电气传动自动控制系统模拟题及答案

电气传动自动控制系统模拟题及答案模拟试卷1：一、填空（共10分，每题2分）1. 常用的可控直流电源有旋转变流机组、、直流斩波器三种类型。

2. 晶闸管触发与整流装置的近似传递函数是。

3. 采用比例调节器的直流调速系统，考虑相同理想空载转速的情况，闭环静差率s cl与开环静差率s op的关系是s cl＝。

4. 一般来说，调速系统的动态指标以性能为主，而随动系统的动态指标以跟随性能为主。

5. 对于典型I型系统，开环放大倍数K越大，截止频率就越，系统响应就越，稳定性就越。

二、选择题（共10分，每题2分）1. 晶闸管整流器的失控时间和 有关。

（A）整流器内阻 （B）晶闸管电流 （C）输入电压幅值 （D）脉波数2. 试给出PI调节器的传递函数，并绘出用运算放大器的实现电路。

从频域特征上判断一个调速控制系统的性能（A）截止频率高，响应就慢 （B）高频衰减快，抗干扰能力不强（C）低频段增益高，稳态精度 （D）中频段越窄，稳定性越好3. 电压负反馈的调速系统不能抑制 扰动。

（A）电网电压波动（B）调节器放大倍数变化（C）晶闸管内阻变化（D）负载波动4. 直流双闭环调速系统中通过变化就可以调整最大负载电流。

（A）速度给定 （B）电网电压（C）电流调节器限幅 （D）速度调节器限幅5. 典型I型系统可以无静差地跟踪信号（A）斜坡信号 （B）阶跃信号 （C）加速度信号 （D）锯齿波信号三、简答题（共40分，每题5分）1. 试给出典型I型传递函数，并绘出其Bode图。

2. 在直流双闭环调速系统中，速度调节器有哪些作用？3. 调速系统的精度主要取决于哪些因素？4. 试绘出直流电动机的单闭环调速系统的静态结构图，结合该图说明闭环系统可以抑制哪些扰动。

5. 试绘出直流电机调压调速的机械特性和静特性。

6. 高频段小惯性环节如何近似处理？其近似条件是什么？7. 常见的交流调速方法有哪些？各有何特点？8. 试给出转速电流双闭环直流调速系统在稳态工作时的速度调节器和电流调节器输入和输出值。

四、 论述题（共20分，每题10分）1. 试绘出双闭环直流电机调速系统的动态结构图，并绘图说明电机的起动过程。

2．一个被控对象的传递函数是12(1)(1)K T s T s ++，其中T 1>T 2，试分析要将其校正成典型I 型系统，如何选择调节器的结构和参数。

五、 计算题（共20分）1. 某直流调速系统电动机额定转速为1000rpm ，额定速降 Δn = 100r/min ，当要求静差率10%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？参考答案一、1. 晶闸管可控整流器2. s s s ()1K W s T s≈+ 3. 1opS K +4. 抗扰5. 高，快，差二、1. （D ）2. （C ）3. （D ）4. （D ）5. （B ）三、1. 答：s ()(1)K W s s Ts =+2. 答：转速调节器的作用:(1)转速调节器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)对负载变化起抗扰作用。

(3)输出限幅值决定电机允许的最大电流。

3. 答：调速系统的精度主要取决于：（1）给定电源的精度；（2）反馈器件的精度；（3）调节器的结构。

4. 答：该闭环系统可以抑制：电网电压的波动、负载的变化、励磁电流的波动、调节器参数的波动。

5. 答：6. 答：高频段多个小惯性环节可以等效为一个小惯性环节。

1)(1)1)(1(13232++≈++s T T s T s T 32c 31T T ≤ω7. 答：常见的交流调速方法有(1)降电压调速；(2)转差离合器调速；(3)转子串电阻调速；(4)绕线电机串级调速或双馈电机调速；(5)变极对数调速；(6)变压变频调速等等。

从转差功率的分类来看，属于转差功率消耗型的有（1）、（2）、（3）；属于转差功率不变型的有（5）、（6）；属于转差功率馈送型的有（4）。

8. 答：转速电流双闭环直流调速系统在稳态工作时的速度调节器和电流调节器输入和输出值分别为：在稳态工作点上，（1）转速 n 是由给定电压U *n 决定的；（2）ASR 的输出量U *i 是由负载电流 I dL 决定的；（3） 控制电压 U c 的大小则同时取决于 n 和 I d ，或者说，同时取决于U *n 和 I dL 。

四、1.双闭环直流调速系统的起动过程分为三个阶段：(1) 电流上升阶段：由于转速变化慢，转速调节器很快饱和――饱和时转速环相当于开环，ASR 输出限幅值 。

(2) 转速上升阶段：电机在最大电流下以恒加速度升速。

(3) 转速调整阶段：当电机转速上升到 >给定转速时，ASR 退饱和。

2. 对于双惯性对象12(1)(1)K T s T s ++，要将其校正成典型I 型系统，调节器的结构应该选择为PI ，传递函数为：s s K 11pi )1(ττ+，其中，调节器的参数应该选择：11T =τ五、解：（1）根据D 与s 的关系(1)N N n s D n s =Δ−，当s=0.1，10000.110000.1 1.11100(10.1)1000.9D ××===×−× （2）如果s=0.2，10000.210000.2 2.5100(10.2)1000.8D ××===×−× （3）如果D=10，100010100(1)0.5ss s ×=×−=模拟试卷2：一、 填空（共10分，每题2分）1. 大惯性环节________________1(1)Ts ≈+, 其近似条件 。

