电力拖动自动控制系统复习题大全复习课程

电力拖动复习题大题及答案1. 简述电力拖动系统的基本组成。

答：电力拖动系统主要由以下几部分组成：电源、控制器、电动机和负载。

电源提供电能，控制器负责调节电动机的运行状态，电动机将电能转换为机械能，驱动负载工作。

2. 解释什么是电机的额定功率、额定电压和额定电流。

答：电机的额定功率是指电机在额定工作条件下能够持续输出的最大功率。

额定电压是指电机正常工作时所需的电压。

额定电流是指电机在额定电压下工作时的电流。

3. 描述直流电动机和交流电动机在结构和工作原理上的主要区别。

答：直流电动机通常由定子、转子和换向器组成，其工作原理是利用直流电产生磁场，使转子在磁场中旋转。

而交流电动机则没有换向器，其工作原理是利用交流电产生的旋转磁场来驱动转子旋转。

4. 列举几种常见的电力拖动控制方式，并简述其特点。

答：常见的电力拖动控制方式包括：- 变压变速控制：通过改变电动机的供电电压来调节转速，适用于恒功率负载。

- 变频控制：通过改变电动机的供电频率来调节转速，适用于需要宽范围调速的场合。

- 变阻控制：通过改变电动机的电阻来调节转速，适用于小功率电动机。

5. 解释什么是电动机的起动电流和起动转矩，并讨论它们对电动机起动性能的影响。

答：起动电流是指电动机在起动瞬间的电流，通常远大于额定电流。

起动转矩是指电动机在起动时产生的转矩。

起动电流和起动转矩对电动机的起动性能有重要影响。

较大的起动电流可能导致供电系统过载，而较小的起动转矩可能导致电动机无法起动。

6. 讨论电力拖动系统在工业自动化中的应用及其优势。

答：电力拖动系统在工业自动化中的应用非常广泛，包括输送带、机器人、机床等。

其优势包括：- 高效率：电力拖动系统通常具有较高的能量转换效率。

- 高精度：通过精确的控制，可以实现对负载速度和位置的精确控制。

- 易于集成：电力拖动系统可以方便地与现代控制系统结合，实现自动化控制。

7. 简述电力拖动系统的维护和故障诊断的基本方法。

答：电力拖动系统的维护包括定期检查电机和控制器的状态，清洁和润滑运动部件。

一、选择题(每小题2分，2×10=20分1、在伯德图上，截止频率越高,则系统的(.A、稳定性越好B、快速性越好C、稳态精度越高2、在可逆运行系统当中,抑制瞬时脉动环流的措施为(。

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3、笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速,下列哪种方式控制性能最好(.A、恒Us/w1控制B、恒Eg/w1控制C、恒Er/w1控制4、α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程主要阶段是(.A、本组逆变阶段B、它组反接制动阶段C、它组逆变阶段5、α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程,本组逆变阶段的能量流向为（。

A、电网到电动机B、电动机到电网C、平波电抗器到电网6、逻辑控制无环流可逆系统中,下面不能作为逻辑控制环节输入信号的是（。

A、“零电流检测”信号U i0B、“转矩极性鉴别”信号U i*C、转速给定信号U n＊7、α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程，正组VF由整流状态进入本组逆变阶段时，反组VR的工作状态变化为（.A、待逆变状态变为待整流B、待逆变状态变为整流C、待逆变状态变为逆变8、采用准PI调节器的目的是(.A、提高系统增益B、减小高频干扰C、抑制运算放大器零点漂移9、在转速、电流双闭环调速系统带额定负载启动过程中,转速n达到峰值时，电枢电流值为（A、I d=0B、I d=I dLC、I d=I dm10、在转速、电流双闭环调速系统中,以下哪一项影响最大电流I dm的设计(.A、运算放大器B、稳压电源C、电动机允许的过载能力二、填空题(每小题2分，2×5=10分1、转速、电流双闭环直流调速系统中,电流调节器输出限幅的作用是。

