《运动控制系统》期末复习资料
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运动控制直流部分复习题一、填空:1. 调速系统的稳态性能指标主要是指和静差率。
2. 采用V-M系统,当系统处于深调速状态时,功率因数将较。
3. 直流调速系统中,晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成环节,时间常数称为。
4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中,环为内环,环为外环。
5. 双惯性环节校正成典型Ⅰ型系统,引入的调节器是调节器。
6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、调速和减弱磁通调速。
7.闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用,而对于_ _的扰动则无能为力。
8.转速、电流双闭环调速系统中,调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流;调节_ _的限幅值可以调节UPE的最大输出电压。
9.双极性直流PWM变换器的占空比,当时,输出平均电压为正,要使输出平均电压为负,应使。
二、选择题1.下列说法正确的是()A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。
B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。
C 比例调节器可以实现无静差。
D 采用积分调节器动态相应快。
2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为()A 对负载变化起抗扰作用。
B 对电网电压波动起及时抗扰作用。
C 输出限幅决定允许的最大电流。
D 使转速跟随转速给定电压变化。
3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为()A 对负载变化起抗扰作用。
B 对电网电压波动起及时抗扰作用。
C 输出限幅决定允许的最大电流。
D 使转速跟随给定电压变化。
4.在工程设计中,如果将系统校正成典型Ⅰ型系统的过程,KT值取为()时为无超调。
A 0.25B 0.5C 0.75D 1.05. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中,电流环设计成典型()型系统,引入的电流调节器为()调节器。
A Ⅰ PIB Ⅱ PIC Ⅰ PD Ⅱ P6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源()。
A 直流发电机;B 静止整流器;C 脉宽调制电源;D 以上情况均可能。
三、分析与简答1.在调速系统中,为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器,而在闭环之后要添加放大器?2. 双闭环调速系统中,电流调节器的作用各是什么?3.采用双极型PWM变换器的调速系统,当电动机停止时,电枢电流是否等于零,为什么?4. 假设某转速单闭环调速系统的电源电压突然降低,则该调速系统将如何进行调节,请结合稳态结构图加以说明。
运动控制系统一.填空题1.运动控制系统的概念:以机械运动的驱动设备—电动机为控制对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换器为驱动,在控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。
2.直流调速系统常用的可控直流电源:(1)旋转变流机组(2)静止可控整流器(3)直流斩波器或脉宽调制变换器3.反馈控制规律:(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)系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
4.比例积分控制的无静差直流调速系统。
5.微机数字控制的两个特点:信号的离散化、数字化。
6.引入电流负反馈的目的:解决系统起动和堵转时电流过大的问题。
7.典型I型系统在跟随性能上可以做到超调小,但抗扰性能差。
典型II型系统的超调量相对较大,但抗扰性能却比较好。
8.无环流逻辑控制环节DLC工作的依据信号:(1)电流给定极性(转矩极性鉴别信号)(2)零电流检测(零电流检测信号)二.简答题1.旋转编码器的数字测速方法有哪几种?各自的特点是什么?答:(1)M法—脉冲直接计数方法。
M法测速是记取一个采样周期内Tc旋转编码器发出的脉冲个数M1来算出转速的方法。
特点:在高速段分辨率强。
(2)T法—脉冲时间计数方法。
T法测速是测出旋转编码器两个输出脉冲之间的间隔时间来计算转速的方法。
特点:在低速段分辨率强。
(3)M/T法—脉冲时间混合计数方法。
M/T法测速是将两种测速方法相结合,既检测Tc时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1,又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2,用来计算转速的方法。
特点:在高速段,与M法测速的分辨率完全相同。
在低速段,M1=1,M2随转速变化,分辨率与T法测速完全相同。
M/T法测速无论是在高速还是在低速都有较强的分辨能力。
