当前位置：文档之家 › 浙大自动控制元件作业

浙大自动控制元件作业

  • 格式：doc
  • 大小：677.01 KB
  • 文档页数：15

第一章 直流伺服电动机

1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？

答：a：由Tem=CmΦIa 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。

b：由Tem =T0 +T2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T2)和空载转矩(T0)大小决定。

1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？

答：a：电磁转矩Tem =T0 +T2可见电磁转矩也不变。由Tem=CmΦIa知控制电流Ia 也不变

b：KeKtRaTemKeUan知Tem 不变可见Ua 转速升高理想空载转速变大导致转速n升高。

1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m。试问该电动机额定负载转矩是多少？

答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V

Ea=CeΦn, Ce=0.105Cm CmΦ=0.23836000.10590n105.0Ea

Tem =T0 +T2=CmΦIa→T2=CmΦIa-T0 =0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m

1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。

答：磁转矩Tem =T0 +T2可见T2 ↓电磁转矩也↓。由Tem=CmΦIa知控制电流Ia ↓

Ea= Ua- IaRa可见Ia ↓知Ea↑，由Ea=CeΦn 知Ea↑知n↑

第二章 直流测速发电机

2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻RL=3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。

Ea = Ua IaRa Ia=300050=0.0167A Ea=50

Ea =50+300050×180=53 空载Uo =Ea =53

第三章 步进电动机

3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。

答: 5相单5拍A→B→C→D→E→A

Θb=485360NZr3601.5°

TemA =-Tjmaxsin(Θe) TemB =-Tjmaxsin(Θe-52π) TemC =-Tjmaxsin(Θe-54π)

TemD =-Tjmaxsin(Θe-56π) TemE =-Tjmaxsin(Θe-58π)

5相双5拍AB→BC→CD→DE→EA→AB

Θb=485360NZr3601.5°

TemAB=-1.62Tjmaxsin(Θe-5π) TemBC=-1.62Tjmaxsin(Θe-53π)

TemCD =-1.62Tjmaxsin(Θe-π) TemDE=-1.62Tjmaxsin(Θe-57π)

TemEA =-1.62Tjmaxsin(Θe-59π)

5相10拍 A→AB→B→BC→C→CD→D→DE→E→EA→AB

Θb=4810360NZr3600.75°

AemToBBCBACDCDEDEEA5/3π5/4π AeemToBBCBACD2/π2/π4/3π1q2q3q3-10

3-10四相反应式步进电动机，转子有50个齿，试计算各种运行方式的步距角。并画出其单、双拍制的矩角特性曲线族。若单相通电时的最大静态转矩为0.1N·m，试计算各种运行方式的起动转矩；并判断转子上负载为0.08N·m时哪种运行方式可使步进电动机正常运行。

解a：四相单四拍步距角Θb=504360NZr360=1.8°， Θbe= 2π,如下图四相单四拍相邻2相矩角特性曲线交点q1转矩Temq1=TTjmaxsin4π=0.1×0.707=0.0707N·m＜0.08N·m

电机不能正常运行

b:四相双四拍步距角Θb=504360NZr360=1.8°,Θbe= 2π，Temq1= 1.414Tjmaxsin4π=1.414×0.0707=0.1N·m＞0.08N·m ，电机能正常运行

四相八拍步距角Θb=508360NZr360=0.9°,Θbe= 4π Temq1= 1.414Tjmaxsin4π=1.414×0.0707=0.1N·m＞0.08N·m ，电机能正常运行

