电力拖动与运动控制系统习题1

《电力拖动自动控制系统》部分习题解答第一章1。

什么叫调速范围、静差率？它们之间有什么关系？怎样才能扩大调速范围？ 答:①调速范围——电动机在额定负载下调速时,允许的最高转速max n 与最低转速minn 之比叫做调速范围，用D 表示，即min max n nD =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N n ∆与理想空载转速0n 之比,称作静差率S ,即0N n nS ∆=③直流变压调速系统中调速范围、静差率和额定速降之间的关系为)1(s n s n D N N -∆=④采用闭环控制方式，使转速降落N n ∆能够大幅度下降，才能保证在静差率S 不变的前提下扩大调速范围.2。

某一调速系统，测得的最高转速特性为n 0max ＝1500 r/min ，带额定负载时的速降N n ∆＝15 r/min ，最低速特性为n 0min ＝100 r/min,额定速降不变，试问系统能达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少?解：已知N n ∆＝15 r/min,有n max ＝n 0max －N n ∆＝1500 r/min －15 r/min ＝1485 r/min n min ＝n 0min －N n ∆＝100 r/min －15 r/min ＝85 r/min 于是调速范围47.17851585minmax ===n n D静差率%15%10010015%100min0=⨯=⨯∆=n n s N答：系统能达到的调速范围是17。

47；允许的静差率是15％. 3。

为什么加负载后直流电动机的转速会降低，它的实质是什么?答：当负载电流增大后，电枢电阻上压降增大，使E 减小,导致转速n 必然下降.实质是电枢电阻的存在导致压降增大.4。

某调速系统的调速范围是1500 ～ 150 r/min,要求静差率为s ＝2％ ,那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100 r/min ，则闭环系统的开环放大系数应有多大？解：①已知101501500==D ,又)1(s n s n D N N -∆=06.3)02.01(1002.01500)1(N N =-⨯=-=∆s D s n n r/min也可以这样计算n n n n n s NNN ∆+∆=∆=min 0 min r/06.302.0102.01501min N =-⨯=-=∆s s n n ②因为 K1op cl +∆=∆n n所以 68.31106.31001K clop =-=-∆∆=n n答:要求静差率为s ＝2％时,系统允许的静态速降是3.06r/min ；如果开环系统的静态速降是100 r/min ，则闭环系统的开环放大系数应有31。

电力传动自动控制系统练习题(电力拖动部分)哈尔滨工业大学第1章 电力传动系统基础一、选择题1. 电力拖动系统运动方程式中的GD 2反映了（ ）。

A 旋转体的重量和直径平方的乘积，它没有任何物理意义B 系统机械惯性的一个整体物理量C 系统储能的大小，它不是一个整体物理量D 以上三种都对2. 恒功率负载的特点是（ ）。

A 负载转矩与转速的乘积为一常数B 负载转矩与转速成反比变化C 恒功率负载特性是一条双曲线D 以上都对3. 反抗性恒转矩负载特性是位于第（ ）象限的竖直线。

A 1、2B 1、3C 1、4D 2、44. 位能性恒转矩负载特性是位于第（ ）象限的竖直线。

A 1、2B 1、3C 1、4D 2、4二、填空题1. 电力拖动系统的电磁转矩和负载转矩分别用L em T T 、表示，当（ ）时系统处于加速运行状态，当（ ）时系统处于减速运行状态。

2. 选定电动机转速n 的方向为正，若电磁转矩0>em T ，则em T 的方向与n 的方向（ ），若负载转矩0>L T ，则L T 的方向与n 的方向（ ）。

3. 选定电动机转速n 的方向为正，若电磁转矩0<em T ，则em T 的方向与n 的方向（ ），若负载转矩0<L T ，则L T 的方向与n 的方向（ ）。

4. 生产机械的负载性质基本上可归纳为三大类，它们分别是( )、( )和（ ）。

5. 反抗性恒转矩负载是指负载转矩的大小恒定不变，其方向与转速的方向（ ），其负载转矩特性位于第（ ）象限。

6. 位能性恒转矩负载是指负载转矩的大小恒定不变，其方向与转速的方向（ ），其负载转矩特性位于第（ ）象限。

7. 电动机的运动方程式为：dt dn GD T T L em3752=-，式中，GD 2称为旋转系统的（ ），dtdn GD 3752称为系统的（ ）。

三、简答题1. 简述恒转矩负载特性、恒功率负载特性、泵与风机负载特性的特点。

“电力拖动控制系统”kewai 习题第一章习题1-1 某V-M 系统，电动机数据为：P nom =10kW ，U nom =220V ，I nom =55A ，n nom =1000r/min ，R a =0.1Ω。

