2011年《運動控制系統(tǒng)》試卷A答案(共6頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 運動控制系統(tǒng)課程試卷（A卷）答案 第1篇 直流調(diào)速系統(tǒng)（60分） 一、填空題（每空1分，共23分）1. 運動控制系統(tǒng)由電動機、功率放大與變換裝置、控制器及相應的傳感器等構成。2. 轉矩控制是運動控制的根本問題，磁鏈控制與轉矩控制同樣重要。3. 生產(chǎn)機械常見的三種負載是恒轉矩負載、恒功率負載和平方率負載。4. 某直流調(diào)速系統(tǒng)電動機額定轉速，額定速降，當要求靜差率時，允許的調(diào)速范圍為5.3，若當要求靜差率時，則調(diào)速范圍為3.1，如果希望調(diào)速范圍達到10，所能滿足的靜差率是44.6%。5. 數(shù)字測速中，T法測速適用于低速，M法測速適用于 高速 。6. 生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)轉

2、速控制的要求有 調(diào)速 、穩(wěn)速和加減速 三個方面。 7、直流電機調(diào)速的三種方法是：調(diào)壓調(diào)速、串電阻調(diào)速和弱磁調(diào)速。 8、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程分為電流上升階段、恒流升速階段和 轉速調(diào)節(jié) 三個階段。 9. 單閉環(huán)比例控制直流調(diào)速系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質在于它的自動調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負載的變化而相應的改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降的變化。二、選擇題（每題1分，共5分） 1、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器，其中ACR所起的作用為（ D ）。 A、實現(xiàn)轉速無靜差 B、對負載變化起抗擾作用 C、輸出限幅值決定電動機允許的最大電流 D、對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾作用2、典

3、型I型系統(tǒng)與典型II型系統(tǒng)相比，（ C ）。 A、前者跟隨性能和抗擾性能均優(yōu)于后者 B、前者跟隨性能和抗擾性能不如后者 C、前者跟隨性能好，抗擾性能差 D、前者跟隨性能差，抗擾性能好3、轉速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對下列哪些擾動無克服能力，（ D ）。 A、電樞電阻 B、負載轉矩 C、電網(wǎng)電壓 D、速度反饋電位器4、下述調(diào)節(jié)器能消除被控制量穩(wěn)態(tài)誤差的為（ C ）。 A、比例調(diào)節(jié)器 B、微分調(diào)節(jié)器 C、PI調(diào)節(jié)器 D、PD調(diào)節(jié)器5、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、ACR采用PI調(diào)節(jié)器，下列說法正確的是（ C ）。A、電動機電樞電流最大時，轉速最高 B、電動機電樞電流小于負載電流，轉速最高 C、電動機轉速最高時，電

4、樞電流等于負載電流 D、恒流升速時，電動機電樞電流等于負載電流。三、簡答題（14分）1、轉速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)應先設計哪個環(huán)？（1分）答：電流環(huán)（1分）2、寫出PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。（1分）答：W(s)=Kpi(s+1)/ s （1分）3、寫出典型I型系統(tǒng)和典型II型系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（2分）答：典型I型系統(tǒng): W(s)=K/s(Ts+1)典型II型系統(tǒng):K(s+1)/s2(Ts+1) （2分）4、寫出電動機的傳遞函數(shù)。（2分）答：Id(s)/(Udo(s)-E(s)=1/R(Tls+1);E(s)/(Id(s)-Idl(s)=R/Tm s（2分）5、在調(diào)節(jié)器的工程設計方法中，低頻段大慣性環(huán)節(jié)如

5、何進行近似處理？高頻小慣性群如何進行近似處理？（2分）答：在調(diào)節(jié)器的工程設計方法中，低頻段大慣性環(huán)節(jié)近似為積分環(huán)節(jié)，高頻小慣性群合并為一個一階慣性環(huán)節(jié)。（2分）6、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定濾波環(huán)節(jié)的作用是什么？（1分）答：給定濾波環(huán)節(jié)的作用是平衡反饋濾波環(huán)節(jié)的延遲作用，使二者得到恰當?shù)呐浜?。?分）7、在無靜差轉速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，影響轉速的穩(wěn)態(tài)精度的主要因素是什么？（2分）答：給定、 反饋環(huán)節(jié)（2分）8、PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中電抗器遠小于晶閘管電動機系統(tǒng)中的電抗器的原因是什么？（1分）答：電流脈動小 （1分）9、PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能優(yōu)于晶閘管電動機系統(tǒng)的主要原因是什么？（1分

6、）答：滯后時間常數(shù)Ts?。?分）10、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，恒流升速階段，ACR輸出如何變化？（1分）答：線性增加 （1分）四、分析計算題（12分）在轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR、ACR均為PI調(diào)節(jié)器。已知參數(shù)：電動機：PN=3.7KW，UN=220V，IN=20A，nN=1000 r/min，電樞回路總電阻R=1.5，設Un*m=Ui*m = Ucm =10V,電樞回路最大電流Idm=50A，電力電子變換器的放大系數(shù)Ks=50。試求： 電流反饋系數(shù)ß。（2分） 轉速反饋系數(shù)。（2分） 當電動機在最高轉速發(fā)生堵轉時的Udo 、 Ui* 、 Ui 、Uc值。（8分）解答： 公式正確得1

