为被控量，这样的 系统是（A ） 34. 不是异步电动机动态数学模型的特点为（ B ） 35. 当交流电动机由任意相平衡正弦电压供电时，磁链轨迹是一个（D ） 36. 不是可控直流电源为（ C ）
直流调速系统 选择题 1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吋，（A ）。 A ACR 抑制电网电压波动，ASR 抑制转矩波动 B ACR 抑制转矩波动，ASR 抑制电压波动 C ACR 放大转矩波动，ASR 抑制电压波动 D ACR 放大电网电压波动，ASR 抑制转矩波动 2桥式可逆PWM 变换器给直流电动机供电时采用双极性控制方式，其输出平均电压U”等于 （B ）。 3与机组相比，相控整流方式的优点是（A 、B 、C 、D ）,缺点是（E 、F ）。 A 功率放大倍数小于1000倍 B 可逆运行容易实现 C 控制作用的快速性是毫秒级 D 占地面积小，噪咅小 E 高次谐波丰富 F 高速时功率因数低 4系统的静态速降厶ned —定时，静差率S 越小，则（）。 A 1 B 0 （K 为开环放大倍数） C 1+K D 1/ （1+K ） 6速度单闭环系统中，不能抑制（D ）的扰动。 A 调节器放大倍数 B 电网电压波动 C 负载 D 测速机励磁电流 7转速一电流双闭环不可逆系统正常稳定运转后，发现原定正向与机械要求的正方向相反, 需改变电机运行方向。此吋不应（C ）。 A 调换磁场接线 B 调换电枢接线 C 同时调换磁埸和电枢接线 D 同时调换磁埸和测速发电机接线 8—个设计较好的双闭环调速系统在稳态工作时（C ）0 A 两个调节器都饱和 B 两个调节器都不饱和 C ST 饱和，LT 不饱和 D ST 不饱和，LT 饱和 9a = [3配合控制有环流可逆调速系统的主回路中（D ） A 调速范围D 越小 B 额定转速化〃越大 C 调速范围 D 越大 D 额定转速讥〃越大 5当理想空载转速n°相同时, 闭环系统的静差率*与开环下的》之比为 i+q (2f B 5=屮-1 Us \ 1 丿 2/ D U =^U
基于VC++的运动控制卡软件系统设计 在自动控制领域，基于PC和运动控制卡的伺服系统正演绎着一场工业自动化的革命。目前，常用的多轴控制系统主要分为3大块：基于PLC的多轴定位控制系统，基于PC_based的多轴控制系统和基于总线的多轴控制系统。由于PC 机在各种工业现场的广泛运动，先进控制理论和DSP技术实现手段的并行发展，各种工业设备的研制和改造中急需一个运动控制模块的硬件平台，以及为了满足新型数控系统的标准化、柔性化、开放性等要求，使得基于PC和运动控制卡的伺服系统备受青睐。本文主要是利用VC++6.0提供的MFC应用程序开发平台探索研究平面2-DOF四分之过驱动并联机构的运动控制系统的软件开发。 平面2-DOF四分之过驱动并联机构的控制系统组成 并联机构的本体如图1，该机构由4个分支链组成，每条支链的一段与驱动电动机相连，而另一端相交于同一点。该并联机构的操作末端有2个自由度（即X 方向和Y方向的平动），驱动输入数目为4，从而组成过驱动并联机构。 控制系统的硬件主要有4部分组成：PC机，四轴运动控制卡，伺服驱动器和直流电动机。系统选用的是普通PC机，固高公司的GT-400-SV-PCI运动控制卡，瑞士Maxon公司的四象限直流伺服驱动器及直流永磁电动机。伺服驱动器型号为4-Q-DCADS50/5，与驱动器适配直流电动机型号为Maxon RE-35。运动控制系统的
构成如图2所示。上位控制单元由PC机和运动控制卡一起组成，板卡插在PC机主板上的PCI插槽内。PC机主要负责信息流和数据流的管理，以及从运动控制卡读取位置数据，并经过计算后将控制指令发给运动控制卡。驱动器控制模式采用编码器速度控制，驱动器接受到运动控制卡发出的模拟电压，通过内部的PWM电路控制直流电动机RE-35的运转，并接受直流电动机RE-35上的编码器反馈信号调整对电动机的控制，如此构成一个半闭环的直流伺服控制系统。 1.1 GT-400-SV控制卡介绍 固高公司生产的GT系列运动控制卡GT-400-SV-PCI可以同步控制4个轴，实现多轴协调运动。其核心由ADSP2181数字信号处理器和FPGA组成，能实现高性能的控制计算。控制卡同时提供了C语言函数库和Windows下的动态链接库，可实现复杂的控制功能。主要功能如下： （1） PCI总线，即插即用； （2）可编程伺服采样周期，4轴最小插补周期为200us，单轴点位运动最小控制周期为25us； （3） 4路16位分辨率模拟电压输出信号或脉冲输出信号模拟量输出范围：-10V-+10V，每路课独立控制，互不影响；