机电传动控制(邓星钟)1_2资料

机电传动控制冯清秀邓星钟第五版习题及谜底第二章机电传动系统的动力学基础2.1说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和静态转矩的概念。

拖动转矩是有电念头产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。

静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。

静态转矩是拖动转矩减去静态转矩。

2.2从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。

TMTL>0说明系统处于加速，TMTL<0说明系统处于减速，TMTL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。

2.3试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头标的目的暗示转矩的实际作用标的目的）TM TMTLTLNTM=TL TM<TLTMTL>0说明系统处于加速。

TMTL<0说明系统处于减速TM TL TM TLTM>TL TM>TL 系统的运动状态是减速系统的运动TM TL系统的运动状态是减速状态是匀速2.4多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电念头一般具有较高的额定转速。

这样，电念头与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。

所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。

转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω,p不变。

转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5 为什么低速轴转矩年夜，高速轴转矩小？因为P=Tω,P不变ω越小T越年夜，ω越年夜T越小。

2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2年夜很多?因为P=Tω，T=G∂D2/375.P=ωG∂D2/375.,P不变转速越小GD2越年夜，转速越年夜GD2越小。

2.7 如图2.3（a）所示，电念头轴上的转动惯量M ML LMz.。

机电传动控制Electro-mechanical Driving Control课程编号：03410084学分：2学时：32（其中：讲课学时：26 实验学时：6 上机学时：课外：）先修课程：电工技术、电子技术适用专业：机械设计制造及自动化教材：《机电传动控制》，冯清秀邓星钟，华中科技大学出版社，2011年6月一、课程的性质与任务机电传动控制是机械电子工程、机械设计制造与自动化专业的一门专业基础课程。

通过学习，使学生掌握机械装备的电气传动与控制系统的设计、使用和维护，掌握机电一体化技术所需的强电控制知识，包括电机、传动控制、可编程序控制器、接触器-继电器控制、电力电子技术基础等方面的基础知识，并为学习后续课程垫定基础。

通过实验，使学生了解和掌握机械装备的电气传动和控制系统设计、使用，掌握实验的基本方法和技能，学会使用有关设备和仪器，以及实验数据的处理方法，着重培养学生的实际动手能力及综合运用所学知识分析和解决一般技术问题的能力。

二、课程目标及对毕业要求及其指标点的支撑（一）课程目标课程目标1:能够在充分了解直流电动机、交流电动机和控制电动机工作特性的基础上，选择合适类型的电动机并建立相应的机电控制系统，使之能工作在稳定平衡的工作状态之下，完成对应的控制目标。

课程目标2：能够基于科学原理并采用科学方法，制定电动机性能测试及控制方面的实验方案, 并能对实验数据进行科学的分析和处理。

课程目标3：能够正确认识在充分了解电动机及其控制系统在生产和实际生活中的应用及其对于客观世界和社会的影响，并理解应承担的责任。

（二）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求2、毕业要求4和毕业要求6：1.毕业要求2-2：能够针对机械设计、制造及其自动化领域或系统的复杂工程问题，选择正确、可用的数学模型。

