运动控制系统复习提纲

1 运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。

（运动控制系统框图）2. 运动控制系统的控制对象为电动机，运动控制的目的是控制电动机的转速和转角，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。

因此，转矩控制是运动控制的根本问题。

第1章可控直流电源-电动机系统内容提要相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标1相控整流器-电动机调速系统原理2.晶闸管可控整流器的特点（1）晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。

（2）晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。

晶闸管可控整流器的不足之处晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。

晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。

在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变。

需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。

3.V-M系统机械特4.最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。

5.（1）直流脉宽变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类（2）简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统（3）有制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统（4）桥式可逆PWM变换器（5）双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点双极式控制方式的不足之处（6）直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题”。

（7）直流PWM调速系统的机械特性6..生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D来表示（D的表达式）当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时电动机转速的变化率，称为静差率s。

运动控制系统（一）复习大纲第一章 绪论1、熟悉运动控制系统的基本组成；2、掌握运动控制系统的转矩控制规律及各种典型负载特性。

第二章 转速反馈控制的直流调速系统1、 直流电动机的调速方法（三种）、直流调速系统用的可控直流电源。

2、 可控直流电源及其特点：（1）晶闸管—电动机系统（V-M 系统）：相位控制、电流脉动、电流连续时的电机机械特性、晶闸管触发电路和整流装置的数学模型。

（2）直流脉宽调制PWM 调速系统：电路形式和波形分析、电压关系、机械特性、数学模型。

3、 转速控制要求和稳态调速性能指标（调速范围和静差率）。

4、 掌握调速范围、静差率和额定速降之间的关系：)s 1(n sn D N N -=∆5、 转速单闭环调速系统的组成、原理及静特性（会画静态结构图及推导静特性）、闭环控制规律及开环调速系统的机械特性与闭环调速系统的静特性的关系。

正确理解为什么闭环系统静特性会变硬？6、 反馈控制规律（比例控制有静差、服从给定抵制扰动、系统精度取决于给定电源和反馈检测的精度）及闭环系统的抗扰作用。

7、 开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系：负载相同情况下：K1n n opcl +=∆∆；理想空载转速相同情况下：K1s s op cl +=在相同的静差率约束下，闭环系统的调速范围为开环系统的（1+K ）倍：op cl D )K 1(D +=8、 闭环直流调速系统的稳态参数计算。

（作业）9、 电流截止负反馈的作用及其系统组成原理（原理图、静态结构图）。

10、 带电流截止负反馈转速闭环控制系统的静态结构图及有关计算。

11、 转速反馈控制直流调速系统的数学模型及闭环系统稳定性分析。

12、 比例积分控制规律以及无静差调速系统的理解和稳态参数计算。

13、 数字控制系统的主要特点（离散化和数字化）；14、 数字测速方法（M ，T, M/T ）原理示意图、计算表达式及适应场合。

15、 模拟PI 调节器的数字化，差分方程，两种实现方法（位置式、增量式）及限幅。

1 运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。

（运动控制系统框图）2. 运动控制系统的控制对象为电动机，运动控制的目的是控制电动机的转速和转角，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。

因此，转矩控制是运动控制的根本问题。

第1章可控直流电源-电动机系统内容提要相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标1相控整流器-电动机调速系统原理2.晶闸管可控整流器的特点（1）晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。

（2）晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。

晶闸管可控整流器的不足之处晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。

晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。

在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变。

需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。

3.V-M系统机械特4.最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。

5.（1）直流脉宽变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类（2）简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统（3）有制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统（4）桥式可逆PWM变换器（5）双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点双极式控制方式的不足之处（6）直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题”。

（7）直流PWM调速系统的机械特性6..生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D来表示（D的表达式）当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时电动机转速的变化率，称为静差率s。

