运动控制练习题

一、填空题

1、直流电动机有三种调速方案:、、。

2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈,叫做负反馈。

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)往调,在不同转速下容许的输出恒定,所以又称为调速。调磁调速是从基速往调,励磁电流变小,也称为弱磁调速,在不同转速时容许输出基本相同,称为调速。

5、直流调速系统的静态性能指标主要包括和。

6、在比例积分调节调节过程中,比例部分的作用是,积分部分的作用是。

7、采用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、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和之比叫做调速范围。

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。

12、一个调速系统的调速范围,是指在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、。

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、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、稳速、。

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。

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,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通道上的扰动。

20、一般来说,调速系统的的动态指标以性能为主,而随动系统的动态性能指标则以性能为主。

21、转速、电流双闭环直流调速系统在起动过程中,转速调节器ASR经历了不饱和、、

三种情况。

22、双闭环调速系统的起动过程分为三个阶段,即、、。

23、双闭环系统由于起动过程中调节器饱和,使电动机一直处于最大起动电流。

24、转速、电流双闭环系统在恒流升速阶段调节器饱和,调节器不饱和。

25、在转速、电流双闭环系统中,出现电网波动时,调节器其主要作用;出现负载扰动时,调节器其主要作用。

26、在双闭环系统中中引入转速微分负反馈抑制转速超调,显著地(填增加或减少)动态速降,提高抗扰性能。

27、V-M系统的可逆线路有两种方法,即和。

28、变流装置有整流和两种状态,直流电动机有和制动两种状态。

29、逻辑无环流可逆调速系统的结构特点是在可逆系统增加DLC,称为,包括、、、四部分,它的功能是根据系统运行情况实时地封锁原工作的一组晶闸管脉冲,然后原封锁的一组晶闸管的脉冲。

30、环流是指不流过电动机或其他负载,而直接在两组晶闸管之间流通的电流。

31、无环流可逆调速系统可按实现无环流的原理的不同分为 和 。

32、有环流可逆调速系统中采用

控制时可消除 环流;设置 可抑制瞬时脉动换流。

33、在转速、电流双闭环调速系统中,转速调节器按典型 型系统设计,其抗干扰能力 ,稳态 误差;电流调节器按典型 型系统设计,其抗干扰能力差,超调 。

34、异步电动机变压变频调速系统必须具备能同时控制 和 的交流电源。

35、电压型变频器的主电路包括 、 、 三部分。

36、根据直流环节的储能方式分,交-直-交变频器可分为 和 。

37、对异步电动机进行调速控制时,希望电动机的主磁通保持 。磁通太 ,铁心

利用不充分;磁通太 ,则铁心饱和,导致 过大。

38、异步电动机变频调速是靠改变电动机 调速,而其转差频率控制方式中控制的

是 ,故可将电动机 与电动机 相加获得定子给定频率,就可对

定子频率进行控制。

39、异步电动机调速,按对转差功率处理方式的不同,交流调速系统可分为 、 、 三类。

40、变频器的转差频率控制方式的控制思想是建立在异步电动机的 数学模型的基础

上。

41、按照异步电动机的工作原理,电磁功率和机械功率的关系为mech P = m P ,电磁功率

和转差功率的关系为 。

42、异步电动机变压调速系统,当电压减小时,最大电磁转矩 ,最大电磁转矩所对

应的转差率 。(减小、增大、不变)