占该指标点达成度的20%；2.毕业要求4-2：能够基于科学原理并采用科学方法对机械零件、结构、装置、系统制定实验方案。

《机电传动控制》笔记第一章：绪论1.1 简介《机电传动控制》将机械工程与电气工程相结合，通过研究电机、驱动器以及控制系统来实现对机械设备的有效操作。

本课程旨在培养学生理解并掌握机电一体化系统的设计原理和方法，为将来从事相关领域的科研或工程实践打下坚实的基础。

1.2 机电传动控制系统的基本概念•定义：机电传动控制系统是指利用电气、电子及计算机技术来控制机械设备运动的系统。

•组成要素：o执行机构（如电动机）：负责产生驱动力。

o传感器：用于监测系统的状态信息。

o控制器：根据设定的目标值与实际反馈进行比较，并据此调整执行机构的动作。

o被控对象：即需要被控制的机械设备。

•工作流程：输入信号 → 控制器处理 → 输出信号 → 执行机构响应 → 反馈至控制器形成闭环回路。

1.3 发展历程与趋势自20世纪初以来，随着电力技术的发展，人们开始尝试用电能替代传统的蒸汽动力来进行工业生产。

到了20世纪中后期，随着微处理器技术和自动控制理论的进步，机电传动控制逐渐从简单的手动调节向自动化方向转变。

近年来，智能化、网络化成为该领域的主要发展方向之一。

未来，预计还将进一步融入物联网(IoT)、大数据分析等先进技术，提高整个系统的效率与可靠性。

第二章：电力拖动基础2.1 电机类型及其工作原理•直流电机o结构：由定子（包括主磁极、换向极）、转子（电枢铁心+绕组）、换向器三部分组成。

o工作原理：当电流通过电枢绕组时，在磁场作用下会产生电磁力矩使转子旋转；改变电压大小可以调节转速。

•交流电机o异步电机（感应电机）▪特点：简单耐用、成本低。

▪分类：单相、三相。

▪工作原理：依靠定子产生的旋转磁场切割转子导条，从而在转子内部形成闭合电路产生感应电流，进而产生转矩。

o同步电机▪特点：适用于高精度场合。

▪工作方式：转子转速严格等于电网频率与极对数之比，可通过改变励磁电流来调整输出功率因数。

2.2 电动机的选择原则选择合适的电动机对于确保整个系统的性能至关重要。

吉林大学珠海学院《机电传动控制》课程实验指导书（第二版）主编：刘向阳谭颖琦机电工程系2009年9月前言本书是针对我院机电工程系机械设计制造及其自动化专业，配合《机电传动控制》这门必修专业基础课所编写的一本机电传动控制实验指导书。

《机电传动控制》课程实验是与《机电传动控制》这门课相配套的电机系统综合实验。

这门实验课是为了使学生更深刻地理解书本上的原理与结论，亲自动手进行验证，提高感性认识和解决问题的能力，使学生能更好地掌握理论知识。

所以《机电传动控制》课程实验指导书是紧密结合学生学习的理论知识，根据教学大纲要求以实验报告形式所编写的一本实验指导书。

本实验指导书根据课时要求与课程的重点内容，一共编写了五个实验：直流他励电动机启动和调速实验，鼠笼式异步电动机启动、调速和机械特性实验，线绕式异步电动机启动、调速和机械特性实验，步进电动机实验，交流伺服电动机实验。

实验内容包括实验目的、预习要点、实验项目、实验设备及仪器、实验说明及操作步骤。

由于编者水平有限，加之时间仓促，书中错误在所难免，恳请读者批评指正。

编者2009年9月目录实验安全注意事项 (1)实验一直流他励电动机启动和调速实验 (2)实验二鼠笼式异步电动机的启动、调速和机械特性 (6)实验三线绕式异步电动机的启动、调速和机械特性 (11)实验四步进电动机实验 (16)实验五交流伺服电机实验 (20)实验安全注意事项一、在实验之前检查实验台和各实验面板是否处于安全状态，检查联轴器是否连接可靠、电机是否固定、涡流测功机是否连接好等；在整个实验过程中注意人身、设备安全；二、在实验之前，熟悉实验台和各实验面板的功能、使用方法和注意事项；三、在实验之前，必须先结合教材预习实验指导书，完成实验指导书上的预习要点题目方可进行实验；四、在实验过程中，各小组按照实验指导书上的接线图接好线后必须经过实验老师检查通过后，才准予上电；五、在上电之前，应检查导线是否缠绕在电机轴上，人不要紧挨电机，避免上电后，电机轴高速运转时转轴伤到人；六、在实验过程中，如果发现不正常现象或不安全因素等，应立即“断开”；完成实验后，应按正确的顺序依次切断各电源，最后要断开控制屏上的漏电保护器，将实验用具摆放整齐，经实验老师许可后方可离开实验台，要养成良好的实验习惯。

习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。

拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。

静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。

动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。

2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。

T M-T L>0说明系统处于加速，T M-T L<0 说明系统处于减速，T M-T L=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。

2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）T M TT M=T L T M< T LT M-T L>0说明系统处于加速。

T M-T L<0 说明系统处于减速T M T L T M T LT M> T L T M> T L系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速T M T L T T LT M= T L T M= T L系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。

这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。

所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。

转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω,p不变。

转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。

2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多?因为P=Tω，T=G∂D2/375. P=ωG∂D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。

机电传动控制冯清秀邓星钟第五版习题及答案第二章机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩的概念。

拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。

静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。

动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。

2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。

TM-TL>0 说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0 说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。

2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3 图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）TM TMTLTLNTM=TL TM< TLTM-TL>0 说明系统处于加速。

TM-TL<0 说明系统处于减速TM TL TM TLTM> TLTM>TL系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速TMTM= TLTM=TL系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。

这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。

所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。

转矩折算前后功率不变的原则是P=T ω,p 不变。

转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5 为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？因为P= Tω,P不变ω越小T 越大，ω越大T 越小。

2.6 为什么机电传动系统中低速轴的GD2 逼高速轴的GD2大得多?因为P=Tω，T=G∂D2/375. P=ωG∂D2/375. ,P 不变转速越小GD2 越大，转速越大GD2 越小。