运动控制系统复习提纲课程学习还没有完毕，教师也没有透露任何考试的消息，本复习提纲是本人根据以前考试的内容整理。

考研的同学都在努力复习，其他同学也在复习和，希望此提纲可以帮助大家顺利通过期末考试。

也预祝大家一个月后考试顺利，半年后毕业顺利，毕业后早日结婚，结婚后早生贵子。

本次运动控制复习，需掌握20个概念，20条理论，4类题型。

以往的考试题型是20分名词解释，10分填空，20分选择，20分简答，30分计算。

但今年的考试题型到目前为止还没定，沈教师和潘教师也没有透露。

20个概念和20条理论本人要敲出来的话太费时间，只给出概念，具体内容大家自己去书上找。

4个题型我给出具体例题和详细答案，请务必看懂〔看不懂的，强行记住。

：记住计算步骤，不要记数字〕20个概念：1.运动控制2.调速3.稳速4.加速、减速5.调速范围6.静差率7.闭环调速系统的静特性8.离散化、数字化9.上升时间10.超调量11.环流12.直流平均环流13.交—直—交变频器14.直接变频器15.波的特点16.电压源变频器17.电流源变频器18.120°导通型19.180°导通型20.系统20条理论：1.直流电动机调速方法及特点2.常用可控直流电源〔三种〕3.系统的原理及优缺点4.调速系统的控制要求5.闭环系统静特性及开环机械特性相比的优越性6.反应控制规律7.单闭环直流调速系统的动态分析8.积分控制规律9.比例积分的控制规律10.双闭环调速系统的静特性及稳态参数计算11.双闭环直流调速系统起动过程的三个阶段及过程中和的状态分析12.双闭环直流调速系统起动过程的三个特点分析13.可逆系统环流问题〔包括环流的定义，产生的原因及抑制措施〕14.控制技术的分类〔单级及双极控制的定义〕15.变频调速系统中的脉宽调制技术〔、〕16.控制技术17.转差频率控制规律18.异步电机动态数学模型及性质19.不同电动机模型等效的原则及2/3、3/2变换20.矢量控制的原理，直接转矩控制的原理4类题型：4类题型的分布很简单：第一章：闭环调速系统动态及稳态参数的计算第二章：和的相关计算典I型系统和典型系统的校正第六章：2/3、3/2变换往年的考试有3个计算，第一章和第六章的必考，第二章的两种题型分别在期末考试卷和补考卷中出现，所以无论想参加期末考试还是想参加补考的，都需要将4种题型全部掌握。

第一章1.基于自动控制理论，对作为原动机的电动机加以控制，使其拖动机械负载按照给定的控制规律自动运行的系统，称为电力拖动自动控制系统。

简称为电力拖动控制系统，也被称为运动控制系统。

2.电力拖动自动控制系统的组成：电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等。

3.运动控制系统转矩控制规律4.转矩控制是运动控制的根本问题要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩Te 5.电动：转矩与转速方向一致制动：转矩与转速方向相反6.典型的生产机械的负载转矩特性：①恒转矩负载特性②恒功率负载特性③风机、泵类负载特性第二章1.晶闸管整流器-电动机系统（简称V-M 系统）开环瞬时电压平衡方程式R=R rec +R a +R L U d =K S U C0dd d di u E i R L dt=++2.直流PWM 变换器-电动机系统（不可逆调速系统）改变占空比ρ，即可改变直流电动机电枢平均电压U d ，实现直流电动机的调压调速。

ρ==sonds t UU U TVD 的作用：为电流i d 提供一个续流的通道.电路之所以不可逆是因为平均电压U d 始终大于0。

3.对转速控制的要求：①调速②稳速③加、减速4.稳态调速性能指标①调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速n max 和最低转速n min 之比。

②静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比。

静差率是用来衡量调速系统在负载情况变化下转速的稳定度的。

它和机械特性的硬度有关，机械特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高。

m a xm i nnD =n ()dN N eI Rn C ∆=100%Nn s n ∆=⨯n max 、n min 是在额定负载的最高和最低转速5.硬度是指机械特性的斜率。

调速范围和静差率必须同时提才有意义。

在调速过程中，若额定速降相同，则转速越低，静差率越大。

《运动控制》课程复习大纲王一开编第一部分：填空题+简答题1、PWM系统的几种工作状态。

（P129）分正向电动，反向制动，轻载电动三种状态■一般电动状态在一般电动状态中，始终为正值（其正方向示于图1-17a中）。

设ton为VT1的导通时间，则一个工作周期有两个工作阶段：在0 ≤t ≤ton期间，Ug1为正，VT1导通，Ug2为负，VT2关断。

此时，电源电压Us加到电枢两端，电流id 沿图中的回路1流通。

在ton ≤t ≤T 期间，Ug1和Ug2都改变极性，VT1关断，但VT2却不能立即导通，因为id沿回路2经二极管VD2续流，在VD2两端产生的压降给VT2施加反压，使它失去导通的可能。