第四章 旋转变压器

4-6用正余弦旋转变压器可以构成直角坐标系旋转θ角的变换，接线如图题图4-1，4-2所示（见书P119）。试分析其工作原理。

解：Uxs= Ussinθ, Uys = Uscosθ, Uxc= Uccosθ, Uyc = Ucsinθ,

∵ Ux= Uxs- Uxc，Uy= Uys +Uyc ，

∴Ux= Ussinθ-Uccosθ，Uy= Uscosθ+Ucsinθ，

如p点与坐标系uov相当于正余弦旋转变压器转子，当其顺时针旋转θ，坐标系顺uov时针旋转θ就会输出新的坐标（Ux 、Uy ）

4-8有一只旋变发送机XF和一只旋变变压器XB定子绕组对应联接作控制式运行，如题图4-3所示（见书P119），已知：图中的θ1=15°°，θ2=10°°，试求：

（1） 旋变变压器转子的输出绕组的协调位置XT；解:协调位置XT在转子逆时针旋转95°

（2） 失调角r。 r=-θ1- (90-θ2)=-95°负号表示逆时针

第五章 自整角机

5-4三台自整角机如题图5-1所示（见书P147）接线。中间一台为力矩式差动接收机，左右两台为力矩式发送机，试问：当左右边两台发送机分别转过θ2、θ1角度时，中间的接收机将转过的角度θ与θ2和θ1之间是什么关系？解：r=θ2－θ1 ,

θ2－θ1>0则顺时针转动

θ2－θ1=0则不动

θ2－θ1<0则逆时针转动

5-6某力矩式自整角机接线如题图5-3所示（见书P148）

（1） 画出接收机转子所受的转矩方向：解：收机转子所受的转矩方向是逆时针方向

（2） 画出接收机的协调位置；解：接收机转子逆时针旋转转角度：(15-35= -20°) /z120

（3） 求失调角。解：r=θ1－θ2=15° -35°=-20°

5-7对于题图5-4所示（见书P148）自整角测量线路，CX为自整角发送机，CT为自整角变压器，它们的转子的转角分别为θ1和θ2。画出三相绕组合成磁场轴线的位置，并写出输出电势的有效值Eo和转角θ1、θ2的关系式。

（1） 合成磁场轴线的位置：

2DBfx2D112Bft0124.44sin()EfW

f为激磁电源交变频率；W为自整角变压器输出绕组有效匝数；为自整角变压器的主磁通

6-8 交流伺服电动机的控制方法有几种？幅值控制转速变化的物理过程如何？

答: 控制方法：幅值控制、相位控制、幅相控制

幅值控制就是将励磁绕组加上恒定的额定励磁电压Ujc，并保持励磁电压和控制电压的相位差90°不变，改变控制电压的大小，以实现对伺服电动机转速的控制。

负载不变时，改变控制电压Uk ，如Uk↑ →a↑ 椭圆磁场越园，其转速n↑，反之相反

6-13什么是自转现象？为了消除自转现象，交流伺服电动机在单相供电时应具有怎样的机械特性？

答：控制信号消失后，电动机仍以某个转速稳定运行的现象，就是自转现象。

消除自转将转子电阻足够大，使单相供电时机械特性曲线位于二、四象限。

一、 多项选择：以下各题有一个或多个正确答案，请选择正确答案标号填于题后答案中。（20分）

1.电机和变压器中铁芯采用硅钢片迭压而成是为了（ ） B.增加导磁率

2.通常直流电机定子包括 A.电刷 D.激磁绕组

3.直流电机和感应式异步电机的转子铁芯采用（ ） D.软磁材料

4.一磁阻式步进电机正常运行时每步步距误差可达0.2度，若该电机正常运转100步，总的转角误差是（选出最明确的答案）D.小于等于0.2度

5.直流电机换向火花随以下情况增大 A.电枢电流增大 B.电机转速增大 C.电机负载转矩增大

D.电枢电压提高 E. 换向器表面变粗糙

6.一电源变压器原边空载电流随以下情况增大 B.变压器铁芯磁阻增加 D.变压器铁芯气隙增大

7.两相交流伺服电机转予绕组回路电阻选的较大是为了C.使电机机械特性具有良好的线性度 D.消除单相自转

8.直流电动机有以下工作状态A.电动机状态 C.发电机状态 D.反接制动状态E.能耗制动状态

9.选出正确项

A. 自整角机是测量角位移的元件

B. 感应同步器是测量电流的元件

C. 异步电机的换向器和电刷机构较直流电机简单

D. 力矩电机电枢（转子）长度与直径之比较小

E. 通常三相异步电动机堵转转矩小于最大转矩

F. 异步电动机输出最大功率出现在转子转速为同步转速时

G. 光电编码器（光栅）是一种位移测量元件

H. 直流电动机转子依靠定子旋转磁场旋转

I. 将输入三相电机的三相交流电源中任意两相对掉就可以改变该电机的转向 一、1（B） 2（A,D ） 3(D) 4(D) 5(A,B,C,D,E) 6(B,D)

7(C,D) 8(A,C,D,E) 9(B,E,F,H,J)

