運(yùn)動(dòng)控制期末復(fù)習(xí)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上填空題1. 單閉換比例控制直流調(diào)速系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于他能夠隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)的改變 ，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降的變化。2. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)ASR輸出達(dá)到限幅值Um*，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈 狀態(tài)，轉(zhuǎn)速變化對(duì)轉(zhuǎn)速環(huán)不會(huì)產(chǎn)生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)3. 調(diào)速系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行數(shù)字測(cè)速的方法有三種，分別是：4. 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 中，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，抗干擾能力 ，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。轉(zhuǎn)速環(huán)按典型 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，抗干擾能力 ，超調(diào)小。5. 交流調(diào)速系統(tǒng)按對(duì)轉(zhuǎn)差功率處理方式分為三類： 、 、 、6. 異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)坐標(biāo)變換簡(jiǎn)化其數(shù)學(xué)模型時(shí),異步電

2、動(dòng)機(jī)定子繞組是靜止的,因此只要進(jìn)行3/2變換即可:而轉(zhuǎn)子繞組是旋轉(zhuǎn)的,因此必須通過(guò) 及 才能變換到靜止兩相正交坐標(biāo)系。7. 現(xiàn)代變頻器主要采用PWM控制技術(shù),傳統(tǒng)的交流PWM技術(shù)是用正弦波來(lái)調(diào)制等腰三角波,稱為 控制技術(shù),隨著控制技術(shù)的發(fā)展還產(chǎn)生了 控制技術(shù)和 控制技術(shù)。8. 基于動(dòng)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng),可采用按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的 ，另外還可以采用按定子磁鏈控制的 。9. 直流調(diào)速系統(tǒng)采用的可控直流電源的主要有 和 ，考慮到 電源裝置的性能優(yōu)越性,在中考慮到小功率場(chǎng)含應(yīng)用較多。10. 比較開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性和閉環(huán)系統(tǒng)靜特性性， 系統(tǒng)機(jī)械特性比較硬， 系統(tǒng)的調(diào)速范國(guó)較小靜差率一定時(shí) 系統(tǒng)的機(jī)械特

3、性系統(tǒng)的調(diào)速范圍可以大大提高。11. 當(dāng)電流增加到一定值時(shí)才出現(xiàn)的電流負(fù)反饋，叫做 12. 對(duì)轉(zhuǎn)速、電流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō),動(dòng)態(tài)干擾主要有負(fù)擾動(dòng)和電網(wǎng)電壓抗動(dòng),其中 調(diào)節(jié)器對(duì)負(fù)載擾動(dòng)起調(diào)節(jié)作用；當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)首先由 調(diào)節(jié)器及時(shí)調(diào)節(jié)。13. 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)中反映系統(tǒng)快速性的指標(biāo)是 ；反映系統(tǒng)穩(wěn)定性能的指標(biāo)是 ；能夠同時(shí)反映快速性和穩(wěn)定性的指標(biāo)是 。14. 光電式應(yīng)轉(zhuǎn)編碼器可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)速檢測(cè)的,這種編碼器主要有兩種類型分別是 和 。采用數(shù)字PID控制的調(diào)節(jié)器，其中PID數(shù)字控制算法有 和 兩種。15. 對(duì)于基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)面言，采用 調(diào)速是一種性能較好的調(diào)速方

4、法，在基頻以下采用 的控制方法，基頻以上調(diào)速受電動(dòng)機(jī)絕緣耐壓和磁路飽和限制需要保持 不變。16. 帶有比例積分調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，如果轉(zhuǎn)速的反饋值與給定值相等，則調(diào)節(jié)器的輸出為（ ）A零B大于零的定值C小于零的定值D保持原先的值不變17. 以下關(guān)于三相異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述錯(cuò)誤的是（ ）A異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子各繞組間存在交叉耦合B異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階系統(tǒng)C異步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)單輸入單輸出的線性系統(tǒng)D異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)多變量系統(tǒng)18. 以下關(guān)于典型型系統(tǒng)的說(shuō)法正確的是（ ）A典型型系統(tǒng)能夠克服階躍干擾和斜坡干擾B典型型系統(tǒng)僅能克服階躍干擾C典型型系統(tǒng)不是一種工程設(shè)計(jì)的

5、方法D典型型系統(tǒng)就是一個(gè)二階系統(tǒng)19. 以下關(guān)于直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的說(shuō)法正確的是（ ）A采用了定子磁鏈閉環(huán)控制B用到了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)交換C受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響D低速時(shí)轉(zhuǎn)矩?zé)o脈動(dòng)20. 關(guān)于帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)比較，下列說(shuō)法正確的是（ ）A帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能更好B就靜特性而言兩者有相似之處，都是兩段特性C兩者都能隨時(shí)對(duì)電流起控制作用D兩者都僅在電流過(guò)大時(shí)對(duì)電流起控制作用21. 典型型系統(tǒng)與典型型系統(tǒng)相比（ ）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22