43、SPWM 的调制方式有 、 、分段同步调制和混合调制。

44、SPWM 逆变器是利用正弦波信号与三角波信号相比较后,而获得一系列 的

脉冲波形。

45、矢量控制系统的基本思想是通过坐标变换得到等效的两相数学模型,然后按 定

向,将交流电动机定子电流分解为 分量和 分量,从而可以获得和直流电动

机相仿的高动态性能。

46、异步电动机三相动态模型结构复杂,采用 变换和 变换可简化动态数学模

型,坐标变换的原则是磁动势不变。

47、同步电动机的转子旋转速度就是同步转速,转差S 恒等于 。

48、同步电动机的变压变频调速系统属于转差功率 型的调速系统。

49、就频率控制方式而言,同步电动机的变压变频调速系统可分为 和 两

大类。

50、同步电动机按转子结构分为 和 。

51、在串级调速系统处于次同步回馈制动状态时,电磁功率为负值,那么转差功

率为 值,机械功率为 值。

52、转差功率消耗型调速系统在带恒转矩负载时随着转差功率损耗的增加,系统

的转速会 。

53、现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制 并保持恒值,直到

转速升高后电流自动衰减下来。

54、串级调速系统属于转差功率 调速方法。按转差功率转化形式不同,

低同步串级调速系统可分为:电气串级调速系统和 串级调速系统。

55、按实现无环流原理的不同,无环流可逆调速系统可分为两类: 和 无环流系统。

56、变频调速系统在基频以下调速属于 。

57、同步电机的转差S ω为零,所以其变压变频调速系统属于 调速系

统。

58、串级调速系统中逆变变压器二次侧相电压可以表示为min

0max 02cos βr T E s U =,那么T U 2与系统的 及电动机

有成正比的关系。

59、在机械串级调速系统中,当直流电动机的励磁电流增大时,电机转速

将 。

60、变频调速系统在恒压频比控制时,最大转矩max e T 是随着1ω的降低

而 。

61、在三相桥式逆变器中,有0180和0120导通型换相方式,其中同一排不同桥

臂的左、右两管之间互相换相称为 型逆变器;同一时刻总有 个开关器

件导通;每个开关器件一次连续导通 。

62、在V-M 系统中抑制电流脉动的主要措施有: 、

63、电压源型变压变频器由于受桥臂开关死区的影响,当每相电流为正时,输出

电压波形的负脉冲增宽,正脉冲变 ;相反电流为负时,输出电压波形负脉

冲变 ,正脉冲变 。

64、由于存在强迫延迟换流现象,可以把转子整流回路的工作分为两个工作状态,

其换流重叠角γ和强迫延迟导通角p α的角度范围不同,即在第一工作状态

时 , 此时转子整流回路相当于一个 整流电路;在第二工作状态时 ,此时转子整

流回路相当于一个 整流电路。

65、在坐标变换时,不同电机模型彼此等效的原则是: 。

66、转差功率消耗型调速系统在带恒转矩负载时随着转差功率损耗的增加,系统

的转速会 。

67、生产机械要求电动机提供的最高转速m a x n 和最低转速m i n n 之比叫

做 ,用字母D 表示。

68、同步电动机变压变频调速系统中,转子的旋转速度为同步转速,所以其转差

角速度S ω为 ,该系统属于转差功率 调速系统。

69、改变异步电机闭环调速系统的给定信号*n U ,可使静特性平行的 移动。

70、现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制 并保持恒值,直到

转速升高后电流自动衰减下来。

71、在电磁转差离合器调速系统中,通过调节 来实现转速的变化。

72、在机械串级调速系统中,可以通过调节直流电机的 来调节转速。

73、在电气串级调速系统中,通过控制逆变角的大小就可以调速,当逆变角变大

时,转速将 ,相反逆变角β变小时转速 。

74、变频调速系统在基频以下调速属于 ;而基频以上属于 。

75、在双馈调速系统中,当电机工作于反转倒拉制动运行时,转差率s 范围

是 。

76、异步电动机串级调速时所能产生的最大转矩比正常接线时减少了 。

77、串级调速系统通常有 和 两种起动方式。

78、变频调速系统在恒压频比控制时,最大转矩max e T 是随着1ω的降低

而 。

79、如果在绕线转子异步电动机的转子回路串接一同相交流电动势,那么转子转

速将 ,并且电动势越大,转速越 。

80、变频调速系统在基频以下调速时在调节频率的同时还要调节 。

81、电压源型逆变器直流环节采用大 滤波,输出的交流电压

是 。

82、在三相桥式逆变器中,有0180和0120导通型换相方式,其中同一桥臂上、

下两管之间互相换相称为 型逆变器;每一时刻总有 个开关器件导通;

为防止上、下两管同时导通,须采取 原则。

83、电压源型逆变器有3组、6个开关组成,这台逆变器共有 开关状态,其中有 种

工作开关状态, 种零开关状态。

84、电动机磁链的电流模型精度在高速时不如 模型。

85、直接转矩控制是直接在 坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁

链和转矩。

86、在串级调速系统处于次同步回馈制动状态时,电磁功率为负值,那么转差功

率为 值,机械功率为 值。

87、变频调速系统在恒压频比控制时,最大转矩max e T 是随着1ω的降低

而 。

88、串级调速系统属于转差功率 调速方法。按转差功率转化形式不同,

低同步串级调速系统可分为:电气串级调速系统和 串级调速系统。

89、在机械串级调速系统中,可以通过调节直流电机的 来调节转速。

90、在电气串级调速系统中,通过控制逆变角的大小就可以调速,当逆变角变大

时,转速将 ,相反逆变角β变小时转速 。

91、变频调速系统在基频以下调速属于 ;而基频以上属于 。

92、在双馈调速系统中,当电机工作于反转倒拉制动运行时,转差率s 范围

是 。

93、异步电动机串级调速时所能产生的最大转矩比正常接线时减少了 。

94、串级调速系统通常有 和 两种起动方式。

95、变频调速系统在恒压频比控制时,最大转矩max e T 是随着1ω的降低

而 。

96、如果在绕线转子异步电动机的转子回路串接一同相交流电动势,那么转子转

速将 ,并且电动势越大,转速越 。

二、简答题

1、何谓电流截止负反馈?它主要解决什么问题?在电动机正常运行时它是否起作用?

