2009~2010 运动控制A卷
2009 至2010学年第一学期
《运动控制系统》试卷A卷
出卷教师：李智强适应班级：自动F0601~0606
考试方式：闭卷本试卷考试分数占学生总评成绩的70 %
复查总分总复查人
（本题 20 分）一、填空题（每空1分）
1. 直流拖动控制系统中，调节直流电动机转速的方法可以有、改变电枢回路电阻和
等三种方法。
2. 异步电动机在基频以下有、和等三种电压频率协调控制方式。
3. 在直流调速系统数字控制中，采用旋转式光电编码盘的数字测速方法有法、法和
法等三种。
4. 异步电动机的动态数学模型时一个、、的多变量系统。
5. 在V-M系统中，由于电流波形的脉动，可能出现电流的连续和断续，抑制电流脉动的措施主要是
和。
6. 双闭环直流调速系统的起动过程分为、和等三
个阶段。
7. 从整体结构上看，电力电子变压变频器可分为和两大类。
8. 在直流双闭环调速系统中，外环是环，内环是。
（本题 10 分）二、判断题（每题1分）
1.微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化。（）
2. 在实际直流调速系统中，很少单独使用电流正反馈的补偿控制，只是在电压（或转速）负反馈系统
的基础上，加上电流正反馈补偿，作为减小静差的补充措施。（）
3.采用比例积分调节器的闭环调速系统是有静差调速系统。（）
4. 一般来说，调速系统的动态性能指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态性指标以跟随性能为主。
（）
《运动控制系统》试卷A 第 1 页（共 6 页）
5. 谐波和无功功率造成的“电力公害”是晶闸管可控整流装置的进一步普及的障碍；在“电力公害”
的情况下，必须设置无功补偿和谐波滤波装置。（）
5. 在交流调速中，在基频以上，属于“恒转矩调速”的性质，在基频以下，属于恒功率调速。（）
6. 交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的
电磁转矩。（）
8. 在SVPWM控制算法中，不同开关状态的顺序必须遵循的原则是：每次切换开关状态时，只切换一个
功率开关器件，以满足最小开关损耗。
9. 反馈控制系统有有效的抑止一切被反馈环包围的通道上的扰动作用，但完全服从给定作用。（）
10.β
α=的配合控制，可以消除瞬时脉动态环流。（）
（本题 36分）三、简答题（每题6分）
1. 简述正弦波脉宽调制（SPWM）的调制方法。
2.试述直流调速中开环机械特性与闭环静特性的关系。
《运动控制系统》试卷A 第 2 页（共 6 页）
学
院
名
称
专
业
班
级
姓
名
：
学
号
：
密
封
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内
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题
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密
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封
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线
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3. 在交流调速系统中，试述转差频率控制规律。
4.在双闭环调速系统中，转速调节器有什么作用
5. 试说出矢量控制系统的基本思路。
《运动控制系统》试卷A 第 3 页 （ 共 6 页 ）
6. 试写出二静止坐标αβ和两相旋转坐标系dq 之间的变换矩阵。
（本题23分）四、计算题
1. 某直流电机的额定电枢电流I N =760A ，允许的过流倍数λ=1.5，额定转速n N =375
r/min,计算机内部定点数占一个字的位置（16位），试确定电枢电流和转速的存储系数。(电流、转速需
保留0.3的余量) （5分）
2. 有一个调速系统，其控制对象的传递函数为)
125.0)(1005.0(18
)(++=
s s s W obj ， 要求用调节器分别
将其校正为典型Ⅰ型系统，超调量%5≤σ，求调节器的结构与参数。 （8分）
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学院名 专业班级： 姓名： 学号：
密 封 线 内 不 要 答 题
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┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 线 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃
3. 用线性集成电路运算放大器作为电压放大器的转速负反馈闭环控制有静差直流调速系统，主电路是由晶闸管可控整流器供电的V-M 系统，已知数据如下：电动机的额定数据为：10KW ，220V ，55A ，1000r/min,电枢电阻R a =0.5Ω；转速反馈系数为r V min/01158.0?=α，晶闸管整流装置的电压放大系数K s =44，V-M 系统电枢回路总电阻R =1.0Ω；直流稳压电源±15V 。 （10分） 如生产机械要求转速范围D =10，静差率s ≤5%，
试求出：（1）转速负反馈闭环有静差直流调速系统的稳态结构图 （2）额定负载稳态速降cl n ? （3）求出闭环系统的开环放大系数 （4）试求计算运算放大器的放大系数
《运动控制系统》试卷A 第 5页 （ 共 6 页 ）
（本题 11 分）五、设计题
某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机：220V 、136A 、1460r/min ，C e ＝0.132V min/r ，允许过载倍数λ＝1.5。晶闸管
装置放大系数：K s =40；电枢回路的总电阻：R=0.5Ω；时间常数：s T l 03.0=，s T m 18.0=；三相桥式电路平均失控时间s T s 0017.0=；电流滤波时间常数s T i 002.00=，转速滤波时间常数s T n
01.00=；电流反馈
系数β=0.05V/A ，转速反馈系数α=0.07V min/r 。设计要求： 稳态指标：无静差；
动态指标：电流超调量%5≤i σ,空载起动到额定转速时的转速超调量%10≤n σ （1）试设计电流调节器，并计算其参数。
（2）计算出电流环的截止频率。
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学院名 专业班级： 姓名： 学号：
密 封 线 内 不 要 答 题
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（本页试卷不能答题，否则不得分！）
参考公式：
)
1(s D n s n N -=
?
典型Ⅱ型系统：c K ωω1=，2
221
T
h h K += 高频小惯性环节近似处理())11)1)(1(1(2121T T s T s T ++≈++条件：21c 1
31T T ≤
ω 低频大惯性环节近似处理)111(
Ts Ts ≈+的条件：T
3
c ≥ω 电力电子变换器纯滞后近似（1
)(+≈
=-s T K e K s W s s s T s s s
）处理的条件：s ci T 31
≤ω
忽略反电动势变化对电流环动态影响的近似条件：l
m c T T 1
3≥ω 高阶系统（11)(2
3+≈+++=
cs K cs bs as K s W ）降阶近似处理的条件：),1min(31a
c
b c ≤ω 直流双闭环调节器采用比例积分调节器时调节器的比例系数：
∑=
i s l i T K R T K β2，∑
+=n
m
e n RT h T C h K αβ2)1(
转速超调退饱和计算公式：
m n
N b b b n T T n n z C C n n C C ∑?-?=????
? ???=**))((2max max λσ
转速闭环系统稳定的条件：s
l s s l m T T T T T T K 2
)(++<
转速负反馈闭环系统得开环放大系数：e s p C K K K α
=
电压负反馈直流调速系统的静特性：e
d
a e d pe e n
s p C I R K C I R K C U K K n -
+-
+=*
)
1()
1(
（本页试卷不能答题，否则不得分！）
参考表格：
典型I 型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系
典型I 型系统动态抗扰性能指标与参数的关系（已选定的参数关系KT=0.5）
典型II 型系统阶跃输入跟随性能指标
典型II 型系统动态抗扰性能指标与参数的关系
学院名称 专业班级 姓名 学号：
密 封 线 内 不 要 答 题
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