(完整版)運動控制系統(tǒng)試卷A答案

1、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(yīng)的傳感器等構(gòu)成。2. 轉(zhuǎn)矩控制是運動控制的根本問題，磁鏈控制與轉(zhuǎn)矩控制同樣重要。3. 生產(chǎn)機械常見的三種負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和平方率負(fù)載。4.某直流調(diào)速系統(tǒng)電動機額定轉(zhuǎn)速 nN 1430 r / min ，額定速降nN115r / min ，當(dāng)要求靜差率 s 30% 時，允許的調(diào)速范圍為 5.3，若當(dāng)要求靜差率 s 20% 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

2、， 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)在于它的自動調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)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(zhuǎn)速無靜差B、對負(fù)載變化起抗擾作用C、輸

3、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(zhuǎn)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(fù)載轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速最高

4、B、電動機電樞電流小于負(fù)載電流，轉(zhuǎn)速最高C、電動機轉(zhuǎn)速最高時，電樞電流等于負(fù)載電流電流等于負(fù)載電流。D、恒流升速時，電動機電樞三、簡答題（ 14 分）1、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)先設(shè)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(Tl

5、s+1);E(s)/(Id(s)-Idl(s)=R/Tm s（ 2 分）5、在調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法中，低頻段大慣性環(huán)節(jié)如何進行近似處理？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(shè)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(dāng)?shù)呐浜?。分）?7、在無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，影響轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度的主要因素是什么？（答：給定、 反饋環(huán)節(jié)（ 2 分）2 分）8、PWM 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中電抗器遠(yuǎn)小于晶閘管么？（

6、1 分）電動機系統(tǒng)中的電抗器的原因是什答：電流脈動?。? 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）答：滯后時間常數(shù)Ts ?。?1 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(zhuǎn)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(shè) 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

7、=50。試求： 電流反饋系數(shù) ?。（2 分） 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 。（2 分） 當(dāng)電動機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時的Udo 、 Ui * 、 Ui、 Uc 值。（8 分）解答：公式正確得 1 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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

8、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(zhuǎn)速才能停止上升3、當(dāng)速度達到最高后又開始下降，下降到給定轉(zhuǎn)速的一瞬間，電動機電樞電流比負(fù)載電流大還是??？（ 2 分）答：電動機電樞電流比負(fù)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(xué)模型的高性能控制方法有FOC 和 DTC 。3異步電動機變

9、壓變頻調(diào)速控制特性曲線中，基頻以下調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)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(shù)有（1）以追求電壓正弦為目的的 SPWM 控制技術(shù)，（2）以追求電流正弦為目的的 CFPWM 控制技術(shù)，（3）以追求磁鏈正弦為目的的 SVPWM 控制技術(shù)。5.轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率成正比。6. 電磁耦合是機電能量轉(zhuǎn)換的必要條件， 電流與磁通的成積產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩， 轉(zhuǎn)速與磁通的成積產(chǎn)生感應(yīng)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Te3

10、npU s2 Rr ' s，臨界轉(zhuǎn)R ')2(L(sRlsL ')21srlr差率為 smRr '。212 ( Lls Llr ')2Rs2i09.定子電流進行3i A， 2s/2r 變換的公式是3s/2s 變換的公式是1iBi22idcossiniiqsincos。i10不同電動機的物理模型彼此等效的原則是：在不同坐標(biāo)系中所產(chǎn)生的磁勢完全一致，總功率也相等。11. 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，異步電機電磁轉(zhuǎn)矩方程為Tenp Lm (isqirdi sdirq ) ，其中 ird 表示dq 坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子 d 軸電流。12.異步電機無論是三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系，

11、 還是兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下其動態(tài)數(shù)學(xué)模型必須由磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程和運動方程構(gòu)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(zhuǎn)差功率回饋型； 轉(zhuǎn)差功率不變型； 轉(zhuǎn)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？ （ ）Eg常數(shù)U s常數(shù)f1f1Er常數(shù) 改變 Usf13以下哪種情況異步電動機定子不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)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； 兩相對稱

12、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(xué)模型非線性的根源之一？（ ）電動機的轉(zhuǎn)速 < 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速； 定子電壓頻率 > 電動機的旋轉(zhuǎn)頻率； 定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間的互感是變量； 轉(zhuǎn)差率在 01 之間5三相異步電動機在三相軸系上數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)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(xué)模型從三相靜止坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)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

13、3 題，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(dāng)調(diào)制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關(guān)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(yīng)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(jié)構(gòu)簡圖描述（ 3 分）答：按轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制的基本思想是：通過坐標(biāo)變換，在按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)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(zhuǎn)矩和磁鏈，然后將轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標(biāo)下中的控制量反變換得到三相坐標(biāo)系下的對應(yīng)量