运动控制系统 (18)

一、运动控制系统实验项目一览表实验室名称：电机拖动实验室课程名称：运动控制系统适用专业：电气工程及自动化、自动化实验总学时：16设课方式：课程实验（“课程实验”或“独立设课”二选一）是否为网络实验：否（“是”或“否”二选一）实验一晶闸管直流调速系统主要单元调试一．实验目的1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。

2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

二．实验内容2．电平检测器的调试3．反号器的调试4．逻辑控制器的调试三．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。

2．NMCL—31A组件3．NMCL—18组件4．双踪示波器5．万用表四．实验方法1．速度调节器（ASR）的调试按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。

注意：正常使用时应“封锁”，以防停机时突然启动。

（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由NMCL—31的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于 5V。

（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。

（3）观察PI特性拆除“5”、“6”端短接线接入5~7uf电容，（必须按下选择开关，绝不能开路），突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。

反馈电容由外接电容箱改变数值。

2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。

（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于 6V。

（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。

.炜原** 4一．实验目的1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。

2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

二．实验容1．调节器的调试三．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。

2．MEL — 11 组件 3．MCL — 18 组件 4．双踪示波器 5．万用表四．实验方法1．速度调节器〔ASR 〕的调试按图 1-5 接线， DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除〞。

〔1〕调整输出正、负限幅值“5〞、 “6〞端 接可调电容，使 ASR 调节器为 PI 调节器，参加一定的输入电压〔由 MCL — 18 的给定提供，以下同〕，调整正、负限幅电位器RP1、RP 2〔2〕测定输入输出特性将反应网络中的电容短接〔“5〞、 “6〞端短接〕，使ASR 调节器为 P 调节器，向调节 器输入端逐渐参加正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。

〔3〕观察 PI 特性撤除“5〞、 “6〞端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律， 改变调节器的放大倍数及反应电容， 观察输出电压的变化。

反应电容由外接电容箱改变数值。

2．电流调节器〔ACR 〕的调试按图 1-5 接线。

〔1〕调整输出正,负限幅值“9〞、 “10〞端 接可调电容， 使调节器为 PI 调节器，参加一定的输入电压，调整正， 负限幅电位器，使输出正负最大值〔2〕测定输入输出特性将反应网络中的电容短接〔 “9〞、 “10〞端短接〕，使调节器为 P 调节器，向调节器 输入端逐渐参加正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。

〔3〕观察 PI 特性撤除“9〞、 “10〞端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规 律， 改变调节器的放大倍数及反应电容， 观察输出电压的变化。

反应电容由外接电容箱改变 数值。

一．实验目的1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。

“运动控制系统”专题实验报告有非常好的线性关系S=(1679-1446)/1679=13.8%3．根据实验数据，画出系统开环机械特性，计算静差率，并与闭环机械特性进行比较。

n (r/min) 1286 1270 1255 1240 1210S=(1490-1186)/1490=20.4%开环系统的静差率大于闭环系统的静差率在一个周期内，电压波形有6 个相同波形，说明电路触发环节正确（1）突加给定起动时，电动机M03蓝色为电枢电流红色为转速分析：突加额定负载，负载电流增大，转速下降。

转速调节器输出增大，电流调节器输出增大，电枢“运动控制系统”专题实验报告调节同相输入端电位器可以改变继电特性相对于零点的位置。

特性的回环宽度为：Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中：K1为正反馈系统，若K1越大，则正反馈越强，回环宽度接越大；Usr2和Usr1 分别为输出由正翻五．实验方法1．按图4.14 接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

（1）用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，六.实验结果与分析：1．根据实验结果，画出正、反转闭环控制特性曲线。

Id=0.87A n=1500 r/minUg (v) 5.26 4.69 4.28 3.95 3.65 2.882．根据实验结果，画出正、反转闭环机械特性，并计算静差率。

I (A) 0.76 0.85 0.9 0.95 n (r/min) 1498 1487 1475 1455I (A) -0.82 -0.9 -0.95n (r/min) -1500 -1499 -1497正向切换到反向反向停车）电机稳定运行于额定转速，Ug不变，突加，突减负载(20%Ied«100%Ied) 的动态波形：．分析电机从正转切换到反转过程中，电机经历的工作状态，系统能量转换状况。

