自动控制元件
2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，
),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。
3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。
4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ 优点：力矩大，控制容易。
缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 减小涡流损耗
6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 钕铁硼
e t K K 、大，电枢扁平状。
7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？
二．（20分）
1.异步电动机等效电路图中s
s
r 1'2上的热损耗表示什么？
2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。
3画出两相电机幅相控制时的电路图。
3．磁场)
F-
=ω表示什么磁场？为什么？
A
sin(x
t
4.绘出圆形旋转磁场时异
步电动机的两条典型机械
特性曲线（转子电阻大和小）。
5．推导两相伺服电动机传递函数)
s
s
GΩ
=,并说明其中的参数与静态特性曲线
(
U
/)
(s
(
)
的关系。
6．绘出三相异步电动机
从基频向下变频调速时
的机械特性。
7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说
明。
8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min，电源频率50 Hz。这是几极电机？
为什么？
三、（7分）
1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。
2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。
3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能
自行起动并具有较大的起动转矩？
（）
绘出它的机械特性曲线。
四、（11 分）
1. 步进电动机转角的大小取决于控制脉冲的（），转速大小取决于控制脉冲的（）。
控制脉冲频率增高，步进电机的负载能力下降，主要原因是：
2.磁阻式步进电动机有A、B、C、D四相。绘出A和B极下，当A通电，B通电，和AB通电时，定子、转子齿的相对位置。
3.磁阻式步进电动机小失调角时的传递函数（输出是转角θ）是：
4.两相混合式步进电动机，产品说明书给出步距角为1.8°，若采用8细分驱动电路，步距角是（）。
5.从用户使用角度看，在位置伺服系统中，全数字交流伺服系统与直流伺服电动机有什
么不同之处？
6.目前批量生产的无刷直流电动机(交流伺服电动机)常用的位置传感器有哪两类？
五、（20分）
1.画图解释传感器的重复性误差。
2.旋转变压器如右图。完成原边补偿和
副边补偿的连线。
电压有效值=
U
R
13
感应同步器鉴相型信号处理方式中，
输出电压=
e。
2
3.画出直流测速发电机理想输出
电压与实际输出电压曲线，并在
图中说明误差产生的原因。
4.光电增量码盘每转产生1000个脉冲，分辩率为。
增量码盘为什么用两个光电转换器而不是一个？
增量码盘为什么要寻零？怎样寻零？
5.画出采用电位器测量正、负
位移的线路图。
6.螺杆型差动变压器用来。
输出电压表达式是。
7.热敏电阻传感器是根据（材料）电阻与温度之间的关系制成的。它的主要优点是什么？
输出时的输入电压如图。设电流连续。
1）绘出输出电压AB u 波形。
2）分别绘出电动机状态、发电机状态 和轻载时电流a i 波形。
3）0 a E ，电动机状态，指出一周期内
电流流经的路线。
2.PWM 功率放大器包括 和 两部分。
3.PWM 电路中，提高频率将使晶体管功耗 。 （1）减小 （2）不变 （3）增加。
4. 异步电动机变频器输出的电压是 波形。
5.用数据说明线性功放的主要缺点。
1．写出阀控液压马达的传递函数，说明输入量和输出量的含义并说明传递函数参数的特点。
2．与电动机相比，液压动力机构的主要优、缺点是什么？
3．标示出图示液压马达的旋转方向。这是向式液压马达。
4.航天器中陀螺传感器有哪两项作用？
5．图示为电容式微加速度传感器结构示意图。简述工作原理。若采用静电力平衡式的工作方式，解释“静电力平衡式的工作方式”，并说明它的优点。
1.求图示功率放大器的稳态放大系数
=i
o
u u
2.两相绕组匝数都是W ，电流分别为)90sin(2sin 2ο-==t I i t I i f c ωω，。证明合成磁
场是圆形旋转磁场。（提示 )sin()sin(cos sin 2βαβαβα-++=）
参考答案
一、1.（1）33
e1
410s510s10N m
m
T
ττ
--
=?=?=?
，，
（2）
2020
12.3N m12.3rad/s
Tω
=?=
，
（3）
330
24V 1.8N m
U T
==?
，
（4）
2
()0.50.5
()(0.041)(0.0051)0.000020.041
a
s
U s s s s s
Ω
=≈
++++
2.框图如下。
3.特性曲线如下。
二、1.电机一相绕组产生的机械功率。
2.两相电流相位差：090
θ
<<
o o
两相电压相位差90o，幅值不等。
3.
4. 特性曲线见图。
5.
d
(,)
d
T J U T
t
ω
ωω
==?
，
(
)
()
(
)
1
s U
G s
U s J s
T
ω
ω
?
Ω?
==
?
-+
?
:
U
ω
?
?
调节特性斜率。:
T
ω
?
?