2、在相同电压下,V-M 开环调速系统中为什么转速随负载增加而降低?

3、为什么采用积分调节器的调速系统是无静差的?在转速单闭环系统中,当积分调节器的

输入偏差为零时,输出电压是多少(写出表达式)?

4、无静差调速系统在突加负载后进入稳态时调节器的输出ct U 、变流装置的输出0d U 和转

速n 是增加、减小还是不变?

5、双闭环调速系统稳态运行时,两个PI 调节器的输入偏差电压是多少?输出电压是多少?

6、简述转速调节器的作用。

7、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?

8、什么是调速范围?什么是静差率?它们之间有什么关系?

9、简述光电旋转编码器T 法测速原理,给出转速、分辨率和误差公式。

10、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中,突减负载后又进入稳定运行状态,则放大

器的输出电压ct U 、整流装置输出电压d0U 、电动机转速n 较之负载闭环前是增加,减少还

是不变,为什么?在电动机运行中,若转速反馈线突然断线,会发生什么现象?

11、在转速电流双闭环直流调速系统中,ASR 和ACR 均采用PI 调节器,已知电动机额定

参数为N U ,N I ,N n ,

a R ,整流装置的放大倍数s K 和内阻rec R ,电动机允许过载倍数2=λ。设系统拖动恒转矩负载在额定情况下运行,励磁磁通Φ突然将为原来0.75倍,系统将如何

运行?若系统最终趋于稳定,则稳定后系统的i U ,ct U ,d I ,0d U 和n 多少?

12、直流可逆调速系统中静态环流有哪几种,如何抑制?

13、异步电动机变压变频调速为什么是转差功率不变型调速方法?

异步电动机的电磁转矩为:()()2'p s r e 2

2

'22

'1s r 1ls lr 3+++n U R s

T sR R s L L ωω=??????,异步电动机变压变频调

速在基频以下是恒转矩调速,在基频以上是恒功率调速。 ①基频以下:2s 1e p '1r 3U s T n R ωω??≈ ???,转差功率'2r e s m 1e 2s p 1=3R T P sP s T U n ωω=≈?? ???,带恒转矩负载

时,e L =T T ,s P 与转速无关为常数。 ②基频以上:2sN e p '1r 3U s T n R ω≈,转差功率'22r e 1s m 1e 2p sN

=3R T P sP s T n U ωω=≈,带恒功率负载时,222e 1L =T P ω,s P

与转速无关为常数。 14、简述SVPWM 技术。

15、在采用PI 调解器的双闭环调速系统中,给定信号*n U 未变,增加转速反馈系

数α,系统稳定后转速反馈电压n U 是增加、减小还是不变?试分析原因。

16、异步电动机调速时为什么希望保持每极磁通量m φ不变?

17、V-M 系统需要快速回馈制动时,为什么必须采用可逆线路?