绪论1.什么是运动控制系统？（名词解释）答: 以机械运动的驱动设备——电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。

2.运动控制系统的分类（填空）答：(1)按被控物理量分：以转速为被控量的系统叫调速系统；以角位移或直线位移为被控量的系统叫位置随动系统，也叫伺服系统。

(2)按驱动电机的类型分：用直流电机带动生产机械的为直流传动系统；用交流电机带动生产机械的为交流传动系统。

(3)按控制器的类型分：以模拟电路构成的控制器叫模拟控制系统；以数字电路构成的控制器叫数字控制系统。

3.运动控制系统的基本结构,方框图及图中主要部分功能解释（简答）运动控制系统主要由三部分组成：控制器、功率驱动装置和电动机。

大多数运动控制系统都是闭环控制；只有少数简单对控制要求不高的场合采用开环控制。

控制器：按照给定值和实际运行的反馈值之差，调节控制量；功率驱动装置：一方面按控制量的大小将电网中的电能作用于电动机上，调节电动机的转矩大小；另一方面技电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换成电动机所需的交流电或直流电；电动机：按供电大小拖动生产机械运转。

4.运动控制系统的发展趋势（填空）高频化，交流化，网络化第一章1.什么是G-M系统？（名解）由旋转变流机组供电的直流调速系统，简称G-M系统。

2.G-M系统的机械特性不可逆。

3.什么是V-M系统？由晶闸管变流装置直接给直流电动机供电的调速系统，称为晶闸管－电动机调速系统，简称V-M系统。

4.V —M 系统的机械特性——电流连续时的调速范围、静差率、转速（计算）D=nN*s/(1-s)ΔnN5. 比较开环机械特性与闭环静特性的关系 若断开反馈回路，则系统的开环机械特性为(1-5) 式中ok n 和错误！未找到引用源。

分别表示开环系统的理想空载转速和静态速降，上述自动调节作用表明，增加或减小负载，就相应地提高或降低整流电压，因而得到一条新的开环机械特性。

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B 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 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DA．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BA．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BA．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，则系统的稳定精度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AA．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DA.转速调节阶段B.电流上升阶段C。

精选全文完整版（可编辑修改）《运动控制》练习题及答案解析1、下述调节器能消除被控量稳态误差的为（C）。

A比例调节器 B 微分调节器 C PI调节器 D PD调节器2、双闭环直流调速系统，ASR、ACR均采用PI调节器，期中ACR所起的作用为（D）。

A 实现转速无静差B对负载变化起抗扰作用C输出限幅值决定电动机允许的最大电流D对电网电压波动起及时抗扰作用3、采用PI调节器的转速、电流双闭环调速系统，若要改变电动机的转速，应调节（B ）。

A调节器放大系数 B给定电压 C负载 D以上说法都不对4、某闭环调速系统的调速范围是1500～150r/min，要求系统的静差率2%s ，那么系统允许的静态速降是（ A ）。

A 3.06r/minB 4r/minC 4.13r/min D以上结果都不对5、在可逆运行系统当中，抑制瞬时脉动环流措施为（ A ）。

A 采用均衡电抗器B 采用平波电抗器 C采用α=β配合控制 D以上说法都不对6、适用于高速段数字测速的方法为（A ）。

A M法B T法C M/T法D F法7、在桥式可逆直流脉宽调速系统当中，镇流电阻的作用是（ C ）。

A 限流B 分压C 抑制泵升电压D 以上说法都不对8、在伯德图上，截止频率越高，则系统的（B）。

A 稳定性越好B 快速性越好C 稳态精度越高 D以上说法都不对9、异步电动机变压变频调速系统属于如下哪种类型？（C ）A电磁功率回馈型 B 转差功率回馈型C转差功率不变型 D 转差功率消耗型10、如下几种变频调速方法中，哪种控制方式的异步机机械特性是一条直线？（）A 1g E f =常数B 1s U f =常数C 1s E f =常数D 1r E f =常数 11、不属于抑制电流脉动的措施的是（。