机械特性斜率。
6. 特性曲线见图。
7. 4.44
U E fWΦ
≈=电机额定工作状态时铁心磁密接近饱和，如图。U不变，f I
↓?Φ↑?↑↑。电流过大，电机过热损坏。
8. 4极，
60
21500r/min
s s
f
n p n
p
==?=
，
三、1.sin
em
T Kθ
=
2.工作原理见图。()sin2
mq md
T K R Rθ
=-
mq md
R R
、:交轴和直轴磁阻。
3.磁滞同步电机。特性曲线见图。
四、1.个数；频率；绕组电感的影响。
2.
3
2
m r
m r
T z
J
T z
B
s s
J J
++
4.0.225o
5.数字交流伺服系统：控制简单，用脉冲做输入信号，直接控制位置。内部结构复杂，产生高频电压扰动。
直流电动机：需要另外配置传感器，功率放大器，补偿电路组成系统。
6.霍尔元件；旋转变压器，光电码盘。
五、1.输入按同一方向多次变化时的误差。
2.
13
cos
R
U Kθ
=
2
sin()
m e
e kU tωθ
=+
3.曲线见图。
4.0.36o。
辨别转动方向。
寻找转角的基准位置，以便求绝对位置。无限位时，开
机后向某一方向转动，直到产生零位脉冲。有限位时，开机
后向一方向转动，找不零位时再反转。
5.线路见图。
6.测线位移。u Kx
=。
7.半导体（金属氧化物）。
灵敏度高，热惯性小，体积小，价格低。
六、1.（1），（2）波形见图。
（3）
114
0:
D
t U T A B T
→→→→→
:地
123
:
D
t T D A B D U
→→→→→
:地
2.脉宽调制器；开关放大器。
3.增加。
4.SPWM
5.效率低，晶体管功耗大，不能输出大功率。例如，电
源电压50V,电流20A，功率1000W。电机电压10V，晶体管管
耗2040800W
?=。
122
2()(1)()
()2(1)
L K X s K Ts T s s s s s ζωω
-+Θ=
++ θ：输出，转角。
x ：输入、滑阀位移。 L T ：外负载力矩。
特点：2K 小，刚度大。ζ小，阻尼小，不利。非线性严重，某些参数变化大。 2.优点：力矩大；尺寸小，重量轻；刚度大。
缺点：需要专门液压源；漏油；维护麻烦。 3.轴；柱塞。顺时针转动，见图。 4.测运动体的角位置和角速度。
5.加速度使质量块产生位移。S
C εδ
=，δ变化，引起电容
变化，测出电容可知位移δ和加速度。
静力平衡：加电压，静电力使质量块不动，由电压可知
加速度。
优点：灵敏度高，精度高。
八、1.23
2312
o i u R R R u R R R +=?+
2. 22sin()sin()22c F kWI t x kWI t x ωω=
++- 22
sin()sin()
222sin()
f c f F kWI t x kWI t x F F F kWI t x ωωω=-++-=+=-
自动控制元件及线路
考试题
一、控制系统由哪几部分组成？各有什么作用？（画出系统组成框图）（8分）
二、什么是电枢反应? 对机械特性有什么影响？（画出相应的机械特性曲线）（5分）
三、直流电机有几种工作状态？电压与反电势，电流，电磁转矩，转速，能量关系，在各状态下如何？（6分）
四、（1）变压器空载时主磁通是φm，当加上负载后主磁通是多少？（2）一台变比为k=2的变压器，原边额定电压为110 V，额定频率为50Hz，问能否接到以下电源上，并说明原因？(6分)
a．直流110V；
b．交流220V，f=50Hz；
c．交流220V，f=100Hz；
五、什么是自转现象？如何消除两相伺服电机自转现象？画出相应的机械特性曲线分析。（8分）
六、交流电机有几种调速方法？都是什么？变频调速时为什么要变频变压？画出变频调速时的机械特性曲线？（T—n）（8分）
七、用磁场的方法分析三相交流电机发生一相断相时，机械特性和电流如何变化？（5分）
八、三相磁阻式步进电机有62个齿，计算单拍、双拍制的步距角，并写出正反转的通电顺序，50个脉冲后电机轴分别转过多少度？（8分）
九、分析步进电机在高频下运行时转距下降的原因，并画出斩波恒流功放电路，分析该电路的工作过程（画出有关波形），指出该电路的特点。（12分）
十、为什么要加关断缓冲网络，画出该网络，分析工作过程。（8分）
十一、在测量元件中，说说精度，分辨率的概念以及它们的关系？（6分）
十二、有一个功率管，在感性负载下，工作电压200V，电流15 A，工作频率20KHz，占空比80%，通态压降
1.5V，开通时间1.5us，关断时间2us，该功率管的损耗是多少？（5分）
十三、有一对完全相同的直流电机组成电动机——发电机组，激磁电压为110V，电枢电压100V,电枢电阻为R a=75Ω，当电动机电枢加100V电压时，电动机的电枢电流为0.1A，机组的转速为3000 r/min，问：（15分）
（1）发电机空载时的电枢电压为多少？
（2）电动机的供电电源为110V电压源，电源的内阻为25Ω，而发电机接上0.5kΩ负载时，机组的转速是多少？
自动控制元件及线路试题
一、多项选择：以下各题有一个或多个正确答案，请选择正确答案标号填于题后答案
中。（20分）
1.电机和变压器中铁芯采用硅钢片迭压而成是为了（）
A．减小磁滞损耗 B.增加导磁率 C.减小涡流损耗 D.增加耦合系数
答案（）
2.通常直流电机定子包括
A.电刷
B.换向器 B.电枢绕组 D.激磁绕组
答案（）
3.直流电机和感应式异步电机的转子铁芯采用（）
A.硬磁材料
B.顺磁材料
C.抗磁材料
D.软磁材料
答案（）
4.一磁阻式步进电机正常运行时每步步距误差可达0.2度，若该电机正常运转100步，总的转角误差是（选出最明确的答案）
A.小于等于20度
B.小于等于10度
C.大于等于10度
D.小于等于0.2度
答案（）
5.直流电机换向火花随以下情况增大
A.电枢电流增大
B.电机转速增大
C.电机负载转矩增大
D.电枢电压提高
E. 换向器表面变粗糙
答案（）
6.一电源变压器原边空载电流随以下情况增大
A.变压器铁芯磁阻减小
B.变压器铁芯磁阻增加
C.变压器原边线圈匝数增加
D.变压器铁芯气隙增大
答案（）
7.两相交流伺服电机转予绕组回路电阻选的较大是为了
A.提高电机效率
B.增加电机转矩
C.使电机机械特性具有良好的线性度
D.消除单相自转
答案（）
8.直流电动机有以下工作状态
A.电动机状态
B.过流运行状态
C.发电机状态
D.反接制动状态
