运动控制系统 (5)

第五章思考题5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范围越大吗？答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0<S<S m 所以调速范围不大。

电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m 不变。

5-2 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定？答：当异步电动机在基频以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电动机。

由此可见，最好是保持每极磁通量为额定值不变。

当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g 使14.44常值SgS N mN E N K f ϕ=⨯⨯=，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。

然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。

当电动势值较高时，可忽略定子电阻和漏感压降，而认为定子相电压s g U E ≈。

在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。

在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。

5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？假设不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么？答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。

5-4基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。

《运动控制系统》习题参考答案1-1 简述运动控制系统的类型及其优缺点。

答：运动控制系统主要有三种类型：液压传动系统、气压传动系统和电气传动系统，它们各自优缺点如下：液压传动具有如下优点：1）能方便地实现无级调速，调速范围大。

2）运动传递平稳、均匀。

3）易于获得很大的力和力矩。

4）单位功率的体积小，重量轻，结构紧凑，反映灵敏。

5）易于实现自动化。

6）易于实现过载保护，工作可靠。

7）自动润滑，元件寿命长。

8）液压元件易于实现通用化、标准化、系列化、便于设计制造和推广使用。

但也有一系列缺点：1）由于液压传动的工作介质是液压油，所以无法避免会有泄漏，效率降低，污染环境。

2）温度对液压系统的工作性能影响较大。

3）传动效率低。

4）空气的混入会引起工作不良。

5）为了防止泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件的制造精度要求高，使成本增加。

6）液压设备故障原因不易查找。

气压传动的优点是：1）气动装置结构简单、轻便，安装维护简单；压力等级低，故使用安全。

2）工作介质是空气，取之不尽、用之不竭，又不花钱。

排气处理简单，不污染环境，成本低。

3）输出力及工作速度的调节非常容易，气缸工作速度快。

4）可靠性高，使用寿命长。

5）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气；可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应；可实现缓冲，对冲击负载和过负载有较强的适应能力。

在一定条件下，可使气动装置有自保护能力。

6）全气动控制具有防火、防爆、耐潮的能力。

与液压方式比较，气动方式可在高温场合使用。

7）由于空气流动压力损失小，压缩空气可集中供气，较远距离输送。

气压传动的缺点是：1）由于空气具有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化影响。

2）气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例比较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。

3）虽然在许多应用场合气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。

电气传动系统具有控制方便、体积紧凑、噪声小、节能、容易实现自动化、智能化、网络化等优点，不过其控制线路复杂，对软硬件要求较高，维修较困难。

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案对于《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》的学习，在课后应该做一些练习题加以巩固。

一下是给大家的《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案，希望对你有帮助。

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。

(√)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Uk的大小并非仅取决于*速度定Ug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。

电力拖动自动控制系统运动控制系统第五版课后练习题含答
案
一、单选题
1.答案：A
2.答案：B
3.答案：D
4.答案：A
5.答案：B
6.答案：C
7.答案：D
8.答案：B
9.答案：A
10.答案：C
二、多选题
1.答案：ABD
2.答案：ACD
3.答案：AD
4.答案：ABC
5.答案：ABCD
三、判断题
1.答案：正确
2.答案：错误
3.答案：正确
4.答案：错误
5.答案：错误
四、简述题
1.答案：
运动控制系统是指一种能够对运动进行控制和调节的系统。

它主要由控制单元、执行机构和传感器三部分组成。

其中，控制单元可用PLC或电脑实现，执行机构可以是电动机、液压机、气动机等，传感器则负责感知物体的位置、速度等信息，并将这些信息反馈给控制单元。

2.答案：
电力拖动自动控制系统主要由电动机、变频器、PLC等组成。

其中，电动机作
为执行机构，通过变频器调节电机的转速和转矩；PLC则作为控制单元，利用编程
对电机进行精确的控制和调节，以实现系统所要求的功能。

五、计算题
1.答案：500转/分
2.答案：1000N
3.答案：50N·m
4.答案：12.5次/min
5.答案：750W
以上为本次课后练习题的答案，希望大家认真做好每一道题，提升自身的运动控制能力。

《运动控制系统》习题参考答案1-1 简述运动控制系统的类型及其优缺点。

答：运动控制系统主要有三种类型：液压传动系统、气压传动系统和电气传动系统，它们各自优缺点如下：液压传动具有如下优点：1）能方便地实现无级调速，调速范围大。

2）运动传递平稳、均匀。

3）易于获得很大的力和力矩。

4）单位功率的体积小，重量轻，结构紧凑，反映灵敏。

5）易于实现自动化。

6）易于实现过载保护，工作可靠。

7）自动润滑，元件寿命长。

8）液压元件易于实现通用化、标准化、系列化、便于设计制造和推广使用。

但也有一系列缺点：1）由于液压传动的工作介质是液压油，所以无法避免会有泄漏，效率降低，污染环境。

2）温度对液压系统的工作性能影响较大。

3）传动效率低。

4）空气的混入会引起工作不良。

5）为了防止泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件的制造精度要求高，使成本增加。

6）液压设备故障原因不易查找。

气压传动的优点是：1）气动装置结构简单、轻便，安装维护简单；压力等级低，故使用安全。

2）工作介质是空气，取之不尽、用之不竭，又不花钱。

排气处理简单，不污染环境，成本低。

3）输出力及工作速度的调节非常容易，气缸工作速度快。

4）可靠性高，使用寿命长。

5）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气；可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应；可实现缓冲，对冲击负载和过负载有较强的适应能力。

在一定条件下，可使气动装置有自保护能力。

6）全气动控制具有防火、防爆、耐潮的能力。

和液压方式比较，气动方式可在高温场合使用。

7）由于空气流动压力损失小，压缩空气可集中供气，较远距离输送。

气压传动的缺点是：1）由于空气具有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化影响。

2）气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例比较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。

3）虽然在许多应用场合气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。

电气传动系统具有控制方便、体积紧凑、噪声小、节能、容易实现自动化、智能化、网络化等优点，不过其控制线路复杂，对软硬件要求较高，维修较困难。