若采用开环控制系统，且仅考虑电枢电阻引起的转速降。

1．要求s =10%，求系统调速范围。

2．要求调速范围D =2，则其允许的静差率s 为多少？3．若要求D =10，s =5%，则允许的转速降Δn nom 为多少？1-2 在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数变化时系统对其是否有抑制调节作用，为什么？1．放大器的放大系数K p 。

2．供电电网电压。

3．电枢电阻R a 。

4．电动机励磁电流。

5．电压反馈系数γ。

1-3 某调速系统的调速范围是150~1500r/min ，即D =10，要求静差率s =2%，此时系统允许的稳态速降是多少？如果开环系统的稳态速降是100r/min ，此时闭环系统的开环放大系数应有多大？1-4 在教材图1-23（P 19）所示的转速负反馈有静差系统中，当U n *不变时调整转速反馈电位计RP 2，使转速反馈系数α增大至原来的2倍。

试问电动机转速n 是升高还是下降？系统的稳态速降比原来增加还是减小？对系统稳定是有利还是不利？为什么？1-5 在带电流截止环节的转速负反馈系统中，如果截止比较电压发生变化，对系统的静特性有什么影响？如果电流反馈电阻R s 的大小发生变化，对静特性又有什么影响？1-6 某调速系统原理图如下：已知数据如下：电动机：P nom =30kW ，U nom =220V ，I nom =157.8A ，n nom =1000r/min ，R a =0.1Ω。

采用三相桥式整流电路，等效内阻R rec =0.3Ω，K s =40。

最大给定电压为U nm *=15V ，当主电路电流最大时，整定U im =10V 。

设计指标：D =50，s =10%，I dbl =1.5I nom ，I dcr =1.1I nom 。

专升本《电力拖动与控制系统》一、（共75题，共150分)1。

异步电动机在采用能耗制动时需要( ）。

(2分）A.转子回路串电阻B.定子回路串电阻C.把定子回路从电源断开,接制动电阻D。

定子回路通直流电流。

标准答案：D2。

三相桥式交叉连接可逆调速电路需要配置（）个限环流电抗器。

（2分)A.1B.2C.3D.4。

标准答案:B3。

闸管反并联可逆调速电路中采用配合控制可以消除( ). (2分）A.直流平均环流B.静态环流C。

瞬时脉动环流 D.动态环流.。

标准答案：A4。

为了检测直流电流信号，且与系统主电路隔离,常用的电流检测方法是( ）。

（2分）A。

串联采样电阻 B。

并联采样电阻C。

采用电流互感器 D.采用霍尔传感器。

标准答案:D5. 电流可反向的两象限直流PWM调速系统稳态工作时，当输出电压的平均值小于电机反电势时，电机工作在( ）象限。

（2分）A。

1 B。

2 C.3 D。

4.标准答案：B6。

直流斩波调速系统在回馈电流可控的回馈发电制动时，直流电动机的反电势( ）直流电源的电压。

（2分）A.大于B.等于 C。

小于。

标准答案：C7。

异步电动机串级调速系统，当调速范围较小时,一般采用的起动方法是（）. (2分）A.用串级调速装置起动 B。

定子降压起动。

标准答案：B8。

串级调速系统中，串级调速装置的容量（）. （2分）A.随调速范围D的增大而增加；B.随调速范围D的增大而减少；C。

与调速范围D无关..标准答案:A9。

绕线转子异步电动机的串级调速属于( )的调速方法。

(2分）A。

转差功率消耗型 B。

转差功率回馈型C.转差功率不变型.标准答案：B10。

永磁无刷直流电动机的调速系统中功率变换器的变频方式是（ )。

（2分）A.他控式变频 B。

自控式变频；C.矢量控制式变频。

标准答案：B11。

无刷直流电动机调速系统的位置检测器使用的是（ ) （2分)A.增量式位置检测器 B。

正余弦变压器.标准答案：A12. 永磁无刷直流电动机与永磁同步电动机结构非常相似，永磁无刷直流电动机的气隙磁密波形是（） (2分）A.近似方波 B。

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. 带电流截止负反馈的速度反馈调速系统是单闭环调速系统（√）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给定值Ug的大小。