2、直流调速系统的稳态性能指标有、。

3、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,ASR 的输出量取决于。

4、异步电动机的动态模型由电压方程、磁链方程、______和______组成.5、异步电动机动态数学模型的性质是一个______、______、强耦合的多变量系统。

《电力拖动自控系统》课程综合复习资料一、单选题1、转速、电流双闭环直流调速系统起动过程的转速调节阶段，两个调节器的工作状态为（）。

A、ASR、ACR均不饱和B、ASR、ACR均饱和C、ASR饱和、ACR不饱和D、ASR不饱和、ACR饱和答案：A2、某双闭环调速系统，ASR、ACR均采用近似PI调节器，发现下垂特性不够陡，应调节（）。

A、电流反馈系数B、转速反馈系数C、增大ACR的稳态放大系数D、增大ASR的稳态放大系数答案：C3、当系统的机械特性硬度一定时，如要求的静差率s越小，调速范围D（）。

A、越小B、越大C、不变D、可大可小答案：A4、转速、电流双闭环直流调速系统起动过程，恒流升速阶段，ASR的工作状态为（）。

A、不饱和B、饱和C、退饱和D、不能确定答案：B5、下面关于转速反馈控制的描述正确的是（）。

A、转速反馈控制系统是转速有静差的控制系统B、转速反馈控制系系统对控制回路中的所有扰动有抑制作用，转速的高低由给定信号决定C、转速控制精度与给定信号密切相关，与检测信号无关D、以上描述都不正确答案：D6、在采用有续流二极管的半控桥式整流电路对直流电动机供电的调速系统中，其主电路电流的检测应采用（）。

A、交流互感器B、直流互感器C、霍尔元件答案：B7、转速电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是（）。

A、ACRB、A VRC、ASRD、ATR答案：C8、直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时（）。

A、ACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动B、ACR抑制转矩波动，ASR抑制电压波动C、ACR放大转矩波动，ASR抑制电压波动D、ACR放大电网电压波动，ASR抑制转矩波动答案：A9、调速系统的静差率一般是指系统在（）时的静差率。

A、高速时B、低速时C、额定转速时答案：B10、无静差调速系统的调节原理是（）。

A、依靠偏差的积累B、依靠偏差对时间的积累C、依靠偏差对时间的记忆D、用偏差进行调节答案：B11、在晶闸管直流调速系统中，当整流器输入电压一定、触发延迟角一定时，平波电抗器电感量越大，电流连续段机械特性区域（）。

电力拖动自动控制系统复习题及答案一、基础题1、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。

2、带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调速系统，采用比例积分（PI）调节器的闭环调速系统是无静差的调速系统。

3、实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大，特别是为了避免零点飘移而采用准IP调节器。

4、对于调速系统，最重要的动态性能是抗扰性能，主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。

5、调速系统的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态指标则以动态跟随性能为主。

6、超调量的表达式为：δ＝(Cmax－C∞)/C∞×100％。

7、在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于恒转矩调速性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，属于恒功率调速。

8、当电动机由三相平衡正弦电压供电时，磁链幅值一定时，u S 的大小与电压角频率δ1 成正比，其方向则与磁链矢量正交。

9、调速系统的动态性能就是抵抗扰动的能力。

10、抗扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一。

11、转速反馈闭环调速系统的精度信赖于给定和反馈检测精度。

12、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。

13、在起动过程中转速调节器ASR经历了快速进入饱和、饱和、退饱和、三种情况。

14、自动控制系统的动态性能指标包括：跟随性能指标和扰动性能指标。

15、动态降落的表达式为：(△Cmax/Cb) ×100％。

16、基频以上变频调速属于恒功率调速。

17、异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

18、两种最基本的直流调速方式为：调压调速方式和弱磁调速方式。

19、在典型II型系统性能指标和参数的关系分析中，引入了h，h 是斜率为–20dB/dec的中频段的宽度，称作中频宽。

20、Ws*＋W =W1* 是转差频率控制系统突出的特点或优点。

21、异步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。

电力拖动自动控制系统运动控制系统-四版-复习题-考试题目直流调速系统判断: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。