E.能耗制动状态
F.欠负荷状态
9.选出正确项
A.增量式光电编码器应用时不用寻找零位
B.自整角机是测量角位移的元件
C.感应同步器是测量电流的元件
D.异步电机的换向器和电刷机构较直流电机简单
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920382552.1 (22)申请日 2019.03.25 (73)专利权人 接佳电气（上海）有限公司 地址 201802 上海市普陀区银杏路659号7 幢101室 (72)发明人 沈才智 (74)专利代理机构 北京中索知识产权代理有限 公司 11640 代理人 赵登阳 (51)Int.Cl. H05K 5/02(2006.01) F21V 33/00(2006.01) F21Y 115/10(2016.01) (54)实用新型名称 一种优化结构的温度控制器 (57)摘要 本实用新型公开了一种优化结构的温度控 制器，包括外壳体，所述外壳体内通过螺栓固定 有旋钮式温控开关，所述外壳体一侧外壁开有圆 槽，且圆槽内壁卡接有导光环，所述旋钮式温控 开关的旋钮穿过导光环，所述导光环一侧外壁嵌 接有LED灯珠，所述外壳体侧壁靠近导光环两侧 位置处均开有条形槽，且两个条形槽之间设有透 明挡板，所述透明挡板两侧均设有滑条，且两个 滑条分别与两个条形槽内壁滑动连接，所述外壳 体一侧外壁底端位置设有矩形凹陷部。本实用新 型可以对旋钮式温控开关的旋钮进行防护，避免 误碰，更加安全，同时透明挡板不影响观察旋钮 位置，更加实用，方便照明不良情况下作业，操作 简单， 提高工作效率。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 210016740 U 2020.02.04 C N 210016740 U
权 利 要 求 书1/1页CN 210016740 U 1.一种优化结构的温度控制器，包括外壳体(6)，其特征在于，所述外壳体(6)内通过螺栓固定有旋钮式温控开关(10)，所述外壳体(6)一侧外壁开有圆槽，且圆槽内壁卡接有导光环(9)，所述旋钮式温控开关(10)的旋钮穿过导光环(9)，所述导光环(9)一侧外壁嵌接有LED灯珠(12)，所述外壳体(6)侧壁靠近导光环(9)两侧位置处均开有条形槽(8)，且两个条形槽(8)之间设有透明挡板(7)，所述透明挡板(7)两侧均设有滑条，且两个滑条分别与两个条形槽(8)内壁滑动连接，所述外壳体(6)一侧外壁底端位置设有矩形凹陷部(5)，所述矩形凹陷部(5)两侧内壁均开有连通外壳体(6)的矩形插孔，且两个矩形插孔内壁均插接有矩形块(3)，两个矩形块(3)侧壁相向一端均开有过线孔(14)，两个所述矩形块(3)相对一端均设有凸柱，且两个凸柱外壁卡接有同一个第一弹簧件(4)，所述外壳体(6)侧壁靠近矩形凹陷部(5)两侧位置处均开有矩形槽(2)，两个矩形块(3)侧壁均设有凸块，且两个凸块分别与两个矩形槽(2)内壁滑动连接，两个所述凸块侧壁均设有耳块(1)，所述外壳体(6)内壁靠近矩形凹陷部(5)位置处卡接有接线座，且矩形凹陷部(5)内壁靠近接线座进线口处开有进线孔，所述接线座两个引脚分别与旋钮式温控开关(10)的两个引脚通过导线连接。 2.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述导光环(9)侧壁刻有等距离分布的温度刻度线。 3.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，两个所述滑条一端均卡接有第二弹簧件(13)，且两个第二弹簧件(13)一端与外壳体(6)一侧内壁卡接。 4.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述透明挡板(7)侧壁底端位置设有拨块(11)，且拨块(11)侧壁开有等距离分布的防滑纹路。 5.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述LED灯珠(12)串连有降压电阻，且LED灯珠(12)和降压电阻串联设置在旋钮式温控开关(10)和接线座之间。 6.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，两个所述过线孔(14)内壁均开有等距离分布的防滑槽。 2
自动控制元件部分课后题答案 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。b ：由T em =T 0+T 2=CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决 定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0+T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea=Ua-IaRa=110-0.4×50=90V Ea=CeΦn,Ce=0.105Cm CmΦ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0+T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa-T 0=0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0+T 2可见T 2↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓Ea=Ua-IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=CeΦn 知Ea↑知n↑ 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。Ea =Ua IaRa Ia=300050=0.0167A Ea=50Ea =50+3000 50×180=53空载Uo =Ea =53第三章步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 答:5相单5拍A→B→C→D→E→A Θb ==?=48 5360NZr 360 1.5°T emA =-T jmax sin(Θe )T emB =-T jmax sin(Θe -52π)T emC =-T jmax sin(Θe -5 4π)