因此，实际上是由VT1和VD2交替导通，虽然电路中多了一个功率开关器件，但并没有被用上。

■制动状态在制动状态中，id为负值，VT2就发挥作用了。

这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。

这时，先减小控制电压，使Ug1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压Ud降低。

但是，由于机电惯性，转速和反电动势E还来不及变化，因而造成E Ud 的局面，很快使电流id反向，VD2截止，VT2开始导通。

制动状态的一个周期分为两个工作阶段：在0 ≤t ≤ton 期间，VT2 关断，－id 沿回路4 经VD1 续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1 两端压降钳住VT1 使它不能导通。

在ton ≤t ≤T期间，Ug2 变正，于是VT2导通，反向电流id 沿回路3 流通，产生能耗制动作用。

因此，在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT1始终是关断的，此时的电压和电流波形示于图1-17c。

■轻载电动状态有一种特殊情况，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在关断后经续流时，还没有到达周期T ，电流已经衰减到零，此时，VT2因而两端电压也降为零，便提前导通了，使电流方向变动，产生局部时间的制动作用。

轻载电动状态，一个周期分成四个阶段：第1阶段，VD1续流，电流– id 沿回路4流通；第2阶段，VT1导通，电流id 沿回路1流通；第3阶段，VD2续流，电流id 沿回路2流通；第4阶段，VT2导通，电流– id 沿回路3流通。

《运动控制系统》复习纲要直流调速系统(10)单闭环结构：可抗的环内扰动，不可抗的环外扰动n-i双闭环：结构原理n环：外环,主环, 调转速转速调节器输出= i环的给定--通过调电流来调转速:< ↓= ⊙ ----√i环：内环,辅环,调电流通过调电压来调电流是n环前向通道的一个环节恒流起动原理恒流调节阶段ASR: 突加Un* ，ΔUn=Un*-Un大值输出Ui*Uim*起动过程: n<n*ΔUn> 0PI的I功能维持饱和ASR产生最大电流给定ACR : 按电流给定Uim*升压调Id=Uim*/β=Idm电机以最大电流升速起动注: i环内扰动E随n(1阶)上升,ACR调Id有小静差双闭环单闭环抗负载及抗网压扰动比较抗网压扰动：网压扰动在i环内，其先影响电流，未影响转速就先被i环检出，这时ASR的电流给定Ui*未变。

故ACR先调压以保持电流Id=Ui*/β---- n-i双闭环抗网压扰动比n单闭环快抗负载扰动负载扰动在i环外只能影响转速后由n环检出，再抑制。

但转速调节器通过i环调速，环节增多n-i双闭环抗负载扰动通常比n单闭环慢工程动态设计：高频段小惯性群(高阶)近似1阶惯性 低频段大惯性可近似为积分环节最优典型2阶I 型跟随、抗扰特点。

电流环设计跟随快，超调小，抗扰慢最优典型3阶II 型跟随、抗扰特点。

)(5.0)/()(I ilS S l T T K R K RT K Kpi ∑==ββ转速调节器设计跟随慢，超调大，抗扰好并联微分负反馈降超调给定积分器降超调非独立Ud-F调磁回路：AUR、AΦR作用，相互关系：AUR—电压调节器:给定Uv*=γUN固定,对应电机额定电压,反馈Uv*=γUd输出Uif*--励磁给定, 饱和值Uifm*对应额定磁场---电压环通过调励磁力图使电枢电压为额定AFR—磁场调节器,按AUR输出的励磁给定调励磁电流基速以下以上AUR调节满磁减磁原理如图所示：基速以下：恒磁调压。

运动控制系统复习提纲一、选择题…………………………（每题2分，总计20分）1、转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制（ B ）.A、电机的调速精度B、电机的动态转矩C、电机的气隙磁通D、电机的定子电流2、转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制( B ）。

A、电机的调速精度B、电机的动态转矩C、电机的定子电流D、电机的气隙磁通3、关于变压与弱磁配合控制的直流调速系统中，下面说法正确的是（A ）.A 当电动机转速低于额定转速时，变压调速，属于恒转矩性质调速。

B 当电动机转速高于额定转速时，变压调速，属于恒功率性质调速.C 当电动机转速高于额定转速时，弱磁调速，属于恒转矩性质调速。

D 当电动机转速低于额定转速时，弱磁调速，属于恒功率性质调速。

4、在晶闸管反并联可逆调速系统中，βα=配合控制可以消除（ B ）。

A 静态环流B 直流平均环流C 瞬时脉动环流D 动态环流5、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 )。

A、调压C、调压调频B、调频D、调频与逆变6、下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是（C ）。