2.转速单闭环调速系统有哪些特点?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,调节转速反馈系数是否能够改变转速?为什么?如果测速发电机的励磁发生了变化,系统有无克服这种干扰的能力?答:(1)转速单闭环调速系统增加了转速反馈环节,可获得比开环调速系统硬得多的稳态特性,从而保证在一定静差率下,能够提高调速范围。
运动控制系统复习题(共9页) -本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-一、填空题1、直流电动机有三种调速方案:(1)调节电枢供电电压U;(2)减弱励磁磁通;(3)改变电枢回路电阻R。
2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈,叫做电流截止负反馈。
3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成正比。
4、他励直流电动机的调速方法中,调压调速是从基速(额定转速)往下调,在不同转速下容许的输出恒定,所以又称为恒转矩调速。
调磁调速是从基速往上调,励磁电流变小,也称为弱磁调速,在不同转速时容许输出功率基本相同,称为恒功率调速。
5、直流调速系统的静态性能指标主要包括静差率和调速范围。
6、在比例积分调节调节过程中,比例部分的作用是迅速响应控制,积分部分的作用是消除稳态误差。
7、采用积分速度调节器的闭环调速系统是无静差的。
8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有旋转变流机组、静止式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。
9、所谓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。
10、在额定负载下,生产工艺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。
11、负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比叫做静差率。
12、一个调速系统的调速范围,是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。
13、反馈控制的作用是抵抗扰动、服从给定。
14、脉宽调制的方法是把恒定的直流电源电压调制成幅值相同、频率一定、宽度可变脉冲序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节转速。
15、调速系统的要求有调速、稳速、加,减速。
16、直流电动机在调速过程中,若额定转速相同,则转速越低时,静差率越大。
17、在转速、电流双闭环直流调速系统中转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。
18、双闭环调速系统在正常运行时, ACR 调节器是不会达到饱和的。
19、反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的前向通道上的扰动。
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。
1调速范围和静差率的定义是什么?调速范围,静态速降和最小静差之间有什么关系?为什么脱离了调速范围,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 max n 和最低转速m in n 之比叫做调速范围, 用字母D 表示,即:minmaxn n D =负载由理想空载增加到额定值时,所对应的转速降落N n ∆ 与理想空载转速min 0n 之比,称为系统的静差率S,即:min0n n s N∆=调速范围,静差速降和最小静差之间的关系为:)1(s n sn D N N -∆=由于在一定的N n 下,D 越大,min n 越小N n ∆ 又一定,则S 变大。
所以,如果不考虑D ,则S 的调节也就会容易,2.某一调速系统,测得的最高转速特性为min /1500max 0r n =,最低转速特性为min /150min 0r n =,带额定负载的速度降落min /15r n N =∆,且不同转速下额定速降Nn ∆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大? 解1115150151500min 0max 0min max =--=∆-∆-==N N n n n n n n D %1015015min 0==∆=n n s 3 闭环调速系统的调速范围是1500----150r/min ,要求系统的静差 S<=2%,那末系统允许的静态速降是多少?如果开环系统的静态速降是100r/min 则闭环系统的开环放大倍数应有多大? 1,min /06.3%)21(10%21500)1(101501500min max r S D S n n n n D N =-⨯≤-=∆===则 2,7.31106.31001=-≥+=∆∆K K n n clop 则4 转速单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,系统有无克服这种干扰的能力?答:1)闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性,从而在保证一定静差率的要求下,能够提高调速范围。
1直流电动机转速和其它参量之间的稳态关系Φ-=e K IR U n 可知直流电动机的调速方法有几种?各有什么特点?包括:1)调节电枢供电电压U ;2)减弱励磁磁通Φ;3)改变电枢回路电阻R ;对于要求在一定范围内无级平滑调速系统来说,以调节电枢供电电压方式为最好。