2 机电传动控制系统中的控制电动机控制电动机一般用于自动控制、随动系统以及计算装置中，它是在一般旋转电动机的基础上发展起来的小功率电动机，其电磁过程及所遵循的基本规律与一般旋转电动机没有本质区别，只是所起的作用不同：传动电动机主要是将电能转换为机械能，以达到拖动生产机械的目的，因此需要具有较高的力能指标，如输出转矩、传动效率和功率因数等；而控制电动机则主要用来完成控制信号的传递和变换，要求技术性能稳定可靠、动作灵敏、精度高、体积小、重量轻、耗能少等。

事实上，传动电动机与控制电动机之间并无严格的界限，同一台电动机有时既起到控制电动机的作用，也起到传动电动机的作用。

2.1 伺服电动机伺服电动机又称为执行电动机，是控制电动机中的一种。

它在控制系统中用作执行元件，将输入的受控电压信号转换电动机轴上的角位移或角速度等机械信号输出。

按控制电压来分，伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类。

直流伺服电动机的输出功率一般为1~600W，也可达数千瓦，多用于功率较大的控制系统中。

交流伺服电动机的输出功率较小，一般在100W以下，常用于功率较小的控制系统中。

2.1.1直流伺服电动机及其控制1．直流伺服电动机的种类和结构直流伺服电动机的品种很多。

按励磁方式，直流伺服电动机可分为电磁式和永磁式两种；按控制方式，可分为磁场控制和电枢控制方式；按电枢形式，可分为一般电枢式、无槽电枢式、绕线盘式和空心杯电枢式等。

为了避免电刷和换向器的接触，还有无刷直流伺服电动机。

1）普通型直流伺服电动机根据励磁方式普通型直流伺服电动机分为电磁式和永磁式两种：电磁式直流伺服电动机的定子磁极上装有励磁绕组，励磁绕组接励磁控制电压产生磁通，它实质上就是他励直流电动机；永磁式直流伺服电动机的定子磁极是由永久磁铁或磁钢制成，其磁通不可控。

这两种直流伺服电动机的性能接近，惯性比其他类型直流伺服电动机的大。

与普通直流电动机相同，直流伺服电动机的转子一般由硅钢片叠压而成。

《机电传动控制》教学大纲课程名称：机电传动控制学分：3.5 总学时：56 讲课学时：48 实验学时：8考核方式：考试先修课程：电路，模拟电子技术、数字电子技术等适用专业：机械电子开课系或教研室：机械电子教研室（一）课程性质与任务1．课程性质：本课程是机械电子工程专业的专业任选课（专业核心课）。

2．课程任务：本课程是使学生了解机电传动的一般知识；掌握直流电机和交流电机的工作原理、机械特性，启动、调速、制动特性极其应用知识；了解控制电机与特种电机的工作原理、特性及应用；了解典型生产机械常用的低压电器；掌握继电器－接触器控制的基本线路和设计方法；掌握晶闸管元件的工作原理和现代电力电子技术在机电传动中的应用；了解交流和直流调速的原理。

（二）课程教学基本要求理论课时：48学时实验：8学时成绩考核形式：闭卷考试。

平时10%，作业10%，实验10%，考试70%（三）课程教学内容第一章绪论本章简要介绍机电传动控制技术的发展。

第二章机电传动系统的静态与动态特性本章简要介绍机电传动系统静态与动态特性的概念，机电传动系统的运动方程，典型生产机械的负载特性，机电传动系统稳定运行的条件。

应重点掌握的内容：机电传动系统的运动方程，典型生产机械的负载特性。

第三章直流电机的工作原理及特性本章主要介绍直流电机的结构、工作原理和机械特性，直流他励电动机的启动特性、调速特性和制动特性。

应重点掌握的内容：直流电机的机械特性，直流他励电动机的启动、调速和制动特性。

第四章交流电动机的工作原理及特性本章主要介绍三相异步电动机的结构、工作原理，三相异步电动机的定子和转子电路分析，三相异步电动机的转矩及机械特性，三相异步电动机的启动、调速和制动特性，单相异步电动机和同步电动机的特性。

应重点掌握的内容：三相异步电动机的转矩及机械特性，三相异步电动机的启动和调速特性。

第五章控制电机与特种电机本章主要介绍交流、直流伺服电动机，力矩电动机，小功率同步电动机，步进电动机，测速发电机，自整角机，直线电动机的原理、特性和使用方法。

【最新整理，下载后即可编辑】机电传动控制教案学院、系：机械电子工程学院机电系任课教师：任有志授课专业：机械设计制造及其自动化课程学分：课程总学时：60学时课程周学时：2006年2月20日机电传动控制教学进程河北科技大学教案用纸第 1 次课 2 学时第一章概述§1.1机电传动的目的和任务1.传动——运动的传递（能量）传动的分类（按机械动能传递方法）（1）机械传动a.齿轮b.杠杆如：自行车驱动力、链传动c.皮带d.机构等刹车、连杆机构传递力或力矩（机械能）（2〕流体传动 a.液压与气动（压力能）b.液力传动（流体动能）（3）机电传动(电力拖动)（4）另外还有其它的传动方式。