A、降电压调速B、变极对数调速C、变压变频调速D、转子串电阻调速7、在三相桥式反并联可逆调速电路和三相零式反并联可逆调速电路中,为了限制环流，需配置环流电抗器的数量分别是（D )。

A 1个和2个B 2个和1个C 2个和4个D 4个和2个8、交流异步电动机采用调压调速，从高速变到低速，其转差功率（D）.A不变B减小C增大 D 为09、异步电动机串级调速系统中,串级调速装置的容量（ A ）。

A 随调速范围的增大而增大B 随调速范围的增大而减小C 与调速范围无关D 与调速范围有关，但关系不确定U=常数）的变频调速系统中,在基频以下变频调速时进行定子10、在恒压频比控制（即1s电压补偿，其目的是（ C ）。

A 维持转速恒定B 维持定子全磁通恒定C 维持气隙磁通恒定D 维持转子全磁通恒定11、带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等,则调节器的输出为（A ）A、零；B、大于零的定值C、小于零的定值；D、保持原先的值不变12、无静差调速系统的PI调节器中P部份的作用是（D）A、消除稳态误差;B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应C、既消除稳态误差又加快动态响应;D、加快动态响应13、异步电动机变压变频调速时，采用( B ）控制方式,可获得一线性机械特性.A、U1／f1=常值；B、E g/f1=常值；C、E s/f1=常值；D、E r/f1=常值14、一般的间接变频器中,逆变器起（B ）作用。

运动控制系统复习资料《运动控制系统》复习资料一、填空题1. 运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。

2. 转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。

3. 生产机械常见的三种负载是恒转矩负载、恒功率负载和平方率负载。

4. 某直流调速系统电动机额定转速1430/min N n r =，额定速降115/min N n r ?=，当要求静差率30%s ≤时，允许的调速范围为5.3，若当要求静差率20%s ≤时，则调速范围为3.1，如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是 44.6% 。

5. 数字测速中，T 法测速适用于低速，M 法测速适用于高速。

二、单项选择题1．异步电动机变压变频调速系统属于如下哪种类型？（③ ）① 电磁功率回馈型；② 转差功率回馈型；③ 转差功率不变型；④ 转差功率消耗型2．如下几种变频调速方法中，哪种方法的异步机机机械特性是一条直线？（）①常数② 常数③ 常数④ 改变Us 3．以下哪种情况异步电动机定子不能产生旋转磁场？（③ ）① 三相对称绕组，通入三相对称正弦电流；② 两相对称绕组，通入两相对称正弦电流；③ 两相对称绕组，通入两相直流电流；④ 四相对称绕组，通入四相对称正弦电流4．如下各项中，哪项是三相异步电动机数学模型非线性的根源之一？（）①电动机的转速< 旋转磁场的转速；② 定子电压频率> 电动机的旋转频率；③ 定子绕组和转子绕组之间的互感是变量；④ 转差率在0—1之间5．三相异步电动机在三相轴系上数学模型的性质是（③ ）① 单输入、单输出系统；② 线性定常系统；③ 多变量、高阶、非线性、强耦合系统；④ 单输入、双输出系统6．异步电动机的数学模型从三相静止坐标系变换到两相静止坐标系后，电压方程的维数有何变化？=1r f E =1g f E =1s f U（③）①从6维降到2维；②从6维降到3维；③从6维降到4维；④从6维降到5维三、简答题1、转速电流双闭环调速系统应先设计哪个环？答：电流环、2、写出PI调节器的传递函数。

《运动控制》课程复习大纲王一开编第一部分：填空题+简答题1、PWM系统的几种工作状态。

（P129）分正向电动，反向制动，轻载电动三种状态■一般电动状态在一般电动状态中，始终为正值（其正方向示于图1-17a中）。

设ton为VT1的导通时间，则一个工作周期有两个工作阶段：在0 ≤t ≤ton期间，Ug1为正，VT1导通，Ug2为负，VT2关断。

此时，电源电压Us加到电枢两端，电流id 沿图中的回路1流通。

在ton ≤t ≤T 期间，Ug1和Ug2都改变极性，VT1关断，但VT2却不能立即导通，因为id沿回路2经二极管VD2续流，在VD2两端产生的压降给VT2施加反压，使它失去导通的可能。