改变电阻只能实现有级调速;减弱磁通虽然能够平滑调速,但是调速范围不大,往往只是配合调压方案,在基速(额定转速)以上小范围的弱磁升速。
因此自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww 2何谓电动机的充分利用?所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww3、在电流断续时,V-M 系统机械特性很软,理想空载转速翘得很高。
(√ )3/2πθ=的曲线是电流断续区与连续区的分界线。
θ一个电流脉波的道通角wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww 4根据下图试叙述桥式(H 形)双极式控制方式过程:其中U g1 =U g4,U g2 =U g3桥式可逆PWM 变换器(1)正向运行:⏹第1阶段,在 0 ≤ t ≤ t on 期间, U g1 、 U g4为正, VT 1 、 VT 4导通, U g2 、 U g3为负,VT 2 、 VT 3截止,电流 i d 沿回路1流通,电动机M 两端电压U AB = +U s ;⏹第2阶段,在t on ≤ t ≤ T 期间, U g1 、 U g4为负, VT 1 、 VT 4截止, VD 2 、 VD 3续流, 并钳位使VT 2 、 VT 3保持截止,电流 i d 沿回路2流通,电动机M 两端电压U AB = –U s ;(2)反向运行:第1阶段,在t on ≤ t ≤ T 期间, U g2 、 U g3 为正, VT 2 、 VT 3导通, U g1 、 U g4为负,使VT 1 、 VT 4保持截止,电流 – i d 沿回路3流通,电动机M 两端电压U AB = – U s ;⏹第2阶段,在 0 ≤ t ≤ t on 期间, U g2 、 U g3为负,VT 2 、VT 3截止, VD 1 、 VD 4 续流,并钳位使 VT 1 、 VT 4截止,电流 –i d 沿回路4流通,电动机M 两端电压U AB = +U s ;wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww 5 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minmax n n D , 其中,m ax n 和m in n 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。
运动控制整理一判断题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)的大小并非仅取决于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。
(√)速度定 Ug8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。
(√)21.交—交变频器的输出频率低于输入频率。
(√)22.普通VVVF 变频器可以直接突加转速给定起动。
(Ⅹ)23.转差频率控制的转速闭环异步电动机变频调速系统实际动静态性能达到直流双闭环调速系统的水平。
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》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。
运动控制系统复习考试(总8页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除运动控制整理一判断题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U的大小并非仅取决k*的大小。
(√)于速度定 Ug8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。
(√)21.交—交变频器的输出频率低于输入频率。
运动控制整理一判断题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。
(√)89101112α=131415161718192021.交—22.普通23.水平。
25.26.27.(√)28.(√)2930.同步电动机只需改变定子频率就可调节转速,不必采用VVVF控制。
(Ⅹ)31.SVPWM以圆形旋转磁场为控制目标,而SPWM以正弦电压为控制目标。
(√)32.SVPWM输出电压比SPWM高出15%,即直流电压的利用率高。
(√)串级调速系统能够实现电气制动。
(Ⅹ)33.转差频率矢量控制系统没有转子磁链闭环。
(Ⅹ)34.异步电动机的状态方程至少是一个5阶系统。
(√)35.异步电动机VVVF调速系统中速度给定信号可以是阶跃信号。
(Ⅹ)36.气隙磁链是定子、转子通过气隙相互交链的那部分磁链。
(√)计算转子磁链的电压模型更适合于中、高速范围,而电流模型能适应低速。
37.在串级调速系统故障时,可短接转子在额定转速下运行,可靠高。
(√)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,(A )。
AACR 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 CACR 放大转矩波动,ASR 抑制电压波动 DACR 放大电网电压波动,ASR 抑制转矩波动2桥式可逆PWM 变换器给直流电动机供电时采用双极性控制方式,其输出平均电压d U 等于(B )。