注：有时，在一个生产机械中由几种传动形式联合工作。

2.机电传动－（本课程研究的内容）以电动机为原动机驱动生产机械的传动系统服务对象：各种生产机械它是一种由电能转变成机械能的传动系统，所以有时也称为电力传动或电力拖动3. 机电传动控制目前：由于生产技术的不断发展，生产机械的自动化程度和生产精度不断提高，所以要求机电传动系统不仅完成能量转换的工作还要对传动过程进行控制。

本课程所研究的就是这二部分内容。

传动及控制所以课程名称叫《机电传动控制》4. 机电传动控制的任务机床切削过程电梯平稳升降及定位轧机的换向等§1.2机电传动发展概况简单的可以分为：a.成组拖动（传动）b.单电机拖动c.多电机拖动三个阶段从控制系统的功率器件上分类：a.接触器和继电器时代b.电机放大机及磁放大机时代c.可控硅（晶闸管）另外，由于计算机技术的发展，又出现了a.模拟控制b.数字控制（数控机床）§1.3 内容安排1.《机械电子》专业是一个以机为主机电结合的专业,课程设置（具了解）基本上是这样的《电路基础》电学基础《模拟电子》电子技术（弱电）《数字电子》计算机技术《机电传动控制》包括了所有应掌握的强电内容用以上四门课程取代了机械专业的《电工学》课程。

机电传动控制Electro-MechanicalTransmission Control江南大学机械工程学院平雪良2014-2015学年第一学期参考教材：机电传动控制（第五版）邓星钟等编课程安排课程总学时：32配套实验：2教学大纲教学日历教学内容讲课实验第一章概述1第二章机电传动系统的动力学基础3第三章直流电机的工作原理及特性6第四章直流传动控制系统4第五章交流电动机的工作原理及特性5第六章交流传动控制系统32第七章控制电机4第八章步进电动机传动控制系统2第九章机电传动控制系统电动机的选择1第十章机电传动控制应用实例1合计302课程总学分：2课表第一章概述1.1 机电传动控制的目的与任务一、机电系统的组成二、机电传动控制的任务三、机电传动控制的目的1.2机电传动控制的发展一、机电传动的发展二．机电传动控制系统的发展二、机电传动控制的任务Ø将电能转换为机械能；Ø实现生产机械的启动、停止以及速度的调节；Ø完成各种生产工艺过程的要求；Ø保证生产过程的正常进行。

三、机电传动控制的目的从广义上讲，机电传动控制的目的就是要使生产设备、生产线、车间乃至整个工厂都实现自动化。

从狭义上讲，则指控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数量的增加（效率）、质量的提高（精度）、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能量的合理利用等。

随着生产工艺的发展，对机电传动控制系统的要求愈来愈高。

一些精密机床要求加工精度百分之几毫米，甚至几微米；重型镗床为度，要求在极慢的稳速下进给，即要求系统有很宽的调速范围；轧钢车间机械，操作频繁，要求在不到一秒的时间内完成从正转到反转的过程，即要求系统能迅速启动、制动和反向；对于电梯和提升机，则要求启动和制动平稳，并能准确地停止在给定的位置上；对于冷、热连轧机以及造纸机的个机架或分部，则要求各机架或各分部的转速保持一定的比例关系进行协调运转；为了提高效率，由数台或十几台设备组成的生产自动线，要求统一控制或管理。

机电传动控制冯清秀邓星钟第五版习题及谜底第二章机电传动系统的动力学基础2.1说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和静态转矩的概念。

拖动转矩是有电念头产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。

静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。

静态转矩是拖动转矩减去静态转矩。

2.2从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。

TMTL>0说明系统处于加速，TMTL<0说明系统处于减速，TMTL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。

2.3试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头标的目的暗示转矩的实际作用标的目的）TM TMTLTLNTM=TL TM<TLTMTL>0说明系统处于加速。

TMTL<0说明系统处于减速TM TL TM TLTM>TL TM>TL 系统的运动状态是减速系统的TM TL系统的运动状态是减速运动状态是匀速2.4多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电念头一般具有较高的额定转速。

这样，电念头与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。

所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。

转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω,p不变。

转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5 为什么低速轴转矩年夜，高速轴转矩小？因为P=Tω,P不变ω越小T越年夜，ω越年夜T越小。

2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2年夜很多?因为P=Tω，T=G∂D2/375.P=ωG∂D2/375.,P不变转速越小GD2越年夜，转速越年夜GD2越小。

2.7 如图2.3（a）所示，电念头轴上的转动惯量M ML L Mz.。