二、 简答题（30分）

1）推导直流电机机械特性，并根据该特性分析有几种调速方案？它们是什么？（10分）

2）一电源变压器原边为220V，50Hz交流，有三个副边绕组，其额定值分别为：副边一为8V，15A；副边二为12V，5A；副边三为24V，10A。

求该变压器原边的额定电流Ie=？ （5分）

3）画出直流电机的动态方框图？ （5分）

4）画出一个温度闭环自动控制系统原理方框图 （10分）

三、 计算分析题（25分）

1）一交流异步电机已知额定转速ne=1200(rpm),电源频率为f=50Hz，问这是几极电机？额定转差率Se=？ （5分）

2）一直流电机，额定电压Ua=220V,额定电流Ia=0.8A,额定转速n=3600（rpm）,电枢电阻Ra=50Ω，空载阻转矩T0=0.02N·M，求该电动机的额定负载转矩Te和理想空载转速n0？在上述情况下，输出转矩为1 N·m时转速n1=？(10分)

3）一四相磁阻式步进电机，转子齿数为Zr=50（齿），请计算出单拍制和双拍制的步距角θb1=？和θb2=？，并分别列出单相（或双）单拍制时，正、反向旋转要求的通电顺序和一个双拍制时的通电顺序。（10分）

四、 论述（25分）

1）论述三相异步电动机的调速方法（从方法、特点及控制性能等方面）（12分）

2）综述驱动直流电机的功率放大器（从类型、特点及选用等方面）（13分）

参考答案

二、1.aemaetUTnRCC，调电压。磁通，电阻。

合集下载

浙大远程自动控制元件离线作业答案

浙大远程自动控制元件离线作业答案

浙江大学远程教育学院

《自动控制元件》课程作业答案

第一章

习题1－1

由负载总转矩决定

习题1－2

稳态电磁转矩、控制电流（电枢电流）不变；转速升高。

习题1－3

80.5 mN·m

习题1－6

电枢电流减少；电磁转矩减少；转速升高。

第二章

习题2－4

空载输出电压 53 V；

输出电流 0.01667 A

第三章

习题3－8

2－2通电，步距角 1.5º；

2－3通电，步距角 0.75º

习题3－10

步距角 1.8º/0.9º

单双八拍运行时，起动转矩为 0.1N·m；步距角 0.9º

双四拍运行时，起动转矩为 0.1N·m；步距角 1.8º

单四拍运行时，起动转矩为 0.0707N·m；步距角 1.8º

第四章

习题4－6

cossinsinscxysxyUUUUUUco

习题4－8

（1）21

（2）5，负号表示逆时针。

第五章

习题5－4

21，

若21大于0，顺时针转；

21小于0，逆时针转；

21等于0，不转。

习题5－6

（1） 逆时针方向；

（2） 逆时针方向转过20°；

（3） 不做

（4） －20°（逆时针）

习题5－7

0124.44sin()EfW

f为激磁电源交变频率；W为自整角变压器输出绕组有效匝数；为自整角变压器的主磁通。

第六章

习题6－8

幅值控制、相位控制、幅相（复合）控制。

习题6－13

控制信号（电压）消失时，伺服电动机不能停转，这种现象称为自转现象。

见书中图6－28实线所示机械特性。

浙大 电路原理作业一(第一次作业) 答案

浙大 电路原理作业一(第一次作业) 答案

第一章

1-1 第一章 作业

1-1. 在题图1-1中,若电压源12SUV，电阻12R，试在图示参考方向下求支路电流I。

解：以电压源为参考方向，I=-1A

1-2. 求图1-2各支路中未知量的值。

解：

a R=（10-4）/2=3Ω

b U=10+2×2=14V

c U=14V

1-3. 在题图1-3a、b所规定的参考方向下，若电压U和电流I的代数值均为正，试分析两个网络实际发出还是吸收功率？

解：

a 吸收功率

b 发出功率

UsRI题图1-3 IIUUabR=?10V4V2A210VU=?2A10V2A2U=?abc题图1-2 题图1-1 第一章

1-2

1-4. 题图1-4是一个简化的晶体管电路，求电压放大倍数0/iUU，再求电源发出的功率和负载LR吸收的功率。

解：00iLIiLILUUIRkIRkRR

0LIiURkUR

电源iU发出的功率iiiPUI

负载LR吸收的功率0000IiIiPUIUkIkUI2LIiiRkUIR