因此，实际上是由VT1和VD2交替导通，虽然电路中多了一个功率开关器件，但并没有被用上。

■制动状态在制动状态中，id为负值，VT2就发挥作用了。

这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。

这时，先减小控制电压，使Ug1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压Ud降低。

但是，由于机电惯性，转速和反电动势E还来不及变化，因而造成E Ud 的局面，很快使电流id反向，VD2截止，VT2开始导通。

制动状态的一个周期分为两个工作阶段：在0 ≤t ≤ton 期间，VT2 关断，－id 沿回路4 经VD1 续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1 两端压降钳住VT1 使它不能导通。

在ton ≤t ≤T期间，Ug2 变正，于是VT2导通，反向电流id 沿回路3 流通，产生能耗制动作用。

因此，在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT1始终是关断的，此时的电压和电流波形示于图1-17c。

■轻载电动状态有一种特殊情况，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在关断后经续流时，还没有到达周期T ，电流已经衰减到零，此时，VT2因而两端电压也降为零，便提前导通了，使电流方向变动，产生局部时间的制动作用。

轻载电动状态，一个周期分成四个阶段：第1阶段，VD1续流，电流– id 沿回路4流通；第2阶段，VT1导通，电流id 沿回路1流通；第3阶段，VD2续流，电流id 沿回路2流通；第4阶段，VT2导通，电流– id 沿回路3流通。

1 运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。

（运动控制系统框图）2. 运动控制系统的控制对象为电动机，运动控制的目的是控制电动机的转速和转角，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。

因此，转矩控制是运动控制的根本问题。

第1章可控直流电源-电动机系统内容提要相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标1相控整流器-电动机调速系统原理2.晶闸管可控整流器的特点（1）晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。

（2）晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。

晶闸管可控整流器的不足之处晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。

晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。

在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变。

需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。

3.V-M系统机械特4.最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。

5.（1）直流脉宽变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类（2）简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统（3）有制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统（4）桥式可逆PWM变换器（5）双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点双极式控制方式的不足之处（6）直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题”。

（7）直流PWM调速系统的机械特性6..生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D来表示（D的表达式）当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时电动机转速的变化率，称为静差率s。

一、简答题：1、调节电动机转速的方法：（1）调节点数供电电压U（2）减弱励磁磁通Ф（3）改变电枢回路电阻R P72、调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速n max和最低转速n min之比P21静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落Δn N与理想空载转速n0之比P213、转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图：P26图a4、转速、电流反馈控制直流调速系统的动态过程分析：6各阶段（书上只有3个阶段，最好看课件）P635、转速调节器的作用：（1）转速调节器是调速系统的主导调器，它使转速n很快地跟随给定电压U n*变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差（2）对负载变化起阻抗作用（3）其输入限幅值决定电动机允许的最大电流电流调节器的作用：（1）作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压Ui*（即外环调节器的输出量）变化（2）对电网电压的波动起及时抗扰作用（3）在转速过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程（4）当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。

一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。

这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。

P656、桥式可逆PWM变换器电路P977、P153思考题5-58、双极式控制的桥式可逆PWM变换器优点：（1）电流一定连续；（2）可使电动机在四象限运行；（3）电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区；（4）低速平稳性好，系统的调速范围大；（5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。

双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时。

P989、怎样抑制环流？P10410、怎样消除环流？P10611、调压调速的优缺点？为什么变频时要同时保持调压？（自己找）P11512、电力电子变压变频器有：交-直-交PWM变频器、正弦波脉宽调制技术SPWM、电流跟踪PWM控制技术CFPWM、电压空间矢量PWM控制技术（磁链跟踪控制技术）SVPWM P128 13、转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统工作原理？（自己找）P14814、了解矢量控制原理？矢量控制系统和直接控制系统区别？（后者答案为199页的表格，其他答案自己找）P179答：通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

运动控制系统复习指导第一章绪论第二章转速反馈控制的直流调速系统2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm 。

2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率 01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。

相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。

采用降压调速。

当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。

如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R C e r p m ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S ns =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。

已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V•min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.18274.5/min N N n I R r ∆=⨯=⨯= (2) 0274.5274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。

《运动控制系统》复习指南第⼀章绪论1、运动控制系统的组成：电动机（控制对象）、功率放⼤与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。