<）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。

< ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。

< ）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。

< ）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。

<）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。

<）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。

< ）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。

<）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。

<）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。

<）二选择题1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，< ）。

1.运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。

2.V-M系统：晶闸管整流器—电动机调速系统；SPVWM：电压空间矢量PWM控制3.直流PWM调速系统：脉宽调整变换器—直流电动机调速系统；脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速4.泵升电压：当系统工作在逆变状态时，会对滤波电路中滤波电容进行充电，使电容两端电压升高5.静特性：表示闭环系统电动机转速与负载电流（转矩）间的稳态关系6.有静差调速系统：在比例控制调速系统中，存在扰动引起的稳态误差；7.无静差调速系统：对于积分控制和比例积分控制系统，由阶跃扰动引起的稳态误差为0；8.电流截止负反馈：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。

9.准时间最优控制：在设备物理上的允许条件下，实现最短时间的控制；10.双闭环调速系统：在电流、转速反馈控制系统中，从闭环结构上看，由电流环在里面构成的内环和由转速环在外面构成的外环，两个闭环构成的控制系统称作双闭环调速系统；11.可逆调速系统：可以实现电机正反转，具有四象限运行功能的调速系统称为可逆调速系统；12.环流的定义：采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流（1）静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。

瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。

（2）动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。

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。

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 』反馈。

1. 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 、零；B 、大于零的定值C 、小于零的定值；D 、保持原先的值不变2. 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3. 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 、Eg/f1=常值； C 、Es/f1 =常值；D 、Er/f 仁常值 4. 一般的间接变频器中，逆变器起（ B ）作用。

A 、调压；B 、调频；C 、调压与逆变；D 、调频与逆变5. 转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制（ C ）oA 、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6 •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 • PIDB • PIC . PD • PD7 •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，则静差率 （A ）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 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，改变占空比一一混合型 。