2. 采用比例调节器的直流调速系统，在同样负载扰动下，闭环速度降落与开环速度降落的关系是Δn cl ＝ 。

3. 晶闸管－电动机反并联可逆调速系统当电机处于反向制动状态时，正组处于 状态。

4. 晶闸管－电动机反并联可逆调速系统当处于正向制动状态时，位于机械特性的第 象限。

5. 交流异步电动机调压调速拖动恒转矩负载，转速越低，转差功率消耗 。

二、 选择题（共10分，每题2分）1．在电压负反馈、电流正反馈调速系统中，电流环起 作用。

（A ）调节电枢电流 （B ）补偿负载的扰动（C ）调节电枢电压 （D ）调节电机速度2. 速度电流双闭环系统在恒流升速阶段（A）电流调节器限幅 （B）电流调节器未限幅（C）速度调节器限幅 （D）速度调节器未限幅3. 速度电流双闭环系统在速度调节阶段（A）电流调节器限幅 （B）电流调节器未限幅（C）速度调节器限幅 （D）速度调节器未限幅4. 典型II 型系统可以只能有静差地跟踪 信号（多重选择）（A）斜坡信号 （B）阶跃信号 （C）加速度信号 （D）常值输入信号5. 属于转差功率消耗型的调速方法有： （多重选择）（A ）降压调速 （B ）变极调速 （C ）转子串电阻调速 （D ）同步电机调速 （E ）转差离合器调速 （F ）变压变频 (G) 绕线转子电机串级调速三、 简答题（共40分，每题5分）1. 试给出典型II 系统的传递函数，并绘出其Bode 图。

2. 在直流双闭环调速系统中，电流调节器有哪些作用？3. 在PWM 调速系统中的泵升电压是什么含义？如何抑制？4. 绘出直流电机开环机械特性和闭环静特性，说明二者的关系。

并解释为什么速度闭环后可以降低稳态速度降落。

5. 绘出带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的稳态结构图。

6. 采用Bode 图设计控制系统时，对不同的频段有何要求。

7. 试给出积分调节器的传递函数，绘出用运算放大器的实现电路，并绘出其Bode 图。

8. 高频段小惯性环节如何近似处理？其近似条件是什么？四、 论述题（共20分，每题10分）1. 试绘出转速电流双闭环直流调速系统的动态结构图。

2．一个被控对象的传递函数是(1)K s T s +，试分析要将其校正成典型II 型系统，如何选择调节器的结构和参数。

五、 计算题（共20分）1. 某直流调速系统电动机额定转速为1000rpm ，额定速降 Δn = 150r/min ，当要求静差率20%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率10%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？参考答案一、 1.1Ts ， 3c T ω≥ 2. 1opn K Δ+3. 逆变4.四5. 大二、1.（B）2．（B）、（C）3．（B）、（D）4.（A）、（B）、（D）5.（A）、(C)、（E）三、 1. 答：)1()1()(2++=Ts s s K s W τ2.答：在直流双闭环调速系统中，电流调节器的作用有：(1)作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（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的作用。

(3)在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。

(4)当电机过载甚至堵转时，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。

3. 答：在PWM 调速系统中的主回路中，当电机制动时吸收系统的动能，由于直流电源由二极管整流器供电，不能回馈能量，只能对滤波电容充电，造成电容两端电压的升高，这叫泵升电压。

通过接通镇流电阻，可以消耗掉部分动能，避免电容电压的升高。

4.答从图可以看出，闭环静特性是由无数条机械特性组成的。

当系统速度闭环后，如果负载增加，造成速度的降低。

速度的偏差就变大，速度调节器的输出就增加，晶闸管整流装置的输出电压就升高，从而减少了速度的降低。

5. 答6.答(1) 中频段以-20dB/dec 的斜率穿越0dB，而且这一斜率覆盖足够的频带宽度，则系统的稳定性好。

(2) 截止频率（或称剪切频率）越高，则系统的快速性越好。

(3) 低频段的斜率陡、增益高，说明系统的稳态精度高。

(4) 高频段衰减越快，即高频特性负分贝值越低，说明系统抗高频噪声干扰的能力越强。

7.答ss U s U s W τ1)()()(in ex i ==8.答 高频段多个小惯性环节可以等效为一个小惯性，时间常数为多个小惯性环节的时间常数的和。

1)(1)1)(1(13232++≈++s T T s T s T近似条件为：32c 31T T ≤ω四、1.2. 对于积分惯性对象(1)K s Ts +，要将其校正成典型II 型系统，调节器的结构应该选择为PI ，传递函数为：11(1)pi K s sττ+， 其中，调节器的参数应该选择：1hT τ=五、解（1）根据D 与s 的关系(1)N N n s D n s =Δ−，当s=0.2， 10000.210000.2 1.67150(10.2)1500.8D ××===×−× （2）如果s=0.1， 10000.110000.10.74150(10.1)1500.9D ××===×−× （3）如果D=10，100010150(1)0.6ss s ×=×−=模拟试卷3：一、填空（共10分，每题2分）1. 采用比例调节器的直流调速系统，在同样额定速度情况下，闭环调速范围D cl 与开环调速范围D op的关系是D cl＝。