2、直流电动机的稳态转速表达式：n=(U-IR)/(K eФ)由此可以得出三种直流电动机的调速⽅法：A. 调节电枢供电电压U：PWM斩控、移相相控B. 减弱励磁磁通Ф：弱磁控制C. 改变电枢回路电阻R第⼆章转速反馈控制的直流调速系统1、抑制电流脉动的措施：A．增加整流电路相数，或采⽤多重化技术B．设置电感量⾜够⼤的平波电抗器平波电抗器的电感量按低速轻载时保证电流连续的条件选择：L=XU2/I dmin(X的取值有三相桥式整流0.693、三相半波整流1.46、单相桥式全控整流2.87)，⼀般取I dmin=5%~10%I N 2、晶闸管触发和整流装置的放⼤系数Ks=ΔUd/ΔUc，当触发电路控制电压Uc的调节范围是0~10V时，对应的整流电压Ud的变化范围是0~220V时，取Ks=223、最⼤失控时间T smax=1/(mf)；平均失控时间T s=T smax/24、★晶闸管触发和整流装置的传递函数(近似成⼀个⼀阶惯性环节)：W s(s)≈K s/(1+T s s)Ts为平均失控时间；Ks为整流装置的放⼤系数5、稳态：是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态6、机械特性：平均转速与平均转矩(电流)的关系7、★PWM控制器与变换器的传递函数(近似成⼀个⼀阶惯性环节)：W s(s)≈K s/(1+T s s)Ts为PWM装置的延迟时间；Ks为PWM装置的放⼤系数8、“泵升电压”：对滤波电容⼀直充电，造成直流侧电压升⾼9、调速系统转速控制的3⼤要求：调速、稳速、加减速10、调速系统的2⼤稳态性能指标：调速范围、静差率A．调速范围D=n max/n min：电动机提供的最⾼转速与最低转速之⽐（⼀般取n max=n N）B．静差率s=100%Δn N/n0：负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落与理想空载转速之⽐（★调速系统的静差率应以最低速时所能达到的数值为准，因为额定速降相同，转速越低，静差率越⼤，如果最低速时的静差率都满⾜，则⾼速时必满⾜）11、调速范围D、静差率s、额定速降Δn N的关系：D=n N s/[Δn N(1-s)] s=DΔn N/(n N+DΔn N)12、转速反馈控制的直流调速系统的数学模型：A．静特性：闭环系统电动机转速与负载电流(转矩)之间的关系转速负反馈闭环直流调速系统静特性⽅程：n=K p K s U n*/[C e(1+K)]-RI d/[C e(1+K)]B．动态特性：动态过程是线性微分⽅程的解，解由两部分组成——动态响应、稳态解闭环传递函数：W cl(s)=(K p K s/C e)/[(T s s+1)(T m T l s2+T m s+1)+K p K sα/Ce]13、闭环静特性与开环系统机械特性⽐较：1，闭环系统的机械特性要硬得多；2，闭环系统的静差率要⼩得多；3，如果静差率⼀定，闭环系统⼤⼤地提⾼了调速范围14、反馈控制的3⼤基本特征：1，⽐例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统；2，反馈控制系统的作⽤是抵抗扰动、服从给定；3，系统精度依赖于给定和反馈检测的精度15、积分调节器P的传递函数（积分环节）：W I(s)=1/(τs) τ是积分时间常数16、⽆静差调速：积分控制可以在⽆静差的情况下保持恒速运⾏17、P、I调节器的根本区别：⽐例调节器P的输出只取决于输⼊偏差量的现状，⽽积分调节器I的输出则包含了输⼊偏差量的全部历史18、PI调节器的传递函数（PI环节）：W PI(s)=K p+1/(τs)=(K pτs+1)/(τs)K p=R1/R0τ=R0C1令τ1=K pτ则有 W PI(s)=K p(τ1s+1)/(τ1s)19、稳态误差：输⼊量与反馈量的差值，ΔU n(t)= U n*(t)- U n(t)20、有静差调速系统：0型系统对于阶跃给定输⼊稳态有差；⽆静差调速系统：Ⅰ型系统对于阶跃给定输⼊稳态⽆差21、微机数字控制系统的2⼤特点：信号的离散化、信号的数字化22、⾹农采样定理：如果模拟信号的最⾼频率为f max，只要按照采样频率f≥2f max进⾏采样，那么取出的样品序列就可以代表模拟信号23、数字测速⽅法的精度指标：分辨率——当引起记数值增量为1时，被测转速由n1变为n2，Q=n2-n1，Q越⼩，表明对转速变化检测越敏感，测速精度越⾼；测速误差率——转速实际值与测量值之差Δn与实际值n 之⽐，δ=100%Δn/n，其值越⼩，表明准确度越⾼24、旋转编码器的3⼤数字测速⽅法：M法（n=60M1/(ZT c)，适合于测⾼速）、T法（也称周期法，n=60/(ZT t)=60f0/(ZM2)），适合于测低速）、M/T法（⾼低速都有较强的分辨能⼒）25 数字PI调节器的2⼤算法：位置式、增量式第三章转速、电流反馈控制的直流调速系统26 转速调节器ASR的2种状态：(要使电流调节器ACR不能进⼊饱和状态)不饱和（n=U n*/α，I d=Ui*/β）、饱和（I d=I dm=U im*/β，退饱和条件是负载电流减⼩Idln0，ASR反向积分）27 双闭环直流调速系统起动过程的3⼤阶段：电流上升、恒流升速、转速调节（ASR对应3阶段——快速⼊饱和、饱和、退饱和）28 转速调节器ASR的作⽤：是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压Un*变化，稳态时可减⼩转速误差，采⽤PI调节器则⽆静差；对负载变化起抗扰作⽤；其输出限幅值决定电动机允许的最⼤电流29、电流调节器ACR的作⽤：使电流紧跟给定电压Ui*变化；对电⽹电压的波动起及时抗扰的作⽤；在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最⼤电流，从⽽加快动态过程；在电动机过载或堵转时，限制电枢电流的最⼤值，起到快速的⾃动保护作⽤30控制系统的动态性能指标包括：跟随性能指标（上升时间tr、超调量σ、峰值时间tp、调节时间ts）、抗扰性能指标（动态降落ΔC