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A．PID B．PI C．P D．PD2．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．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消耗型的调速系统是A．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A．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A．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7．常用的数字滤波方法不包括A．算术平均值滤波B．中值滤波C．中值平均滤波D．几何平均值滤波8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括A.转速调节阶段B.电流上升阶段C.恒流升速阶段D.电流下降阶段11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是A．饱和非线性控制 B．转速超调C．准时间最优控制D．饱和线性控制12．下列交流异步电动机的调速方法中,应用最广的是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13．SPWM技术中,调制波是频率和期望波相同的A．正弦波 B．方波 C．等腰三角波 D．锯齿波14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是A．高阶B．低阶 C．非线性 D．强耦合15．在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是A．故障保护 B．PWM生成 C．电流调节 D．转速调节16．比例微分的英文缩写是A．PI B．PD C．VR D．PID17．调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准A．平均速度B．最高速C．最低速D．任意速度20．采用旋转编码器的数字测速方法不包括A．M法B．T法C．M/T法D．F法21．转速电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR22．下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中,错误的是A．只用比例放大器的反馈控制系统,其被调量仍是有静差的B．反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动C．反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定D．系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度23．笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速,恒控制方式控制性能最好24．SPWM技术中,载波是频率比期望波高得多的A．正弦波B．方波C．等腰三角波 D．锯齿波25．下列不属于交流异步电动机动态数学模型特点的是A．高阶B．线性C．非线性D．强耦合26．在微机数字控制系统的故障保护中断服务子程序中,工作程序正确的是A．显示故障原因并报警—分析判断故障—封锁PWM输出—系统复位B．显示故障原因并报警—封锁PWM输出—分析判断故障—系统复位C．封锁PWM输出—分析判断故障—显示故障原因并报警—系统复位D．分析判断故障—显示故障原因并报警—封锁PWM输出—系统复位27．正弦波脉宽调制的英文缩写是A．PID B．PWM C．SPWM D．PD 29．采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于A．无静差调速系统B．有静差调速系统C．双闭环调速系统D．交流调速系统30．异步电动机数学模型的组成不包括A．电压方程B．磁链方程C．转矩方程D．外部扰动二、填空题1．常用的可控直流电源有旋转交流机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器2．调速系统的稳态性能指标包括调速范围和静差率3．反馈控制系统的作用是：抵抗扰动,服从给定4．当电流连续时,改变控制角,V—M系统可以得到一组平行的机械特性曲线;5．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6．自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标7．电力牵引设备上最先进的可控直流电源是直流斩波器或脉宽调制变换器8．SPWM控制技术包括单极性控制和双极性控制两种方式;9．常见的转速检测装置有测速发电机、旋转编码器、电磁脉冲测速器.10．VVVF控制是指逆变器输出电压和频率可变的控制;12．电流截止负反馈的作用是限流13．负反馈的作用是抵制扰动14．静态环流可以分为直流平均环流和瞬时脉动环流15．自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标;16．PWM变换器可以通过调节电力电子开关来调节输出电压;18．PWM逆变器根据电源类型不同可以分为电压型和频率型20．