《运动控制技术》A卷复习资料一、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、恒压频比控制方式是指给异步电动机供电的电压和频率之比为常数。
6、生产机械对调速系统转速控制的要求有、和三个方面。
7、直流电机调速的三种方法是:调压调速、串电阻调速和弱磁调速。
8、双闭环直流调速系统的起动过程分为电流上升阶段、恒流升速阶段和转速调节三个阶段。
9、单闭环比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用,在于它能随着负载的变化而相应的改变电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降的变化。
二、选择题1、双闭环直流调速系统,ASR、ACR均采用PI调节器,其中ACR所起的作用为( D )。
A.实现转速无静差B.对负载变化起抗扰作用C.输出限幅值决定电动机允许的最大电流D.对电网电压波动起及时抗扰作用2、典型I型系统与典型II型系统相比,( C )。
A.前者跟随性能和抗扰性能均优于后者B.前者跟随性能和抗扰性能不如后者C.前者跟随性能好,抗扰性能差D.前者跟随性能差,抗扰性能好3、转速单闭环调速系统对下列哪些扰动无克服能力,( D )。
A.电枢电阻B.负载转矩C.电网电压D.速度反馈电位器4、下述调节器能消除被控制量稳态误差的为( C )。
A.比例调节器B.微分调节器C.PI调节器D.PD调节器5、双闭环调速系统,ASR、ACR采用PI调节器,下列说法正确的是( C )。
A.电动机电枢电流最大时,转速最高B.电动机电枢电流小于负载电流,转速最高C.电动机转速最高时,电枢电流等于负载电流D.恒流升速时,电动机电枢电流等于负载电流6、异步电动机变压变频调速系统属于如下哪种类型?( C. )A. 电磁功率回馈型B. 转差功率回馈型C. 转差功率不变型D. 转差功率消耗型三、简答题1.简述通用型变频器的基本组成,并阐述各部分的基本功能。
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 =n N s∆n N (1−s) ,额定速降 ∆n N ,D =n maxn min ,s =∆n N n 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:⎰∆=t0n c d 1t U U τ 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。
问蓄电池的电流Id 是多少?是放电电流还是充电电流?答:因斩波电路输出电压u0的平均值:U0=ρ×Us=30%×300=90 V < EaId=( U0- E)/ R=(90-100)/1=-10A 是充电电流,电动机工作在第Ⅱ象限的回馈制动状态, 直流蓄电池吸收能量。
d d d d me L m m m m J T T D K ttωωθθω=---= rad m m e L J T T D K ωθ⋅⋅⋅2—机械转动惯量(kg m )—转子的机械角速度(rad/s )—转子的机械转角()—电磁转矩(N m )—负载转矩(N m )—阻转矩阻尼系数—扭转弹性转矩系数11. PWM 调速系统的开关频率:答: 电力晶体管的开关频率越高,开关动态损耗越大;但开关频率提高,使电枢电流的脉动越小,也容易使电流连续,提高了调速的低速运行的平稳性,使电动机附加损耗减小;从PWM 变换器传输效率最高的角度出发,开关频率应有一个最佳值;当 开关频率比调速系统的最高工作频率高出10倍左右时,对系统的动态特性的影响可以忽略不计。
12. 静差率s 与空载转速n0的关系:答:静差率s 与空载转速n0成反比,n0下降,s 上升。
所以检验静差率时应以最低速时的静差率为准。
13. 反馈控制有静差调速成系统原理图,各部件的名称和作用:答:①比较器: 给定值与测速发电机的负反馈电压比较,得到转速偏差电压ΔUn 。
②比例放大器A :将转速偏差电压ΔUn 放大,产生电力电子变换器UPE 所需的控制电压Uc 。
③电力电子变换器UPE :将输入的三相交流电源转换为可控的直流电压Ud 。
④M 电机:驱动电机。
⑤TG 发电机:测速发电机检测驱动电机的转速。
⑥电位器:将测速发电机输出电压降压,以适应给定电压幅值U*n14. 分析转速负反馈单闭环调速系统的基本性质,说明单闭环调速系统能减少稳态速降的原因,改变给定电压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转速?为什么?答:负反馈单闭环调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用,在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降的变化。
稳态转速为:从上式可可得:改变给定电压能改变稳态转速;调整转速反馈系数,则K 也要改变,因此也能改变稳态转速。
15. 闭环空载转速n0b 比开环空载转速n0k 小多少?如何保证n0b=n0k答: n0b 是n0k 的1/(1+K )。
欲使n0b=n0k 有两种办法:(1)若给定电源可变,则。
(2)一般不能改变给定电源,则在控制器中引入KP 为好。
16.cl cl e d e ns p n n K C RI K C U K K n ∆-=+-+=0*)1()1((1)gb gk U U K =+17. 闭环控制系统具有良好的抗扰能力和控制精度的原因 答:闭环控制系统是建立在负反馈基础上,按偏差进行控制。