自动控制元件设计与实 践 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-
《自动控制元件设计与实践》题目库题目1. 波形信号发生器 1.1 设计要求： 1.利用运算放大器UA741CD设计方波和三角波发生电路。 2.使用Multisim 12.0仿真并焊接实物电路图 3.并测试实际电路的放大位倍数。 1.2 设计方案： 图1 波形信号发生器Multisim仿真图 图1.1 波形信号发生器仿真结果图 1.3 器件清单： 表1波形信号电路仿真器件
题目2. 可控单音频发声电路 2.1 设计要求： 利用555定时器设计并实现一个标准的单音发声电路，了解声音的产生过程。并在multisim上进行仿真。
2.2 设计方案： 图2 可控单音频发声电路Multisim仿真图2.3 器件清单： 表2 可控单音频发声电路器件清单
题目3. 电压-频率转换电路 3.1 设计要求： 1.掌握电压-频率转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.以上电路的实现所使用的放大器原件主要基于UA741CD。 4.设计完成在Multisim上进行仿真，并测试实际电路与仿真电路的误差。 5.从原理上分析该误差产生的原因，并简控讨减小误差和优化设计的思路和方 法。 电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制震荡电路。可以认为电压-频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。 3.2 设计方案： 图3 电压频率转换电路Multisim仿真图 图3.1 仿真波形图
《自动控制元件》作业 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 由负载总阻转矩决定 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压增大，此时由于 惯性，转速来不及变化，E a =C e φn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平衡方 程式：I a =（U a -E a ）/R a =（U a -C e φn）/R a 可知，电枢电流I a 突然增大；又T=C T φI a ， 电磁转矩增大；此时，电磁转矩大于负载转矩，由T=T L +T j =T L +JdΩ/dt知道，电机 加速；随着转速n的增加，感应电势E a 增加，为保持电压平衡，电枢电流I a 将减 少，电磁转矩T也将减少，当电磁转矩减小到等于总的负载阻转矩时，电机达到新的稳态，相对提高电枢电压之前状态，此时电机的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m。 试问该电动机额定负载转矩是多少？ 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：此时，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。 由原来的稳态到达新的稳态的物理过程分析如下： 开始时，假设电动机所加的电枢电压为U a1 ，励磁电压为Uf，电动机的转速为n1，产生的反电势为Ea1，电枢中的电流为Ia1，根据电压平衡方程式： U a1=E a1 +I a1 R a =C e Φn1+I a1 R a 则此时电动机产生的电磁转矩T=C T ΦI a1 ，由于电动机处于稳态，电磁转矩T和电 动机轴上的总阻转矩T s 平衡，即T=T s 。 当保持直流伺服电动机的励磁电压不变，则Φ不变；如果负载转矩减少，则 总的阻转矩T s =T L +T 将减少，因此，电磁转矩T将大与总的阻转矩，而使电动机加 速，即n将变大；n增大将使反电势E a 变增大。为了保持电枢电压平衡（U a =E a +I a R a ）， 由于电枢电压U a 保持不变，则电枢电流I a 必须减少，则电磁转矩也将跟着变小， 直到电磁转矩小到与总阻转矩相平衡时，即T=T s ，才达到新的稳定状态。 与负载转矩减少前相比，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。第三章步进电动机
自动控制元件 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ， ),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 减小涡流损耗 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 钕铁硼 e t K K 、大，电枢扁平状。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r 1'2上的热损耗表示什么？
2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 3．磁场) F- =ω表示什么磁场？为什么？ A sin(x t 4.绘出圆形旋转磁场时异 步电动机的两条典型机械 特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数) s s GΩ =,并说明其中的参数与静态特性曲线 ( U /) (s ( ) 的关系。
6．绘出三相异步电动机 从基频向下变频调速时 的机械特性。 7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说 明。 8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min，电源频率50 Hz。这是几极电机？ 为什么？ 三、（7分） 1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。 2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。 3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能 自行起动并具有较大的起动转矩？ （） 绘出它的机械特性曲线。