max、恢复时间tv）31 ★★★调节器⼯程设计：Ⅰ型电流环⼯程近似设计（例题3-1）、Ⅱ型转速环⼯程近似设计（例题3-2）第四章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统33 可逆调速系统：为了实现⽣产机械快速的减速、停车与正、反向运⾏等功能，在转速n和电磁转矩Te的坐标系上，四象限运⾏的功能，可实现正反转的调速系统34 动⼒润滑：在电动机停⽌时仍有⾼频微振电流，从⽽消除了正反向时的静磨擦死区35 直流PWM可逆调速系统转速反向的过度过程：36 泵升电压：由于⼆极管整流器的单相导电性，电能不可能通过整流器送回交流电⽹，只能向滤波电容充电，使得电容两端电压不断地升⾼37 环流：两组装置同时⼯作时，会产⽣不流过负载⽽直接在两组晶闸管之间流的短路电流38 转矩极性鉴别信号Ui*——采⽤Ui*作为逻辑控制环节的⼀个输⼊信号；零电流检测信号U i0——在Ui*改变极性后，还需要等到电流真正到零，再发出U i0第五章基于稳态模型的异步电动机调速系统39 基于稳态模型的异步电动机的2⼤调速⽅法：调压调速（保持电源频率f1为额定频率f1N，只改变定⼦电压Us的调速⽅法，当Фm随Us的降低⽽减⼩，属于弱磁调速）、变压变频调速（改变的是异步电动机的同步转速，在极对数n p⼀定时，同步转速n1随频率f1的变化）40 变压变频调速：n1=60f1/n p=60ω1/(2πn p)A．基频以下调速：f1下降，Фm不变，Id不变，采⽤恒压频⽐控制⽅式，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”⽅式B．基频以上调速：f1上升，保持U SN不变，Id不变，转速升⾼时，磁通减⼩，允许输出转矩也降低，但输出功率基本不变，属于“近似恒功率调速”⽅式41 变频器的分类：（按变流⽅式分）交-直-交变频器、交-交变频器42 脉冲宽度调制PWM的基本思想：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，宽度按⼀定规律变化的脉冲序列，⽤这样的⾼频脉冲序列代替输出电压43 正弦脉冲宽度调制技术的分类：电流跟踪PWM控制技术(CFPWM)、电压空间⽮量PWM控制技术(SVPWM)44 正弦波脉宽调制SPWM：以频率与期望输出电压波相同的正弦波作调制波，以频率⽐期望波⾼得多的等腰三⾓波作载波，当调制波与载波相交时，由他们的交点来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列45 电流跟踪控制技术CFPWM：他的精度与滞环宽度有关（当环宽2h选较⼤，开关频率低，电流失真较多，谐波分量⾼；当环宽选得⼩，电流跟踪性能就好，但开关频率就要增⼤），同时还受开关器件允许开关频率的制约（电流滞环跟踪控制⽅法精度⾼，响应快）46 磁链跟踪控制：把逆变器与交流电动机视为⼀体，以圆形旋转磁场为⽬标来控制逆变器的⼯作，磁链轨迹的控制是通过交替使⽤不同的电压空间⽮量来实现的，故⼜称“电压空间⽮量PWM控制”47 空间⽮量：交流电动机绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，考虑其所在绕组的空间位置48 磁链幅值ψs等于压频⽐u s/ω1，u s⽅向与磁链⽮量ψs正交，三相合成电压空间⽮量与参考点⽆关49 基本电压空间⽮量：⼀共8个，两个⽆效的空间⽮量，六个有效⼯作⽮量50 插⼊零⽮量：π/(3ω1)=Δt=Δt1+Δt0，当零⽮量作⽤时，定⼦磁链⽮量增量为0，表明定⼦磁链⽮量停留原来的状态不动，零⽮量的插⼊有效的解决了定⼦磁链⽮量幅值与旋转转速的⽭盾51 SVPWM的基本思想：平⾏四边形合成法则——相邻的两个有效⼯作⽮量合成期望的输出⽮量52 SVPWM的实现⽅法：零⽮量集中的实现⽅法、零⽮量分散的实现⽅法A．零⽮量集中：按照对称原则，将两个基本电压⽮量u1、u2的作⽤时间t1、t2平分为⼆后，安放在开关周期的⾸端和末端，把零⽮量的作⽤时间放在开关周期的中间，并以开关次数最少的原则选择零⽮量B．零⽮量分散：将零⽮量平均分为四份，在开关周期的⾸尾各放⼀份，在中间放两份，将两个基本电压⽮量u1、u2的作⽤时间t1、t2平分为⼆后，插在零⽮量间，按开关损耗最⼩的原则，⾸位选u0，中间选u7第六章基于动态模型的异步电动机调速系统53 异步电动机的动态模型的4⼤组成：磁链⽅程、转矩⽅程（代数⽅程）；电压⽅程、运动⽅程（微分⽅程）54 ★★★坐标变换的计算：(习题6-1)A．3/2变换：三相绕组ABC变换到两相绕组αβ的变换[1 -1/2 -1/2]C3/2=√(2/3) [0 √3/2 -√3/2]B．2/3变换：两相绕组αβ变换到三相绕组ABC的变换[1 0]C3/2=√(2/3) [-1/2 √3/2][-1/2 -√3/2]C．2s/2r变换：从静⽌两相正交坐标系α-β，变换到旋转正交坐标系d-q[cosυ sinυ]C2s/2r=[-sinυ cosυ]D．2r/2s变换：从旋转正交坐标系d-q，变换到静⽌两相正交坐标系α-β[cosυ -sinυ]C2r/2s=[sinυ cosυ]PS：⼤题⽅向——第⼀道，电流环或转速环设计，83页例题3-1，85页例题3-2第⼆道，坐标变换，202页习题6-1，6-2。