6、. 交流調(diào)速系統(tǒng)需要變頻器作為交流電器，以下不屬于變頻器采用的變頻器技術(shù)的是（ ）ASPWMBSVPWMCCFPWMDPFC23. 以下關(guān)于交流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）A交流電機(jī)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)單輸入單輸出的線性系統(tǒng)B異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)C異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速時(shí)需要進(jìn)行電壓（或電流）和頻率的協(xié)調(diào)控制，有電壓（或電流）和頻率兩個(gè)獨(dú)立的輸入變量D在基速（額定轉(zhuǎn)速）以下時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)無(wú)法對(duì)磁通進(jìn)行單獨(dú)控制，而直流電動(dòng)機(jī)可以。專心-專注-專業(yè)第二章：習(xí)題2-1（P27）試分析有制動(dòng)通路的不可逆PWM變換器進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，兩個(gè)VT是如何工作的 答：先減小控制電壓，使

7、Ug1得正脈沖變窄，負(fù)脈沖變寬，從而使平均電樞電壓Ud降低，由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速和反電勢(shì)還來(lái)不及變化，因而造成E>Ud的局面，很快電流Id反向，VD2截止，在tont<T期間，Ug2為正，于是VT2導(dǎo)通，反向電流產(chǎn)生能耗作用，在Tt<T+ton期間，VT2關(guān)斷，-id經(jīng)VD1續(xù)流，向電源回饋能量，同時(shí)VD1兩端壓降鉗制VT1，使其不能導(dǎo)通，在制動(dòng)狀態(tài)下，VT2和VD1輪流導(dǎo)通，VT1始終關(guān)斷。習(xí)題2-2（P27）調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是1000100r/min要求靜差率S=2%，那么系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速降是多少？D=nMAXnmin=10n=nN*sD（1-s）=1000×

8、0.0210×（1-0.02）=2.04 rpm習(xí)題2-3（P27）某一調(diào)速系統(tǒng)在額定負(fù)載下，最高轉(zhuǎn)速為n0MAX=1500r/min，最低轉(zhuǎn)速n0min=150r/min帶額定負(fù)載時(shí)的速度降落nN=15r/min且在不同轉(zhuǎn)速下額定速降nN不變，試問(wèn)系統(tǒng)調(diào)速范圍多大？系統(tǒng)靜差率是多少？解：調(diào)速范圍：D=nMAXnminnMAX=n0MAX-nN=1500-15=1485r/minnmin=n0min-nN=150-15=135r/minD=nMAXnmin=11靜差率：S=nNn0=15150=0.1=10%例題2-1（P25）某直流調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為nN=1430r/min，

9、額定速降n=115r/min，當(dāng)要求靜差率S30%時(shí)，允許多大的調(diào)速范圍?如果要求靜差率S20%時(shí)，允許多大的調(diào)速范圍?如果希望調(diào)速范圍達(dá)到10，所能滿足的靜差率是多少？解:在要求靜差率S30%時(shí)允許的調(diào)速范圍為：D=nNSnN(1-S)=1430×0.3115×(1-0.3)=5.3在要求靜差率S20%時(shí)允許的調(diào)速范圍為：D=nNSnN(1-S)=1430×0.2115×(1-0.2)=3.1若調(diào)速范圍達(dá)到10，則靜差率只能是：S=DnNnN+DnN=10×+10×115=0.446=44.6%第三章：習(xí)題3-7（P52）有一個(gè)PW

10、M變換器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)，已知電動(dòng)機(jī)：PN=2.8KW，UN=220V，IN=15.6A，nN=1500r/min，Ra=1.5，整流裝置內(nèi)阻Rrec=0.2，PWM變換器的放大倍速Ks=31.（1）系統(tǒng)開(kāi)環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算調(diào)速范圍D=100時(shí)的靜差率S值。解：由題知：R=Ra+Rrec=1.5+0.2=1.7Ce=UN-INRan=220-15.6×1.51500=0.1311Vnop=INRCe=15.6×1.70.1311=202.3 r/minnmin=nmaxD=15S=nopn0min=nopnmin+nop=202.3202.3+15=0.93=93%（2）當(dāng)