基于Arduino的双足机器人控制方法 摘要：本论文就如何实现机器人预定的功能展开讨论。该双足竞步机器人系统 基于软件平台Arduino为软件开发环境；硬件由窄足机器人、stm32f103zet6单片机、arduino开发板、漫反射激光传感器、超声波测距模块、舵机模块等器件构成。通过Arduino编写主逻辑程序控制32开发板产生PWM波，并通过漫反射激光传 感器和超声波测距模块采集数据，在程序中经过数据处理调整占空比来改变舵机 的运动状态，进而实现控制六个舵机的同时转动，从而达到智能控制机器人的效果。为了提高双足竞步机器人的动作以及寻迹的准确性和可靠性，我们试验了多 套方案并进行升级，进行了大量的测试与调试，最终确定了现有的系统结构和各 项控制参数。 关键词：双足竞步；漫反射激光传感器；超声波测距；舵机；PWM 正文 随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地 向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的 具有感知、决策、行动和交互能力的机器人和各种智能机器。机器人技术是一门 综合了传感和检测、控制理论、信息科学与技术、电子工程、机械工程、图像采 集与识别技术以及人工智能等前沿科技的新型学科，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、单片机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当前许多 前沿领域的技术。随着电子技术的飞速发展，智能机器人在越来越多的领域发挥 着人类无法代替的作用。其中，双足机器人就是当今机器人研究领域最为前沿的 课题之一，双足机器人是一种高度非线性、强耦合的对象，反映了一个国家的智 能化和自动化研究水平，双足机器人研究已成为目前非常活跃的的一个研究领域。为了推动我国机器人技术的发展，培养学生创新能力，在全国范围内相继出现了 一系列的机器人竞赛。进行双足机器人的研究可以使学生把理论与实践紧密地结 合起来，提高学生的动手能力、创造能力、协作能力和综合能力，进而达到课堂 知识学以致用的目的。 双足机器人是一种非常典型的仿人机器人，国外早在上世纪60年代末就开 始了双足机器人的研究开发。随着1968年美国首研发出一台操纵型双足机器人，就此揭开了双足机器人研究的序幕。同时因为双足机器人在各个领域的应用日趋 广泛，各个国家在该领域相继投入巨资开展研究。自20世纪90年代开始，双足 机器人的研究已从模仿人类腿部行走发展到全方位拟人阶段。双足机器人在外形 上具有人类的特征，适合用于人类生活的环境，为人们提供方便，因此具有广阔 的市场前景。 双足机器人与其他多足机器人相比具有体积较小、重量轻、动作灵活、迅速，而且更接近人类步行的特点，因此它们对环境有最好的适应性，对步行环境要求 很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，不仅能在平面行走，而且 能够方便地通过一些不规则路段，故它的移动“盲区”很小，具有广阔的工作空间；双足行走也是生物界难度最大的步行工作，双足机器人步行性能是其他步行结构 无法比拟的；除此之外，因双足机器人类人的特点，它可以在人类的生活和工作 环境中与人类协同工作，而不需要专门为其对环境进行大规模改造，所以双足机 器人在日常生活中更具有广泛的应用前景。与此同时，通过研究双足机器人可以
自动控制元件 一．（20分） 1. 1台永磁直流力矩电机，反电势系数),rad/s V/( 2=e K 摩擦转矩m N 2.0?=f T ，转动惯量3104-?=J kg ?m 2，电感02.0=a L H 。连续堵转时电流A 51=I ，电压V 201=U 。 （1）求机电时间常数m τ，电磁时间常数e τ，连续堵转的电磁转矩1T 。 答案：33e 1410s 510s 10N m m T ττ--=?=?=?，， （2）电枢电压2U =25V ，求起动时的输出转矩20T 和此电压对应的空载转速20ω。 答案：202012.3N m 12.3rad/s T ω=?=， （3）电机转速rad/s 103=ω，电磁转矩m N 23?=T 时，求电枢电压3U 和输出 转矩30T 。 答案：33024V 1.8N m U T ==?， （4）写出该电机的传递函数)(/)(s U s a Ω。 答案： （4） 2()0.50.5()(0.041)(0.0051)0.000020.041 a s U s s s s s Ω=≈++++ 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 答案： 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 答案：
4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ . 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 5.减小涡流损耗。 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 6.钕铁硼。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 7.e t K K 、大，电枢扁平状。 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r -1' 2上的热损耗表示什么？ 答案.电机一相绕组产生的机械功率。 2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 答案.两相电流相位差：090θ<< 两相电压相位差90o，幅值不等。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 4.绘出圆形旋转磁场时异步电 动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数)(/)()(s U s s G Ω=,并说明其 中的参数与静态特性曲线的关系。 答案： d (,)d T J U T t ωωω==?，