转速单闭环直流控制系统可以通过引入电流环控制以提高系统动态性能;21．转速电流双闭环调速系统在启动过程中,转速调节器ASR将经历不饱和、饱和、退饱和三种情况;22．交流调速的基本类型中最好的一种节能省力型调速方案是变压变频调速24．无静差直流调速系统的实质是调节器包含比例积分环节;25．比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点,比例部分能迅速响应控制作用;28．电流调节器可以对电网电压的波动起及时抗扰的作用;2．双闭环调速系统中,在恒流升速阶段时,两个调节器的状态是A;AASR饱和、ACR不饱和 BACR饱和、ASR不饱和CASR和ACR都饱和 DACR和ASR都不饱和5．无静差调速系统中,调节器一般采用C调节器;A P调节器B PD调节器C PI调节器8．在速度负反馈单闭环调速系统中,当下列C参数变化时系统无调节能力;（A）放大器的放大倍数Kp B负载变化C转速反馈系数 D供电电网电压10.为了增加系统响应的快速性,我们应该在系统中引入 A 环节进行调节; A 比例 B 积分 C 微分6.PID控制器各环节的作用是什么答：PID控制器各环节的作用是：1比例环节P：成比例地反映控制系统的偏差信号,偏差一旦出现,控制器立即产生控制作用,以便减少偏差,保证系统的快速性;2积分环节I：主要用于消除静差,提高系统的控制精度和无差度;3微分环节D：反映偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号变得过大之前,在系统中引入一个早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间;三、名词解释题1．V—M系统晶闸管-电动机调速系统3. 静差率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的比4. ASR转速调节器5. 测速方法的分辨率衡量一种测速方法对被测转速变化的分辨能力6．PWM可逆脉冲宽度调制7．直接转矩控制利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩8. 调速范围电动机提供的最高转速与最低转速之比9. ACR电流调节器’;10. 测速误差率15．调节器的设计过程可以简化为哪两步1.选择调节器的结构2.选择调节器的参数1、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2、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3、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、Eg/f1=常值C、Es/f1=常值D、Er/f1=常值4、一般的间接变频器中,逆变器起 B 作用;A、调压B、调频C、调压与逆变D、调频与逆变5、转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制 C ;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、电机的定子电流三、简答题每小题10分,共40分1、调速范围和静差率的定义是什么答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围,用字母D表示,即： D=nmax/nmin;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所对应的转速降落ΔnN与理想空载转速n0之比,称作静差率s,即s=DnN/n0;2、简述恒压频比控制方式;答：绕组中的感应电动势是难以直接控制的,当电动势值较高时,可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降,而认为定子相电压 Us ≈ Eg,则得1 Us f =常值这是恒压频比的控制方式;但是,在低频时 Us 和 Eg 都较小,定子阻抗压降所占的份量就比较显著,不再能忽略;这时,需要人为地把电压 Us 抬高一些,以便近似地补偿定子压降;3、转速、电流双闭环调速系统稳态运行时,两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少为什么答：当两个调节器都不饱和时,它们的输入偏差电压和输出电压都是零,转速调节器ASR 的输出限幅电压Uim 决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm;4、单闭环调速系统的基本特征;答：1具有比例放大器的单闭环调速系统是有静差的;2闭环系统具有较强的抗干扰性能反馈闭环系统具有很好的抗扰性能,对于作用在被负反馈所包围的前向通道上的一切扰动都能有效地抑制;3闭环系统对给定信号和检测装置中的扰动无能为力;1、调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准;2、电流调节器可以对电网电压的波动起及时抗扰的作用;3、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动,服从给定;4、双闭环直流调速系统的起动过程包括：①转速调节阶段；②电流上升阶段；③恒流升速阶段;5、交流异步电动机动态数学模型特点有高阶、非线性、强耦合;6、常见的可控直流电源有旋转交流机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器;7、PWM变换器可以通过调节电力电子开关来调节输出电压;8、转速、电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是ASR;二、选择题每小题2分,共20分1、异步电动机数学模型的组成不包括D ;A、电压方程B、磁链方程C、转矩方程D、外部扰动2、控制系统能够正常运行的首要条件是 B ;A、抗扰性B、稳定性C、快速性D、准确性3、SPWM技术中,载波是频率比期望波高得多的C ;A、正弦波B、方波C、等腰三角波D、锯齿波4、常用的数字滤波方法不包括D ;A、算术平均值滤波B、中值滤波C、中值平均滤波D、几何平均值滤波5、在电机调速控制系统中,系统无法抑制B的扰动;A、电网电压B、电机励磁电压变化C、给定电源变化D、运算放大器参数变化6、在速度负反馈单闭环调速系统中,当下列 C参数变化时系统无调节能力;A、放大器的放大倍数K PB、负载变化C、转速反馈系数D、供电电网电压7、采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于 A ;A、无静差调速系统B、有静差调速系统C、双闭环调速系统D、交流调速系统8、双闭环调速系统在稳定运行时,控制电压U ct的大小取决于 C ;A、IdlB、nC、n和IdlD、α和β9、下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是D ;A、饱和非线性控制B、转速超调C、准时间最优控制D、饱和线性控制10、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B、调频C、调压调频D、调频与逆变三、判断题每小题2分,共10分1、调速范围是指电动机提供的最低转速与最高转速之比; ×2、在无静态调速系统中的PI调节器中,P 部分的作用是加快动态响应; √3、微机数字调速系统中,采样频率应小于信号最高频率的2倍; ×4、当闭环系统开环放大系数大于系统的临界放大系数时,系统将不稳定; √5、正弦波脉宽调制的英文缩写是PWM; ×四、简答题每小题5分,共20分1、在电力拖动及其自动控制系统这门课程中如何对其定义其基本任务是什么答：在电力拖动及其自动控制系统这门课程中对其定义如下：具有自动控制和调节工作机械的速度或位移的电力拖动系统称为“电力拖动自动控制系统”,或者“运动自动控制系统”;其基本任务是通过控制和调节电动机的旋转速度或转角来实现工作机械对速度或位移的要求;2、ACR的是什么的英文缩写调节器的设计过程可以简化为哪两步答：ACR的是电流调节器的英文缩写;两步：①选择调节器的结构；②选择调节器的参数;3、PID控制器中的P、I、D分别代表什么环节并说明I环节的作用;答：PID控制器中的P、I、D分别代表比例环节、积分环节、微分环节;其中I环节的作用是消除静差,提高系统的控制精度和无差度;4、简述泵升电压产生的原因及其抑制措施;答：泵升电压产生的原因：采用二极管整流获得直流电源时,电机制动时不能回馈电能,只好对滤波电容充电,使电容两端电压升高,产生泵升电压;泵升电压抑制措施：电容器吸收动能；镇流电阻消耗动能；并接逆变器;五、计算题每小题15分,共30分1、15分有一V-M系统：电动机P nom=2.5kw,U n=220V,I n=15A,n n=1500r/min,R S=2Ω,R rec=1Ω,K S=30,要求调速范围D=20,静差率s=20%;求：1计算开环系统的速降和允许的静态速降；2采用转速负反馈,当给定电压为20V、转速为1000r/min时,计算放大器的放大倍数;解：1开环系统的速降为允许的静态速降为,2计算放大器的放大倍数,,2、15分有一转速负反馈单闭环V-M有静差直流调速系统,其系统稳态结构框图如下图所示,试利用此图推导其静特性方程;解：电压比较环节：,放大器：,电力电子变换器：调速系统开环机械特性： , 测速反馈环节：,削去中间变量的静特性方程：2-1 在转速、电流双闭环调速系统中,若要改变电动机的转速,应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数Kn行不行改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行改变转速反馈系数α行不行若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的哪些参数答：①在转速、电流双闭环调速系统中,若要改变电动机的转速,应调节的参数有：转速给定电压U n,因为转速反馈系统的转速输出服从给定;②改变转速调节器的放大倍数Kn,只是加快过渡过程,但转速调节器的放大倍数Kn的影响在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统有调节和抑制能力;因此,不能通过改变转速调节器的放大倍数Kn,来改变转速③改变改变电力电子变换器的放大倍数Ks,只是加快过渡过程,但转电力电子变换器的放大倍数Ks的影响在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统有调节和抑制能力;因此,不能通过改变电力电子变换器的放大倍数Ks,来改变转速④改变转速反馈系数α,能改变转速;转速反馈系数α的影响不在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统没有调节和抑制能力;因此,可以通过改变转速反馈系数α来改变转速,但在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行最终的转速还是服从给定;⑤若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的参数有：转速的给定U