11、D=100,S=5%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。nN=nNSD(1-S)=1500×0.05100×（1-0.05）0.789r/min（3）如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=100，S=5%,在 =10V時(shí) ，計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù) 和放大器放大系數(shù) 。K=nopncl-1=202.40.789-1255.5n=KpKsUN*Ce(1+K)-RIdCe(1+K)1500=310Kp0.131×(1+255.5)-(1.5+0.2)×15.60.131×(1+255.5) Kp162.7由K=KpKsCe得=KCeKpKs=255.5

12、5;0.7×310.007第四章習(xí)題4-1（P100）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的ASR和ACR均為PI調(diào)節(jié)器，設(shè)系統(tǒng)最大給定電壓Unm*=15V， nN=1500r/min，IdL =20A，電流過(guò)載倍數(shù)為2，電樞回路總電阻R=2，Ks=20，Ce=0.127Vmin/r求：（1）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在Un*=5V，IdL=10A時(shí)，系統(tǒng)的n、Un、Ui*、Ui和Uc各為多少？（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大而堵轉(zhuǎn)時(shí)， Ui*和Uc各為多少？解：（1）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：=Unm*nN=0.01當(dāng)U*i=5V，轉(zhuǎn)速n=U*n=5V0.01V/rpm=500 rpm電流反饋系數(shù)=Unm*Idm=1520×2

13、=0.375Un=U*n=5V當(dāng)U*n=5V時(shí)，U*i=UI=IdL=0.375×10=3.75VUc=Cen+IdLRKS=0.127×500+10×220=4.175V（2）堵轉(zhuǎn)時(shí)：U*i=Idm=0.375×40=15VUc=Cen+IdLRKS=0+40×220=4V第五章習(xí)題5-1（P111）旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)1024，倍頻系數(shù)4，高頻時(shí)鐘脈沖頻率f0=1MHz，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器，M法測(cè)速時(shí)間為0.01s，求轉(zhuǎn)速n=1500r/min和n=150r/min 時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大值。提示：

14、Z（脈沖）=倍頻系數(shù)*光柵數(shù) Z=4*1024=4096（1） M法測(cè)速測(cè)速分辨率Q=60ZTC=×0.011.465r/min當(dāng)轉(zhuǎn)速n=1500r/min時(shí)n=60M1ZTc M1=nZTc60=1024測(cè)速誤差率max=1M1×100%=11024×100%0.098%當(dāng)轉(zhuǎn)速n=150r/min時(shí)n=60M1ZTc M1=nZTc60=102.4測(cè)速誤差率max=1M1×100%=1102.4×100%0.98%可見(jiàn)M法適合高速（2）T法測(cè)速當(dāng)轉(zhuǎn)速n=1500r/min時(shí)：測(cè)速分辨率 Q=Zn260f0-Zn=4096××

15、;106-4096×1500171r/min由n=60f0ZM2得M2=60f0Zn=60××15009.77測(cè)速誤差率MAX=1M2-1×100%11.4%當(dāng)轉(zhuǎn)速n=150r/min時(shí)：測(cè)速分辨率Q=Zn260f0-Zn=4096××106-4096×1501.55r/min由n=60f0ZM2得M2=60f0Zn=60××15097.7測(cè)速誤差率MAX=1M2-1×100%1%可見(jiàn)T法適合低速P103 5.2 轉(zhuǎn)速檢測(cè)的數(shù)字化（兩種測(cè)速方法相關(guān)概念）公式，求解第六章習(xí)題6-1（P153）一臺(tái)

16、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為:額定電壓UN=380V,額定轉(zhuǎn)速nN=960r/min,額定頻率fN=50Hz,定子繞組為聯(lián)結(jié)。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得定子電阻Rs=0.35,定子漏感Lls=0.006H,定子繞組產(chǎn)生氣隙主磁通的等效電感Lm=0.26H,轉(zhuǎn)子電阻Rr=0.5,轉(zhuǎn)子漏感Llr=0.007H,轉(zhuǎn)子參數(shù)已折合到定子側(cè),忽略鐵心損耗。(1)畫(huà)出異步電動(dòng)機(jī)T形等效電路和簡(jiǎn)化等效電路。(2)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率SN,定子額定電流I1N(Ir)和額定電磁轉(zhuǎn)矩。由于額定轉(zhuǎn)速nN=960r/min。同步轉(zhuǎn)速n1=60fNnp=60×503=1000r/min因此額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率為SN=n1-nn1

17、=1000-=0.04由異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化電路，額定運(yùn)行時(shí)的定子額定電流幅值I'r=UsRs+R'rS2+12Lls+L'lr2 +=220（0.35+0.50.04）2+（100）2×（0.006+0.007）2=.1225+16.6796=16.3164 A額定電磁轉(zhuǎn)矩Te=Pmm=3np1I'r2R'rSN=3×3100×16.31642×0.50.0495.33（N·m）（依據(jù)簡(jiǎn)化等電路效）(3)定子電壓和頻率均為額定值時(shí),理想空載時(shí)的勵(lì)磁電流l0I0=UsRS2+12Lls+L'lr2=22