空调机组技术性能说明 1、概述 智能化空调机组系列产品是集团公司与新加坡合资，与中国航天工业总公司进行技术合作并结合国内外先进技术研制开发生产的高科技项目，设有先进的生产技术作业流水线，采用先进的CAD空调设计软件，有严密的QC监控系统，严格遵循ISO9001质量管理体系的规定进行管理。共有三大系列一百多种规格，本系列产品具有结构新颖、外形美观、功能齐全、组合灵活、运行平稳、设计简洁实用、安装维护方便等特点，它既可单独使用，也可与风机盘管配套补充新风，以满足舒适空调的要求。 组合式空调机组主要有新回风混合段、初效过滤段（初效、中效）蒸汽加热段、风机段、出风段等段组成，可供用户选择。机组箱体为可拆装式结构，机组结构外部为特制铝合金框架，内部结构为优质钢骨架，并进行了防腐处理，面板全部采用双层优质彩钢板，框架与彩钢板之间有良好的密封措施。风机出口与箱体之间采用软连接，风机平台下部装有弹簧式减震器，从而使整台机组振动和噪声减少到最低值，规范的片距和水路流程，良好的加工工艺，使换热器换热效率高、重量轻、水阻力小、使用寿命长，以满足各种场合的使用要求。机组外表美观，内部坚固耐用，使用性能优越。 2、结构特点 外型流畅---平接型面板，表面连接平整，清晰流畅，美观大方。
气密性优---采用发泡密封胶条连接，确保漏风量低于3%。 结构可靠---采用特制铝合金框架结构，具有高强度及美观的优点。 防锈力强---采用优质彩钢板作面板，确保耐用可靠。 保温性好---机组面板采用聚苯乙烯保温彩钢板，具有导热系数小，保温性能好等优点。 噪声低---采用低噪声前倾多翼双进风外转子离心风机或双进风离心式外拖风机，噪声低、效率高。 换热效率高---换热器采用铜管套铝片结构，热效率高，气流效果好。 可变风量---可采用变频器控制，达到无级调速、软起动、节能等效果。 智能化---机组可内置起动控制，自动控制元件、控制阀门等，具有安装快捷简便、自动化程序高等特点。 （一）机组框架 机组采用框架式结构，其特点如下： 1、机组框架采用高强度复合式铝合金型材，选用中外合资涿州龙马铝型材有限公司铝型材，表面经硬化及磨耗处理，机械强度卓越，尺寸准确。 2、铝合金层的阳极化保护膜使其外观更佳、更耐腐蚀、耐高温。 3、整个机组框架结构合理，无冷桥，其绝热性能表现卓绝、具有
浙江大学远程教育学院 《自动控制元件》课程作业 姓名： 陈阳阳 学 号： 712030202013 年级： 12秋电气工程及其自动化 学习中心： 合肥学习中心 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：1. 由T em =C m ΦI a 可知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 2. 由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：1. 电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩不变; 由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变; 2. KeKt RaTem Ke Ua n -=可见U a 升高使得理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm 所以Cm Φ=90/0.105/3600= 0.238; T em =T 0 +T 2=CmΦIa , 所以T 2=CmΦIa -T 0 =0.4*0.238 – 15*10-3=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓; 由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓;
学号D20607620027 李恒 《自动控制元件》作业 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小 决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流 I a 也不变 b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm Cm Φ= 0.2383600 0.10590 n 105.0=?=?Ea T em =T 0 +T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa -T 0 =0.40.238=0.0952-15×10-3 =80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓ Ea= Ua- IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=Ce Φn 知Ea↑知n ↑ 第二章 直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。 Ea = Ua IaRa Ia=3000 50 =0.0167A Ea=50 Ea =50+3000 50 ×180=53 空载Uo =Ea =53 第三章 步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 答: 5相单5拍A→B→C→D→E→A Θb ==?=48 5360 NZr 360 1.5°
自动控制元件 部分课后题答案 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小 决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流 I a 也不变 b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm Cm Φ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0 +T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa -T 0 =0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓
自动控制元件设计与实践 Prepared on 24 November 2020
《自动控制元件设计与实践》题目库题目1. 波形信号发生器 设计要求： 1.利用运算放大器UA741CD设计方波和三角波发生电路。 2.使用Multisim 仿真并焊接实物电路图 3.并测试实际电路的放大位倍数。 设计方案： 图1 波形信号发生器Multisim仿真图 图波形信号发生器仿真结果图 器件清单： 题目2. 可控单音频发声电路 设计要求： 利用555定时器设计并实现一个标准的单音发声电路，了解声音的产生过程。并在multisim上进行仿真。 设计方案： 图2 可控单音频发声电路Multisim仿真图
器件清单： 题目3. 电压-频率转换电路 设计要求： 1.掌握电压-频率转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.以上电路的实现所使用的放大器原件主要基于UA741CD。 4.设计完成在Multisim上进行仿真，并测试实际电路与仿真电路的误差。 5.从原理上分析该误差产生的原因，并简控讨减小误差和优化设计的思路和方法。 电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制震荡电路。可以认为电压-频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。 设计方案： 图3 电压频率转换电路Multisim仿真图 图仿真波形图 器件清单： 题目4. 电流-电压转换电路 设计要求： 1.掌握电流-电压转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。
3.电路可输入几毫安至几十毫安的电流，经过比例放大器和加法器后可输出±10V的电 压信号。 4.分析设计小电流信息号源产生电路，并用于该实验。 5.电路实现所用放大器基于UA741CD。设计思路用Multisim进行仿真。仿真通过后方接 入实际电路。 6.从原理上简要分析仿真结果我与实际电路结果误差产生的原因。并至少提出一种可以 优化设计的方安。 设计方案： 图4 电流电压转换电路Multisim仿真图 器件清单： 题目5. 555定时器单稳态触发器电路 设计要求： 用555定时器构成一个单稳态触发器，该触发器具有一个稳态电路和一个暂稳态电路。一般情况下，电路处于稳态，外加触发脉冲可以使电路翻转到暂稳态，在暂稳态停留一段时间后自动返回稳态。 1.使用Multism对设计思路进行仿真。 2.仿真通过后在面包板上搭建实际电路。并测试实际电路与仿真结果的差异。 3.对该差异进行原理上的探讨和分析。并至少提出一种可以优化设的方案。 设计方案： 图5 555定时器单稳态触发器Multisim仿真图 器件清单：
部分习题答案，仅供参考！ 直流测速发电机 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。 2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和 A、B电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值?
答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL∝n2。同样可以证明ea ∝n2。因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答;直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当?=常数时） 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变；加上励磁电流If不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 3. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样? 答：当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压
第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决 定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也 不变 b ：KeKt RaTem Ke Ua n - = 知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=×50=90V Ea=CeΦn, Ce=0.105Cm CmΦ= 0.2383600 0.10590 n 105.0=?=?Ea T em =T 0 +T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa -T 0 =当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓ Ea= Ua- IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=CeΦn 知Ea↑知n↑ 第二章 直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。 Ea = Ua IaRa Ia=3000 50 =0.0167A Ea=50 Ea =50+ 3000 50 ×180=53 空载Uo =Ea =53