18、简述基于稳态模型的转速闭环转差频率控制系统的两条基本规律。

三、判断题

1、1、串级调速系统的两个工作区的最大电磁转矩相同。

2、在异步电动机变压变频调速系统中,在工频以上的范围变频时,还应保持恒

压频比控制。

3、恒频变压调速的异步电动机在带恒转矩负载时不宜长期在低速下工作。

4、软起动器只适用于起动过程,不能用于制动。

5、串级调速系统在较高转速时,其总效率比串电阻调速的效率低。

6、电压、频率协调控制的变频调速系统,恒1g E 控制机械特性的线性段范围

要比恒压频比控制更宽一些。

7、电气串级调速系统的同步转速是可以调节的。

8、转子磁链的电流模型适合于微机数字控制。

9、恒频变压调速不适合于风机、泵类负载。

10、双闭环控制串级调速系统的电流调节器在输出电压为零时,应整定

m i n ββ= ,目的是防止逆变颠覆。

11、SPWM 逆变器的控制方式有单极式和双极式,其中采用双极式控制时在正弦

波的半个周期内每相只有一个开关器件开通和关断。

12、串级调速系统随着调速范围的增大,逆变变压器的容量会增大。

13、机械串级调速系统属于恒转矩调速方式。

14、电压源型变频器在动态响应性能上比电流源型变频器要差。

15、转速闭环、转差频率控制的变频调速系统中,在s 很小的范围内,只要保持

气隙磁通m φ不变,则异步电机的转矩近似的与转差频率s ω成正比。

16、三相异步电动机转子的转速越低,电机的转差率越大,转子电动势频率越高。

17、恒频变压调速比较适合于风机、泵类负载。

18、采用电压源型逆变器的调速系统能实现回馈制动。

19、交-交变频器特别适于低速大功率拖动。

20、异步电动机基频以上的变频调速属于弱磁恒转矩调速。

21、交-交变频器也称周波变换器,其输出频率不超过电网频率的1/2。

22、异步电机的闭环变压调速系统的静特性和直流转速闭环变压调速系统的静特性不同之处

在于其左右两边有极限。

23、同步电动机的功率因数不能等于1。

24、在同样条件下,同步电动机的调速范围比异步电动机更宽。

25、无刷直流电动机实质上是一种特定类型的的异步电动机。

26、只要有新的开关切换新号到来,逆变器的功率器件的开关状态就能切换。

27、磁链电流法模型的精度与转速有关,也受电动机参数,特别是转子时间常数的影响。

28、按转子磁场定向可以实现励磁电流分量、转矩电流分量两者解耦。

29、笼型异步电动机变压变频调速时,转差功率不随转速而变化。

30、直接矢量控制系统是一种磁链开环的矢量控制系统。

四、计算题

1、在转速、电流双闭环直流调速系统中,两个调节器ASR 、ACR 均采用PI 调节器。设系统

最大给定电压V U nm 12=*,电动机A I N 20=,min /1500

r n N =,r V C e min/127.0?=,2=λ。电枢回路电阻Ω=∑2R ,ASR 输出的限幅值V U im 10=*,触发整流环节的放大倍数

20=S K 。当系统稳定运行在V U n 4=*,A I L 10=时,求系统的ct i U U n 、、、、*βα。

2、某反馈控制系统已校对成典型Ⅰ型系统,已知T=0.1s ,要求%5≤σ,求系统的开环增

益K ,计算调节器时间S t (误差带为%5±)。

3、有一个系统,其控制对象的传递函数为1

01.0101)(1+=+=s Ts K s W obj ,要求设计成典型Ⅰ型系统,在阶跃输入下系统超调量%5≤σ(按线性系统考虑)。试对该系统进行动态校

正,选取调节器结构,并选择参数。

4、转速负反馈单闭环直流调速系统,已知数据为:

电动机:.2kW 2N =P ,V 220N =U ,A 5.12N =I ,min /r 1500N =n ,Ω=1a R ,22m .5N 1?=GD ;

晶闸管装置:采用三相桥式全控整流电路,电枢回路总电阻Ω=3R ,总电感

mH 42=L ,40s =K ;额定转速时V 15n =*U ;

要求的稳态指标为:15=D ,%5≤s 。

问:该系统能否稳定运行?为保证系统稳定的临界开环放大倍数为多大?

5、采用PI 调节器的双闭环直流调速系统已知参数为:电动机V 220N =U ,A 20N =I ,min /r 1000N =n ,整流装置40s =K ,电枢回路总电阻Ω=1R ,电枢回路最大电流

N dm 2I I =。最大给点电压*nm

U ,ASR 和ACR 的限幅值*im U 和ct U 都是V 10。试求: (1)转速反馈系数α和电流反馈系数β;

(2)电动机在最高转速发生堵转(0=n )时0d U ,*i U ,d I 和ct U 的值。

6、某一调速系统,测得的最高转速特性为min /r 1500max 0=n ,最低转速特性min /r 150min 0=n ,带额定负载时的速度降落min /r 15N =?n ,且在不同转速下额定速降N n ?不变。试求:

(1)系统能达到的调速范围有多大;

(2)系统允许的静差率是多少。

7、某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机,其电机额定数据如下:60kW ,220V ,305A ,1000r/min ,采用V-M 系统,主电路总电阻Ω=18.0R ,电动机电动势系数r V C e min/2.0?=。如果要求调速范围D=20,静差率%5.0≤s ,采用开环调速能否满足?若要满足这个要求,系统的额定速降最多能有多少?

8、某一转速单闭环直流调速系统,已知:直流电动机技术数据,KW P N 45=,V U dN 220=,A I dN 226=,min /1750r n N =,电枢电阻Ω=04.0a R ;V-M 系统电枢回路总电阻Ω=1.0R ;晶闸管变流装置的移相控制信号ct U 在0~7V 范围内调节时,对应的整流电压d U 在0~252V 范围内变化;转速反馈系数r V min/006.0?=α;设计要求的静态技术指标:D=10,s=0.05。

试求:静态速降;开环放大倍数K;调节器的放大倍数K P。

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