n、转速调节器的放大倍数Kn、转速调节器的限幅值、转速反馈系数α等,因为它们都在电流环之外;2-2 在转速、电流双闭环调速系统稳态运行时,两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少为什么答：在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时,转速调节器退饱和,PI的作用使得转速调节器的输入偏差电压为0,转速调节器的输出电压由于维持在U im n;在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时,电流调节器不饱和,PI的作用使得电流调节器的输入偏差电压为0,形成一个电流随动子系统,力图使I d尽快跟随其给定U i. 电流调节器的输出电压U C又后面的环节决定;2-3 在转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是PI调节器,而是P调节器,对系统的静、动态性能将会产生什么影响答：在转速、电流双闭环调速系统中,转速调节器采用P调节器,整个系统成为一个有静差的系统;转速调节器不饱和,一直处于主导地位；电流调节器不饱和,形成一个电流随动子系统,无法形成在最大电流下在最短时间内使速度上升/下降最快,动态响应较慢;2-4 试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统：①调速系统的静态性能；②动态限流性能；③启动的快速性④抗负载扰动的性能；⑤抗电源波动的性能答：①调速系统的静态性能:在转速、电流双闭环调速系统中,转速调节器采用PI调节器,整个系统成为一个无静差的系统;带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,转速调节器采用PI调节器,整个系统成为一个无静差的系统;② 动态限流性能:在转速、电流双闭环调速系统中,电流调节器采用PI 调节器,将电流限制在I dm 内;带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,将电流限制在I dcr-I dbl 内;③ 启动的快速性:在转速、电流双闭环调速系统在启动/制动过程中,转速调节器饱和,电流调节器在最大电流I dm 附近进行PI 调节,时间最短,提高了启动/制动的快速性;带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,在启动/制动过程中,当电流大于截止电流I dcr 时,电流调节器起作用,并不是在最大电流附近进行调节,启动/制动的快速性较差;④ 抗负载扰动的性能：在转速、电流双闭环调速系统中,负载扰动在转速外环中,负载扰动作用在电流环之后,因此只能靠转速调节器ASR 来产生抗负载扰动的作用;在设计ASR 时,应要求有较好的抗扰性能指标;带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,负载扰动立即引起电流变化,当电流大于截止电流I dcr 时,电流调节器起作用,可以进行调节;⑤ 抗电源波动的性能在转速、电流双闭环调速系统中,由于增设了电流内环,电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节,不必等它影响到转速以后才能反馈回来,抗电源波动的性能大有改善;在电流截止环节的转速单闭环调速系统中,电网电压扰动的作用点离被调量较远,调节作用受到多个环节的延滞,因此单闭环调速系统抵抗电源电压扰动的性能要差一些;2-5 在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器均采用PI 调节器;当系统带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,当系统重新进入稳定运行时电流调节器的输入偏差信号∆U i 是否为零答：在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器均采用PI 调节器;当系统带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,转速调节器反馈电压突变为为0,转速调节器输入偏差突变为最大,转速调节器PI 调节器饱和,转速开环,系统变为电流单闭环调节;转速调节器的输出突变为正极限值U im ,电流调节器的输入偏差变大,电流调节器为PI 调节器作用,直至进入新的稳定状态,电流无静差;当重新进入稳定运行时,电流调节器PI 调节器的输入偏差信号∆U i 为零;2-6 在转速、电流双闭环调速系统中,给定信号U n 未变,增加转速反馈系数α,系统稳定后转速反馈电压U n 是增加、减小还是不变答：在转速、电流双闭环调速系统中,给定信号U n 未变,增加转速反馈系数α,转速调节器反馈电压增加,转速调节器输入偏差变大,转速调节器输出变大即电流调节器给定变大,电流调节器输入偏差变大,电流调节器输出变大即电机电流变大,进入重新调节阶段;系统稳定后,转速、电流无静差;转速调节器输入偏差为0,转速反馈电压U n 等于转速给定信号U n ,不变;2-7 在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器均采用PI 调节器;已知电动机参数为：P N ＝3.7KW,U N ＝220V,I N =20A,n N =1000r ／min,电枢绕组总电阻R a ＝1. 