18、00.352+(100)2×(0.06+0.26)2=2.633(A)(4)定子電壓和頻率均為額定值時(shí),臨界轉(zhuǎn)差率S和臨界轉(zhuǎn)矩Tem,畫(huà)出異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。Sm=R'rRS2+12Lls+L'lr2=0.50.352+(100)2×(0.06+0.007)2=0.122臨界轉(zhuǎn)矩Tem=3npUs221Rs+RS2+12Lls+L'lr2=3×3×××0.35+0.352+(100)2×(0.06+0.007)2=155.83(N·m)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如下圖所示：P1536-4思考題：

19、基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制、恒定子磁通ms、恒氣隙磁通m和恒轉(zhuǎn)子磁通mr的控制方式，從機(jī)械特性和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面分析與比較四種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：恒壓頻比控制最容易實(shí)現(xiàn)，其機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能滿足一般調(diào) 速要求，低速時(shí)需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補(bǔ)償定子阻抗壓降。 恒定子磁通 ms、恒氣隙磁通 m 和恒轉(zhuǎn)子磁通 mr 的控制方式均需要定子電壓補(bǔ)償，控制 要復(fù)雜一些。恒定子磁通 ms 和恒氣隙磁通 m 的控制方式雖然改善了低速性能，但機(jī)械特性還 是非線性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。 恒轉(zhuǎn)子磁通 mr 控制方式可以獲得和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，性能最佳。習(xí)題6-7（

20、P154）異步電動(dòng)機(jī)基頻以下調(diào)速時(shí)，氣隙磁通量m、定子磁通量ms和轉(zhuǎn)子磁通量mr隨負(fù)載而變化，要保持恒定需采用電壓補(bǔ)償控制。寫(xiě)出保持三種磁通恒定的電壓補(bǔ)償控制的向量表達(dá)式，若僅采用幅值補(bǔ)償是否可行，比較兩者的差異。（1） 恒定子磁通量ms控制Te=3np（Us1）2S1R'rSRs+R'r+S212（Lls+L'lr）2（2） 恒氣隙磁通m控制Te=3np（Eg1）2S1R'rR'r2+S212L'lr2（3） 恒轉(zhuǎn)子磁通量mr控制Te=3np（Eg1）2S1R'r兩者差異：習(xí)題6-12（P154）兩電平PWM逆變器主回路的輸出電壓矢量是

21、有限的，若期望輸出電壓矢量的幅值小于23 Ud，空間角度任意，如何用有限的PWM逆變器輸出電壓矢量來(lái)逼近期望的輸出電壓矢量？答：兩電平PIM逆變器有六個(gè)基本空間電壓矢量，這六個(gè)基本空間電壓矢量將電壓空間矢量分成六個(gè)扇區(qū)，根據(jù)空間角度確定所在的扇區(qū)，然后用扇區(qū)所在的兩個(gè)基本空間電壓矢量分別作用一段時(shí)間等效合成期望的輸出電壓矢量。（P123）變壓變頻調(diào)速的基本原理變壓變頻調(diào)速是改變異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方法，同步轉(zhuǎn)速隨頻率而變化n1=60f1np=6012np異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=1-Sn1=n1-sn1=n1-n穩(wěn)態(tài)速降隨負(fù)載大小變化 n=Sn1基頻以下調(diào)速調(diào)速當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在基頻（額定頻

22、率）以下運(yùn)行時(shí)，如果磁通太弱，沒(méi)有充分利用電機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果磁通過(guò)大，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)。當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須使Egf1=4.44NskNSmN=常值即在基頻以下應(yīng)采用電動(dòng)勢(shì)頻率比為恒值的控制方式。然而,異步電動(dòng)機(jī)繞組中的電動(dòng)勢(shì)是難以直接檢測(cè)與控制的。當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí),可忽略定子電阻和漏感壓降,而認(rèn)為定子相電壓Us=Eg,則得Egf1=常值這就是恒壓頻比的控制方式。低頻時(shí),U和E都較小,定子電阻和漏感壓降所占的份量比較顯著,不能再忽略。這時(shí),可以人為地把定子電壓U抬高一些,以便近似地補(bǔ)償定子阻抗壓降,稱作低頻補(bǔ)償,也可稱作低頻轉(zhuǎn)矩提升。當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，忽略定子電阻和漏感壓降，低頻補(bǔ)償（低頻轉(zhuǎn)矩