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运动控制系统试卷习题答案全.doc

一、选择填空：（每空 2 分、共 20 分）

1、一个调速系统的调速范围，是指在时还能满足所需静差率的转速可调范围。答案：（ 1 ）

１) 最低速；２) 最高速；

３) 平均速；４) 不能确定；

2、闭环调速系统可以获得比开环调速系统的稳态特性。

答案：（ 2 ）

１）硬得不多；２）硬得多；

３）软得多；４）软得不多；

3、无静差调速系统的最高转速n max，最高给定电压U*nmax其速度反馈系数为。答案：（ 2 ）

１）n max/ U *

nmax ２） U*nmax/n max

３）n max×U *

nmax ４）不确定

4、反并联无环流配合控制的条件是答案：（ 4 ）

１）α＋β＝ 240o ２）α＋β＝ 300o

３）α＋β＝ 360o 4）α＋β＝ 180o

5、无环流逻辑环节切换到正组晶闸管工作时，。答案：（ 4 ）１）正、反组同时封锁；２）封锁正组开放反组；

３）正、反组同时开放；４）封锁反组开放正组；

6、在理想情况下电压型逆变器直流环节采用大电容滤波，它是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压波形是。答案：（ 3 ）

１）锯齿波；２）正弦波

３）矩形波；４）不能确定；

7、在理想情况下电流型逆变器直流环节采用电感滤波，它是一个相当于一个恒流源，输出交流电流波形是。答案：（ 1 ）

１）矩形波；２）正弦波

３）锯齿波；４）不能确定；

8、SPWM变频器中，如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只

在正或负的一种极性范围内变化，所得到的 SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做方式。答：（ 3 ）

１）多极性控制；２）双极性控制；

３）单极性控制；４）没用定义

9、调速系统的动态性能就是控制的能力。答案：（ 2 ）

１）磁场；２）转矩；

３）转速；４）转差率；

10、矢量控制系统是控制系统。答案：（ 2 ）

１）静止坐标；２）旋转坐标；

３）极坐标；４）不能确定；

二、什么是有静差闭环调速系统？怎样减少静差？什么是无静差闭

环调速系统？怎样实现？（ 12 分）

答：系统在稳态时，需要一定的速度偏差来维持的速度控制系统为有静差调速系统。减少静差的方法是提高系统的开环放大倍数，但不能消除静差。系统在稳态时，不需要速度偏差来维持的速度控制闭环调速系统为无静差系统。实现的办法是通过采用积分环节或比例积分环节。

三、简述双闭环调速系统在电机起动时两个调节器的工作过程及工

作状态。在双闭环调速系统时，电流环按几型系统设计？速度环又

按几型系统设计？（ 12 分）

答:双闭环调速系统在电机起动过程中转速调节器 ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况： 1. 起动初始阶段：由于速度调节器的输入偏差电压比较大，比例积分环节很快进入饱和状态，速度环开环，电机以最大电流起动，此时电机转速变化不大，电流调节器 ACR

一般不饱和。2. 恒流升速阶段：起动过程中的主要阶段，此时速度调节器一直处于饱和状态，速度环开环，为了保证电流环的主要调节作用，在起动过程中电流调节器不饱和。电机以最大电流加速，

此时电机转速变化大。 3. 速度调节器退饱和阶段：当电机转速超过

给定转速，速度调节器输入出现负偏差，速度调节器开始反向积分，退饱和阶段，速度环闭环，电机转速出现超调。ACR不饱和。

双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点：

（1）饱和非线性控制；

（2）转速超调；

（3）准时间最优控制。

双闭环调速系统时，电流环按Ⅰ型系统设计，速度环按Ⅱ型系

统设计。

四、下图是微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图，试说明K2、V b、电流检测、速度检测的实现过程。（没有标准答案，同学们自己发挥想象能力，能实现就对）（12 分）

答： K2：限流电阻 R0 是为了限制充电电流，为了避免在运行中造成附加损耗，

中央处理器在合上电源后，延时对K2 发出信号将 R0 短路。

Vb：镇流电阻 Rb 的作用是消耗部分动能，以限制C1、 C2两端的泵升电压。当电压检测部分检测到泵升电压达到允许数值时，中央处理器就会给Vb 的控制极

一个正脉冲信号，使Rb分流电路接通。

电流检测：通过电流互感器取出电枢回路或电动机回路的电流模拟信号，离散

化后经 A/D 转换器转换成数字信号送入中央处理器，对电流数字量信号进行相

关处理后，可构成电流反馈控制和电流保护和故障诊断信息的来源。

速度检测：旋转编码器FBS与电动机相连，当电动机转动时，带动码盘旋转，

发出数码形式的转速或转角信号，通过接收器将该数码送入中央处理器，构成

转速反馈控制。

K2的是用于系统启动时防冲击电流的，系统启动时K2断开电源经 R0给电容充电； V b消除泵升电压的，当系统进入制动状态时，逆变器将电动机的机械能

转变为电能，由于整流电路是不可逆电路，所有的电能将给C1、 C2充电，使其电压升高，威胁到其它电力电子期器件，为消除过高的电压威胁，系统将V b导通，多余的电能将通过电阻 R b消耗；电流检测分直流电流检测和交流电流检测，交流电流检测一般采用电流互感器，而直流电流检测可以采用直流电流互感器或

霍尔效应电流变换器，转速检测有模拟和数字两种检测，模拟测速一般采用测速

发电机，数字测速则采用旋转编码器测速。

4、三相绕线式交流异步电动机有几种调速方式？它们分别是什么?

答：变电压调速、转子回路串电阻调速、利用电磁转差离合器调速、变压变频

调速。

五、下图是双闭环可逆调速系统图，试标出当 KF闭合电机起动时，各环节的极性。（10 分）

六、交流电动机变频调速系统为什么基频以下要控制压频比？它

是什么性质的调速？基频以上能控制压频比吗？它又是什么性质的

调速？（ 12 分）

答：基频以下：若要三相异步电动机定子每极气隙磁通量Φm 保持不变，当频

率f 从额定值 fn 向下调节时，必须同时降低定子相电压 Us，使 Us/f= 常值，这是恒压频比的控制方式，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质。

基频以上：频率 f 从额定值 fn 向上调节，但定子电压 Us 却不可能超过额定电压Usn，最多只能保持 Us=Usn，这将迫使磁通与频率成反比地降低， Us/f ≠常值，故不能控制压频比，基本上属于“恒功率调速”性质。

七、试比较直接转矩控制系统与矢量控制系统的特性。（12 分）答：DTC系统和 VC系统都是已获实际应用的高性能交流调速系统。两者都采用转矩（转速）和磁链分别控制， VC系统强调T e 与Ψr 的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，可获

得较宽的调速范围；但按Ψr定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。 DTC系统则实行T e 与Ψs 砰- 砰控制，避开了

旋转坐标变换，简化了控制结构；控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响；但不可避免地产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。

八、如下图为某直流调速系统已知电机参数为 75kW 、220V 、340A 、 1000r/min ，采用 V-M 系统，主电路总电阻欧，电动机电动势系数 K = 30 ， a = · min/r ， C = ·min/r ，。如果要求调速范围 D =

s e

20，静差率 5%，采用开环调速能否满足？如果采用闭环，其对应放大倍数为多少？（ 10 分）

+ n

U +

? U

I d

U d

参考例题 1-2 （开环）、1-3 （闭环）