5Ω,U nm =U im ＝U cm =8V,电枢回路最大电流I dm =40A, 电力电子变换器的放大倍数Ks=40,试求:① 电流反馈系数β和转速反馈系数α② 当电动机在最高转速发生堵转时的U d0、U I 、U i 、U c 值.解：① 稳态运行时,转速调节器不饱和,输入偏差为0,α=n U n *=N nm n U *8/1500=0.0056稳态运行时,电流调节器不饱和,输入偏差为0,β=n U i *=dm im i U *=8/40=0.2② 当电动机在最高转速发生堵转时, 电枢回路最大电流I dm =40A,电流调节器反馈电压最大U im =8V,电流调节器输入偏差最大大,电流调节器饱和, 输出最大U cm =8V, 电流开环.经过电力电子变换器后的U d0= KsU c =408=320V.,电机转速很小;几乎为0, 转速反馈电压很小, 转速调节器输入偏差很大, 转速调节器饱和,转速开环,转速调节器输出U im ＝8V.2-8 在转速、电流双闭环调速系统中,ASR 、ACR 两个调节器均采用PI 调节器;当ASR 的输出达到U im =8V 时,主电路电流达到最大电流80A,当负载电流由40A 增加到70A,试问：① U I 如何变化 ② U c 如何变化 ③ U c 值.由哪些条件决定答: ① 在转速、电流双闭环调速系统中,ASR 、ACR 两个调节器均采用PI 调节器;当ASR 的输出达到U im =8V 时,ASR 饱和不起作用; 主电路电流达到最大电流80A,电流调节器的给定电压U i =U im =8V 最大保持不变,② 当负载电流由40A 增加到70A,电流调节器反馈电压U i 增加, 电流调节器的输入偏差电压减小, 电流调节器的输出电压U c 减小.③ U c 值.由: 电流调节器的输入偏差电压电流调节器的给定电压U i -电流调节器反馈电压、条电流调节器的比例放大系数、电流调节器积分时间常数以及电机的运行状态等条件决定;2-9 在转速、电流双闭环调速系统中,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种原因使电动机励磁电源突然下降一半,系统工作情况会如何变化 写出U d0、U i 、U c 、I d 、n 在系统重新进入稳定后的表达式;答: 在转速、电流双闭环调速系统中,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种原因使电动机励磁电源突然下降一半,电机的电磁转矩减小为原来的一半,转速下降,转速调节器反馈电压U n 减小, 转速调节器的输入偏差电压增大, 转速调节器的输出电压即电流调节器的给定电压U i 增大. 电流调节器的输出电压U c 增大,转速上升,达到新的稳定;在系统重新进入稳定后U d0=U i =U c =I d =n=2-10 某反馈控制系统已校正成典型Ⅰ型系统;已知时间常数T=0.1S,要求阶跃响应超调量σ≤10%① 求系统的开环增益； ② 计算过渡过程时间t s 和上升时间t r③ 画出开环对数特性;如要求上升时间t r <0.25s, 则K= ,σ=解：① 典型Ⅰ型系统WS=)1(+TS S K T=0.1S 阶跃响应超调量σ≤10% 当w c < 1/T 时,的幅频特性以–20dB/dec 斜率穿越零分贝线,系统有较好的稳定性;系统的开环增益K=w c 截止频率 KT=0.5 K=5②过渡过程时间t s =nξω3=6T=0.6S 上升时间t r=)arccos (122ξπξξ--T 取ξ=0.707③ 上升时间t r <0.25s =)arccos (122ξπξξ--Tξ=w n=ξT 21=则K=w c=w n2124]214ξξ-+ σ=%100)1/(2⨯--ξξπe = 2-11 有一个系统,其控制对象的传递函数为W obj S=11+TS k =101.010+S ,要求设计一个无静差系统,在阶跃输入下系统超调量σ≤5%按线性系统考虑,试决定调节器的结构,并选择其参数;解: 要求设计一个无静差系统, 调节器结构选用I 调节器,W I S=S k I,W I S W obj S= )101.0(10+S S K I 为典型Ⅰ型系统. 查典型Ⅰ型系统阶跃输入跟随性能指标表可知超调量σ≤ 5%, K T =0.5 K=50 K I =52-12 有一个系统,其控制对象的传递函数为W obj S=)1(1+TS S k =)102.0(10+S S ,要求校正为典型Ⅱ型系统, 在阶跃输入下系统超调量σ≤25%按线性系统考虑,试决定调节器的结构,并选择其参数;解: 要求校正为典型Ⅱ型系统,调节器结构选用PI 调节器,W PI S=S S k PI 11)1(ττ+, τ1=hT=70.02=0.14S W PI S W obj S= )102.0()118.0(2.512++S S S 为典型Ⅱ型系统. 查典型Ⅱ型系统阶跃输入跟随性能指标表可知超调量σ≤30%, h=72-13 调节对象的传递函数为W obj S=)102.0)(125.0(18++S S ,要求分别校正成典型Ⅰ型系统和典型Ⅱ型系统, 求调节器的结构和参数;解:① 要求校正为典型Ⅰ型系统,调节器结构选用PI 调节器,W PI S=S S k PI 11)1(ττ+, τ1=T1=0.25S。