当系统中由于某种原因使被控量偏离希望值而出规偏差时,必定产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差,使被控制量与希望值趋于一致,所以闭环控制系统具有良好的抗扰动能力和控制精度。
18. 闭环控制系统一般由哪几部分组成?有哪些作用量和被控制量?答:闭环控制系统一般由给定元件、比较元件、放大校正元件、执行元件、被控对象、检测反馈元件等组成。
系统有给定量(输入量)、反馈量、控制量、扰动量、被控量(输出量)。
19. 试说明转速负反馈调速系统工作原理。
答:转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR 、触发器GT 、晶闸管变流器V 、测速发电机TG 等组成;当电动机负载TL 增加时,电枢电流Id 也增加,电枢回路压降增加,电动机转速下降,则转速反馈电压Ufn 也相应下降,而转速给定电压Ugn 不变,ΔU=Ugn-Ufn 增加。
转速调节器ASR 输出Uc 增加,使控制角α减小,晶闸管整流装置输出电压Ud 增加,于是电动机转速便相应自动回升,其调节过程可简述为:上述过程循环往复,宣至ΔU=0为止。
20. 反馈控制系统为什么极性不能接错 答:控制系统一般都是负反馈系统。
如果错接成正反馈系统,对调速系统造成超速“飞车”或振荡等故障,后果非常严重。
21. 截流环节的主要作用和物理实现的方法 答: 电流截止负前(反)馈的作用是:(1)限流保护(过载自动保护);(2)加速起动过程。
载流环节的物理实现方法有:(1)比较电压法;(2)稳压管法;(3)封锁运放法。
22. 有静差系统与无差系统的区别答:根本区别在于结构上(控制器中)有无积分控制作用,PI 控制器可消除阶跃输入和阶跃扰动作用下的静差,称为无静差系统,P 控制器只能降低静差,却不能消除静差,故称有静差系统。
23. 比例积分(PI)调节器的特点答:PI 调节器的输出电压U0由两部分组成。
第一部分KPUi 是比例部分,第二部分是积分部分。
当t=0突加Ui 瞬间,电容C 相当于短路,反馈回路只有电阻Rf,此时相当于P 调节器,输出电压,随着电容C 被充电开始积分,输出电压U0线性增加,只要输入Ui 继续存在,U0一直增加饱和值(或限幅值)为止。
24. 数字PWM 调速系统与PWM 调速系统有多大差异?答: 两者之间没有本质的区别,主要区别是全数字PWM 调速系统的控制电路应用微机控制,而一般PWM 调速的控制电路应用集成电路控制,(当然其控制性能比微机控制要差很多)。
25. 转速调节器为PI 调节器的直流调速系统,当其反馈系数α增大,系统稳定后转速反馈电压Un 是增加、减小还是不变?第3章 转速、电流反馈控制的直流调试系统1.双闭环调速系统的组成:ASR (转速调节器)、ACR (电流调节器)、TG (测速发电机)、TA (电流互感器)、UPE (电力电子变换器) 2.双闭环调速系统静特性:在正常运行时,为了实现电流的实时控制和快速跟随,希望电流调节器不要进入饱和状态。
因此,对于静特性来说,只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。
3. 起动过程分析:第I 阶段电流上升的阶段、第 II 阶段恒流升速阶段、第 Ⅲ 阶段转速调节阶段转速调节器的作用:(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电流调节器的作用:00,*n n c d n n n n U U U U E n U U U U α↑→↑→∆↓→↓→↓→↓→↓→↓→∆==(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外环调节器的输出量变化。
(2)对电网电压波动起及时抗扰作用。
(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。
4.控制系统的动态性能指标:跟随性能指标和抗扰性能指标5.ASR和ACR均采用PI调节器的双闭环调速系统,Uim*=10V,主电路最大电流Idm=100A,当负载电流由20A增加到30A时,试问:①Ui*应如何变化?②Uct应如何变化?③Uct值由哪些条件决定?答: ①Ui*从2V增加到3V。
②Uct略有增加。
③Uct由转速n和负载电流Idl(稳态时即Id)决定。
6.在转速、电流双闭环调速系统中,出现电网电压波动与负载扰动时,哪个调节器起主要调节作用?答:电网电压波动时,ACR起主要调节作用;负载扰动时,ASR起主要抗扰调节作用。
7.转速电流双闭环系统中,转速调节器、电流调节器的作用?答:转速调节器和电流调节器的作用:(1)转速调节器ASR的作用。
1)转速n跟随转速给定电压Un﹡变化?稳态无静差。
2)突加负载时转速调节器ASR和电流调节器ACR均参与调节作用,但转速调节器ASR处于主导作用,对负载变化起抗扰作用。
3)其输出电压限幅值决定允许最大电流值。
(2)电流调节器ACR的作用1)起动过程中保证获得允许最大电流。
2)在转速调节过程中,使电流跟随其电流给定电压Un﹡变化。
3)电源电压波动时及时抗扰作用,使电动机转速几乎不受电源电压波动的影响。
4)当电动机过载、堵转时,限制电枢电流的最大值,从而起到安全保护作用。
8.直流调速系统有哪些主要性能指标?答:直流调速系统主要性能指标包括静态性能指标和动态性能指标两个部分。
静态主要性能指标有阔速范围D、静差率s、ΔnN。
动态性能指标分成给定控制信号和扰动信号作用下两类性能指标。
给定控制信号作用下的动态性能指标有上升时间tr,调节时间ts (亦称过滤过程时间)和超调量σ%。