1-5. 题图1-5所示电路中，电流源6SIA，电阻11R，22R，33R，46R，求电流0I。

解:R总=R1R2/(R1+R2)+R3R4/(R3+R4)=8/3。I0=1A

1-6. 题图1-6所示电路中，已知电流源SI发出功率为4W，试求电阻R的值。 题图1-5 第一章 1-3

解：

(2+R)×4/(4+2+R) + 2=4

R=2Ω

1-7. 题图1－7所示电路中，电压源分别为1E＝6V，2E=8V，R=7，试求电流I。

解：1214UEEV 1427UIAR

1-8. 在题图1－8所示电路中，已知电流源1SI＝2A，2SI＝1A，R=5，1R＝1，2R＝2，试求电流I、电压U为多少？

解：节点电流法得知：IS1=I－IS2

即I=2+1=3A

自动控制原理(大作业)

自动控制原理(大作业)

2016-2017学年第一学期期末考试《自动控制原理》大作业

线性离散系统的分析题（共100分）

1 试用部分分式法、幂级数法和反演积分法，求下列函数的z反变换：（10分）

(1) )2)(1(10)(zzzzE

(2) 211213)(zzzzE

2 试确定下列函数的终值：（10分）

(1) 211)1()(zTzzE

(2) )1.0)(8.0()(2zzzzE

3 设开环离散系统如图所示，试求开环脉冲传递函数G(Z)。 （10分）

第3题图

4 当zzzzzzC5.05.112)(2323时，计算系统前4个采样时刻c(0)，c(T)，c(2T)和c(3T)的响应。（10分）

5已知线性离散系统的闭环脉冲传递函数为2.01.0)(22zzzzz，试判断该系统是否稳定。（10分）

6 设有零阶保持器的离散系统如下图所示，试求：

（1）当采样周期T为1s和0.5s时，系统的临界开环增益Kc；

（2）当r(t)=1(t)，K=1，T分别为2s，4s时，系统的输出响应c(kT)。（15分）

第6题图 2016-2017学年第一学期期末考试《自动控制原理》大作业

7 试用部分分式法、幂级数法和反变换公式法求函数）1.0)(8.0()(2zzzzE的z反变换。（15分）

8 设下图所示各系统均采用单速同步采样，其采样周期为T。试求各采样系统的输出C(z)表示式。（20分）

第8题图

单片机 浙大版 作业答案(修正版)

单片机 浙大版 作业答案(修正版)

第一章作业

1、 把下列十进制数转换成二进制数和十六进制数

a) 135 b) 47.6875 c) 2002.10

解: a）用短除法，得135D=10000111B=87H

b）用短除法得到整数部分，47D= 101111B= 2F H

再求出小数部分，0.6875D=0.1011B=0.B H

因此最终结果为：47.6875D=10000111.1011B = 2F.B H

c）方法同上，得到结果为(保留五位小数)：

2002.10D=11111010010.00011B = 7D2.199 H

2、 把下列二进制数转换成十进制数和十六进制数

a) 11010110B b) 0.1011B c) 1011.1011B

解: a）每一位的值乘上它的权值，累加后得到结果：

11010110B = 214 D = D6 H （百度文库上之前版本的答案为136，是不对的）

b）方法同上，得到结果：

0.1011B =（2-1+2-3+2-4）= 0.6875 D = 0.B H

C）整数部分与小数部分分别转换后相加，得：

1011.1011B = 11.6875 D = B.B H

3、 把下列十六进制数转换成二进制数和十进制数

a) AAH b) ABC.DH c) 128.08H

解: a）AAH = 10101010B = 170D

b） 整数部分ABC H = 101010111100B = 2748D

小数部分0.D H = 0.1101B = 0.8125D

因此最后结果为：

ABC.D H = 101010111100.1101B = 2748.8125D

c） 整数部分128 H = 100101000B = 296D

小数部分0. 08 H = 0.00001B = 0.03125D

因此最后结果为：