第1章绪论1.什么是运动控制? 电力传动又称电力拖动，是以电动机作为原动机驱动生产机械的系统的总称。

运动控制系统是将电能转变为机械能的装置，用以实现生产机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其它应用的要求。

2.运动控制系统的组成：现代运动控制技术是以电动机为控制对象，以计算机和其它电子装置为控制手段，以电力电子装置为弱电控制强电的纽带，以自动控制理论和信息处理理论为理论基础，以计算机数字仿真或计算机辅助设计为研究和开发的工具。

3.运动控制系统的基本运动方程式：第2章转速反馈控制的直流调速系统1.晶闸管-电动机（V-M ）系统的组成：纯滞后环节，一阶惯性环节。

2.V-M 系统的主要问题：由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况。

3.稳态性能指标：调速范围D 和静差率s 。

D =??(1-??)，额定速降??，D =????，s =????04.闭环控制系统的动态特性；静态特性、结构图？5.反馈控制规律和闭环调速系统的几个实际问题，积分控制规律和比例积分控制规律。

积分控制规律：t 0n cd 1tU U 比例积分控制规律：稳态精度高，动态响应快6.有静差、无静差的主要区别：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。

比例积分放大器的结构：PI 调节器7.数字测速方法：M 法测速、T 法测速、M/T 法测速。

8.电流截止负反馈的原理：采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

电流截止负反馈的实现方法：引入比较电压，构成电流截止负反馈环节9.脉宽调制：利用电力电子开关的导通与关断，将直流电压变成连续可变的电压，并通过控制脉冲宽度或周期达到变压变频的目的。

10.直流蓄电池供电的电流可反向的两象限直流斩波调速系统,已知:电源电压Us=300V,斩波器占空比为30%,电动机反电动势E=100V,在电机侧看,回路的总电阻R=1Ω。