DA 增加整流电路相数B 采用多重化技术C 设置平波电抗器D 设置环流电抗器12、 输入为零时输出也为零的调节器是（A ）。

A P 调节器B I 调节器C PI 调节器D PID 调节器13、在同样的负载扰动下，闭环系统的转速降落cl n 与开环下的op n 之比为（ D ）。

1.运动控制系统是以电动机及其拖动的机械设备为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。

2.运动控制不同的分类方法：（1）被控物理量：转速被控的系统叫调速系统，以角位移或直线位移叫伺服系统（位置随动系统）；（2）驱动电机类型：直流电动机叫直流传动系统，交流电机叫交流传动系统；（3）控制器：模拟电路叫模拟控制系统，数字电路叫数字控制系统。

3.运动控制三要素：控制器、功率驱动装置、电动机。

4.运动控制发展趋势：（1）运动控制的交流化（2）功率变换装置高频化（3）功率系统的高速、超小和超大化（4）系统实现的集成化（5）控制的数字化、智能化和网络化5.直流电机的种类：他励，幷励，串励，复励，永磁。

6.直流电机启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动7.他励直流电机的调速方法：（1）改变电枢电阻，即串电阻调速（2）改变电枢电压U （3）减弱电机励磁磁通φ8.调速系统的静态及动态指标：（1）静态指标:1.调速范围D（可调速度的范围，即D=；2.静差率S指负载变化时转速的稳定程度，即s==X100%。

（2）动态指标：1.跟随性指标。

1）上升时间2）超调量3）调节时间；2.抗扰性指标。

9.直流电机调压调速：旋转变流机组；晶闸管相控静止整流；直流脉宽调制。

10.晶闸管相控静止整流的缺点：功率因数低，谐波大，是造成电力公害的主要原因之一11.（1）在相同负载下，闭环系统的转降速只是开环系统的1/（1+K）；（2）在相同负载下，闭环系统的静差率只是开环系统的1/（1+K）；（3）静差率相同时，闭环系统的调速范围是开环系统的（1+K）倍。

(4) 当给定电压相同时，闭环系统的空载转速是开环系统的1/(1+K),也就是说闭环系统的理想空载转速大大降低，如果希望闭环系统和开环系统的理想空载转速相同，则闭环系统的给定电压必须是开环系统的(1+K)倍，如果希望两者给定电压相同、理想空载转的理想空载转速相同，则闭环系统必须设置放大器。

电力拖动自动控制系统复习题一、填空题1. 直流调速系统用的可控直流电源有: 旋转变流机组（G—M系统) 、静止可控整流器（V-M统）、直流斩波器和脉宽调制变换器(PWM）.2. 转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是饱和非线性控制、准时间最优控制和转速超调。

3。

交流异步电动机变频调速系统的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和恒电流控制三种.4。

变频器从结构上看,可分为交交变频、交直交变频两类，从变频电源性质看，可分为电流型、电压型两类。

5。

相异步电动机的数学模型包括：电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。

6。

异步电动机动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

7. 常见的调速系统中，在基速以下按恒转矩调速方式，在基速以上按恒功率调速方式.8. 调速系统的稳态性能指标包括调速范围和静差率.9. 反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定.10。

VVVF控制是指逆变器输出电压和频率可变的控制11、转速、电流双闭环调速系统当中,两个调节器采用串级联接，其中转速反馈极性为负反馈、电流反馈极性为负反馈.12、直流斩波器的几种常用的控制方法:①T不变，变ton——脉冲宽度调制(PWM）;②ton不变,变T——脉冲频率调制（PFM）；③ton和T都可调，改变占空比—- 混合型。

13、转速、电流双闭环系统，采用PI调节器,稳态运行时,转速n取决于给定电压、ASR的输出量取决于负载电流。

14. 各种电力拖动自动控制系统都是通过控制电动机转速来工作的。

15。

V-M系统中,采用三相整流电路,为抑制电流脉动，可采用的主要措施是设置平波电抗器。

16、在单闭环调速系统中，为了限制全压启动和堵转电流过大，通常采用电流截止负反馈。

17、在α＝β配合控制的直流可逆调速系统中，存在的是直流平均环流，可用串接环流电抗器抑制。

18、采用PI调节器的转速、电流双闭环系统启动时,转速调节器经历不饱和、饱和、退饱和三种状态。

二、选择题1。