（√）8.临界截止电流应大于电动机额定电流（√）。

9.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）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.电流滞环控制器的滞环宽度越窄，则开关频率越高（√）12.电压源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统中，I*R补值，保证 U/f=常数。

（√）。

偿环节的作用是适当提高US13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.在矢量控制系统中，通过转子磁链定向的目的是可以实现定子电流的转矩分量和励磁分量完全解耦。

（√）二．选择题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(B)越大 B. 越小 C. 不变 D.先大后小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(B) 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 (B)A.快速性B.稳定性C. 稳态误差小D.扰动小8．转速电环调速系统中电流调节器的英文缩写是 (A)A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR A.9. 当静差率相同，带P调节的转速反馈系统比开环系统的调速范围大（）倍。

A. KB. 1+KC. 2D. 110. 双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 (A)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 (C)A. 准时间最优控制B.饱和非线性控制 C．饱和线性控制 D．转速超调12. SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的 (A)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 (B)A．高阶 B．低阶 C．非线性 D．强耦合15. 比例微分的英文缩写是(B)A. PIB. PD C I D PID16. 调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准(C)A. 平均速度B. 最高速 C 最低速 D 理想空载速度17. 在理想空载转速下，带P调节的单闭环调速系统静差率为开环系统静差率的（）倍。

电⼒拖动运动控制系统平时作业答案第⼀章1、请画出运动控制系统及其组成的框图。

答：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，其框图如下：2、如果请你设计⼀辆电动滑板车，请问这个电动滑板车的构成？答：由刹车开关、电池电压取样、限流保护、驱动电路、直流有刷电机、霍尔调速⼿柄等===================================================================== 第⼆章1、请写出直流电动机的稳态转速公式，并分析转速与电枢电压的关系。

答：直流电机的稳态转速公式转速n=U-(IR+L*di/dt)/Kφ，I是电枢电流，R是电枢回路的电阻φ是励磁磁通，k是感应电动势常数所以从公式可以看出，要想对直流电机进⾏调速，⼀般的⽅法有两种：⼀种是对励磁磁通φ进⾏控制的励磁控制法，⼀种是对电枢电压U进⾏控制的电枢电压控制法。

2、什么是调速范围和静差率？调速范围、静态速降和最⼩静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满⾜给定的静差率也就容易多了”？3、某⼀直流调速系统，测得的最⾼转速特性为=1500 r/min, 最低转速特性为=150 r/min。

电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降 =15r/min，且在转速下额定速降如不变，试问系统能够达到的调速范围D是多少？系统允许的静差率s是多少？解：4、转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速，为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压⽐是否能够改变转速，为什么？如果测速发电机的励磁发⽣了变化，系统还有克服什么⼲扰的能⼒？答：1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征①只⽤⽐例放⼤器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。

②反馈控制系统的作⽤是：抵抗扰动，服从给定。

扰动性能是反馈控制系统最突出的特征之⼀。

③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。

2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作⽤。

电力拖动自动控制系统-运动控制系统思考题和课后习题答案(总30页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法各有哪些特点答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。

特点略。

2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。

答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。

三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么答：脉动直流电压。

2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。

其中直流PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。

因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或 60Hz）为一周），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。

2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压电路中是否还有电流为什么答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。

电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。

2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用如果二极管断路会产生什么后果答：为电动机提供续流通道。

若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。

电力拖动自动控制系统—运动控制系统第一章闭环控制的直流调速系统1－1 为什么P WM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少。

（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。

（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000 左右。

（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。

（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。

（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

1－2 试分析有制动通路的不可逆P WM 变换器进行制动时，两个V T 是如何工作的。

答：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，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E> Ud，很快使电流id 反向，VD2截止，在ton≤t ＜Ｔ时，Ug 2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3 流通，产生能耗制动作用。

在T ≤t ＜Ｔ+ ton 时，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。

在制动状态中，VT2和VT1轮流导通，而VT1始终是关断的。

在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1 关断后id经VD2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2 两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。

１－３调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？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 = nmaxnmin其中，nmax和nmin一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。

《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版习题答案 This manuscript was revised on November 28, 2020习题解答（供参考）习题二系统的调速范围是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：10000.020.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm 。

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） 2) 静差率 01515010%N s n n =∆==直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=Ω。

相控整流器内阻Rrec=Ω。

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 =-=-⨯= 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=Ω,Ce=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)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3) (1)]10000.050.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=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=。