7、分，計算正確得1分 公式正確得1分，計算正確得1分 每計算一個量，公式正確得1分，計算正確得1分，共8分五、轉速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)起動過程中，回答下列問題：（6分）1、起動開始時ACR輸出為什么增加？一會兒為什么又減??？（2分）答：ACR給定迅速增加，而轉速增加緩慢，ACR輸入偏差為正；電流迅速增大使ACR輸入偏差迅速減小，在比例和積分的共同作用下，比例下降較快，而積分上升較慢，輸出減小。2、為什么速度必然產(chǎn)生超調(diào)？（2分）答：不產(chǎn)生超調(diào)，電動機就以最大加速度加速，只有產(chǎn)生超調(diào)ASR才能退飽和，電流才能下降，轉速才能停止上升3、當速度達到最高后又開始下

8、降，下降到給定轉速的一瞬間，電動機電樞電流比負載電流大還是??？（2分）答：電動機電樞電流比負載電流小 第二篇交流調(diào)速系統(tǒng)（40分）一、填空題（共12題，每題1分，共12分）1恒壓頻比控制方式是指給異步電動機供電的電壓和 頻率 之比為常數(shù)。2異步電機基于穩(wěn)態(tài)模型的控制方法有調(diào)壓調(diào)速和變壓變頻調(diào)速；基于動態(tài)數(shù)學模型的高性能控制方法有FOC和DTC 。3異步電動機變壓變頻調(diào)速控制特性曲線中，基頻以下調(diào)速稱為恒 轉矩 調(diào)速，基頻以上調(diào)速稱為恒功率調(diào)速。4控制變頻器逆變部分的常見的脈沖寬度調(diào)制技術有（1）以追求電壓正弦為目的的SPWM控制技術，（2）以追求電流正弦為目的的CFPWM控制技術，（3）以追求

9、磁鏈正弦為目的的SVPWM控制技術。5.轉差頻率控制的兩個基本特點是：（1）定子電壓和頻率比協(xié)調(diào)控制保持空隙磁通恒定，（2）氣隙磁通不變時，電磁轉矩與轉差頻率成正比。6. 電磁耦合是機電能量轉換的必要條件，電流與磁通的成積產(chǎn)生轉矩，轉速與磁通的成積產(chǎn)生感應電動勢。7異步電動機可以看成雙輸入雙 輸出系統(tǒng)。8. 三相異步電動機的機械特性方程式是，臨界轉差率為。9.定子電流進行3s/2s變換的公式是，2s/2r變換的公式是。10不同電動機的物理模型彼此等效的原則是：在不同坐標系中所產(chǎn)生的 磁勢 完全一致，總功率也相等。11. 旋轉坐標系下，異步電機電磁轉矩方程為，其中表示dq坐標系下轉子d軸電流。1

10、2.異步電機無論是三相靜止坐標系、兩相靜止坐標系，還是兩相旋轉坐標系下其動態(tài)數(shù)學模型必須由磁鏈方程、電壓方程、轉矩方程和運動方程構成。二、單項選擇題（在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內(nèi)。共6題，每題1分，共6分）1異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)屬于如下哪種類型？（ ） 電磁功率回饋型； 轉差功率回饋型； 轉差功率不變型； 轉差功率消耗型2如下幾種變頻調(diào)速方法中，哪種方法的異步機機機械特性是一條直線？（ ） 常數(shù) 常數(shù) 常數(shù) 改變Us3以下哪種情況異步電動機定子不能產(chǎn)生旋轉磁場？（） 三相對稱繞組，通入三相對稱正弦電流； 兩相對稱繞組，通入兩相對稱正弦電流

11、； 兩相對稱繞組，通入兩相直流電流； 四相對稱繞組，通入四相對稱正弦電流4如下各項中，哪項是三相異步電動機數(shù)學模型非線性的根源之一？（ ）電動機的轉速< 旋轉磁場的轉速； 定子電壓頻率> 電動機的旋轉頻率； 定子繞組和轉子繞組之間的互感是變量； 轉差率在01之間5三相異步電動機在三相軸系上數(shù)學模型的性質是（ ） 單輸入、單輸出系統(tǒng)； 線性定常系統(tǒng)； 多變量、高階、非線性、強耦合系統(tǒng)； 單輸入、雙輸出系統(tǒng)6異步電動機的數(shù)學模型從三相靜止坐標系變換到兩相靜止坐標系后，電壓方程的維數(shù)有何變化？（ ） 從6維降到2維； 從6維降到3維； 從6維降到4維； 從6維降到5維三、簡答題（共3題，

12、共10分）1簡述通用型變頻器的基本組成，并闡述各部分的基本功能（4分）。答：主電路、泵升電路、控制電路和檢測保護電路組成，分別完成：交直交變換、能量回饋時能量泄放和電流檢測機保護作用。2簡述電壓正弦波脈寬調(diào)制法的基本思路（4分）。答：以頻率與期望的輸出電壓波相同的正弦波為調(diào)制波，以頻率比期望波高得多的等腰三角形波為載波，當調(diào)制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關器件的通斷時刻，從而獲得幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列，這種調(diào)制方法是SPWM調(diào)制。3通用型變頻器基速以下變頻調(diào)速時為什么要變壓？（2分）答：為保持電機主磁通恒定，因為主磁通太小電機利用不充分，太大會燒壞電機。四、綜合應用題（共2題，共12分。其中1題6分，2題6分）1異步電機矢量控制變頻調(diào)速的基本思想是什么？（3分）并用結構簡圖描述（3分）答：按轉子磁鏈定向矢量控制的基本思想是：通過坐標變換，在按轉子磁鏈定向同步旋轉正交坐標系中，得到等效的直流電機模型，仿照直流電動機的控制方法控制電磁轉矩和磁鏈，然后將轉子磁鏈定向坐標下中的控制量反變換得到三相坐標系下的對應量，以實施控制。圖解為：2. 根據(jù)異步