哈工大2003 年春季学期 自动控制元件及线路试题 一、多项选择：以下各题有一个或多个正确答案，请选择正确答案标号填于题后答案中。（20 分） 1. 电机和变压器中铁芯采用硅钢片迭压而成是为了（） A ?减小磁滞损耗 B.增加导磁率 C.减小涡流损耗 D.增加耦合系数 答案（） 2. 通常直流电机定子包括 A. 电刷 B.换向器 B.电枢绕组D.激磁绕组 答案（） 3. 直流电机和感应式异步电机的转子铁芯采用（） A.硬磁材料 B.顺磁材料 C.抗磁材料 D.软磁材料 答案（） 4. 一磁阻式步进电机正常运行时每步步距误差可达0.2 度，若该电机正常运转100 步， 总的转角误差是（选出最明确的答案） A.小于等于20度 B.小于等于10度 C.大于等于10度 D.小于等于0.2度 答案（） 5. 直流电机换向火花随以下情况增大 A.电枢电流增大 B.电机转速增大 C.电机负载转矩增大 D.电枢电压提高 E. 换向器表面变粗糙答案（） 6. 一电源变压器原边空载电流随以下情况增大 A.变压器铁芯磁阻减小 B.变压器铁芯磁阻增加 C. 变压器原边线圈匝数增加 D.变压器铁芯气隙增大 答案（） 7. 两相交流伺服电机转予绕组回路电阻选的较大是为了 A.提高电机效率 B.增加电机转矩 C.使电机机械特性具有良好的线性度 D. 消除单相自转 答案（） 8. 直流电动机有以下工作状态 A.电动机状态 B.过流运行状态 C.发电机状态 D.反接制动状态 E. 能耗制动状态 F.欠负荷状态 9. 选出正确项 A. 增量式光电编码器应用时不用寻找零位 B. 自整角机是测量角位移的元件 C. 感应同步器是测量电流的元件 D. 异步电机的换向器和电刷机构较直流电机简单 E. 力矩电机电枢（转子）长度与直径之比较小 F. 通常三相异步电动机堵转转矩小于最大转矩 G. 异步电动机输出最大功率出现在转子转速为同步转速时 H. 光电编码器（光栅）是一种位移测量元件 I. 直流电动机转子依靠定子旋转磁场旋转 J. 将输入三相电机的三相交流电源中任意两相对掉就可以改变该电机的转向
自动控制元件设计与实 践 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
《自动控制元件设计与实践》题目库题目1. 波形信号发生器 设计要求： 1.利用运算放大器UA741CD设计方波和三角波发生电路。 2.使用Multisim 仿真并焊接实物电路图 3.并测试实际电路的放大位倍数。 设计方案： 图1 波形信号发生器Multisim仿真图 图波形信号发生器仿真结果图 器件清单： 表1波形信号电路仿真器件
题目2. 可控单音频发声电路 设计要求： 利用555定时器设计并实现一个标准的单音发声电路，了解声音的产生过程。并在multisim上进行仿真。 设计方案： 图2 可控单音频发声电路Multisim仿真图 器件清单： 表2 可控单音频发声电路器件清单 题目3. 电压-频率转换电路 设计要求： 1.掌握电压-频率转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.以上电路的实现所使用的放大器原件主要基于UA741CD。 4.设计完成在Multisim上进行仿真，并测试实际电路与仿真电路的误差。
5.从原理上分析该误差产生的原因，并简控讨减小误差和优化设计的思路和方 法。 电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制震荡电路。可以认为电压-频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。 设计方案： 图3 电压频率转换电路Multisim仿真图 图仿真波形图 器件清单： 表3 电压频率转换电路图原器件清单 题目4. 电流-电压转换电路 设计要求： 1.掌握电流-电压转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.电路可输入几毫安至几十毫安的电流，经过比例放大器和加法器后可输出
《现代控制理论》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：JD2012 课程名称：现代控制理论 课程性质：必修课 课程类别：大类学科基础与专业基础课程 适用专业：工科专业 总学时：32 学时 总学分： 2 学分 先修课程：高等数学线性代数复变函数积分变换电路电子技术基础（模拟）自动控制元件自动控制原理 后续课程：计算机控制技术调速系统过程控制及仪表 课程简介： 现代控制理论是以状态空间法为基础，研究多输入多输出、时变参数结构、非线性、高精度、高性能控制系统的分析与设计的理论。该课程的目的是使学生熟悉控制系统的状态空间分析方法，掌握线性控制系统的状态可控性、可测性和李亚普诺夫稳定性理论，掌握状态反馈和状态观测器的设计方法，并能对线性控制系统的运动行为进行分析，并在此基础上了解基本的最优控制方法等。通过本课程的学习，培养学生利用现代控制理论和计算机技术解决控制系统的分析和综合问题，为工业控制系统开发与设计奠定理论基础。 选用教材： 王孝武.现代控制理论基础 [M].北京：机械工业出版社，2007； 参考书目： [1] 郑大钟.线性系统理论[M].北京：清华大学出版社,2007 [2] 王照林. 现代控制理论基础 [M].北京：国防工业出版社,1981 [3]薛定宇.基于MATLAB/simulink的系统仿真技术与应用[M].北京：清华大学出版社,2002 二、课程总目标 通过本课程学习，使学生做到各章概念融会贯通，解题方法灵活运用，分析解决实际问题。从宏观角度把握课程的体系结构，建立起现代控制理论的基本框架。主要培养学生以下三个方面的能力：分析建模能力：根据系统的工作原理或实验数据，建立合理的数学模型；认知和理解能力：理解与掌握能控性、能观测性与系统设计的关系，系统矩阵与稳定性的关系，输出反馈与状态反馈的关系；设计实施能力：根据系统的不可变部分及给出的综合性性能指标，设计出满足控制系统要求的状态反馈矩阵，并画出模拟电路图。 三、课程教学内容与基本要求 1、教学内容： （1）控制系统的数学模型 状态空间表达式,由微分方程求状态空间表达式,传递函数矩阵,离散系统的数学描述, 状态空间表达式的线性变换及其特性,组合系统的数学描述 （2）线性控制系统的运动分析 线性定常齐次状态方程的解及状态转移矩阵, 线性定常非齐次状态方程的解, 线性时变系统状态方程的解 （3）线性控制系统的能控性和能观测性
《自动控制元件》作业 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流 I a 也不变 b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm Cm Φ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0 +T 2=CmΦI a →T 2=CmΦIa -T 0 =0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