運動控制系統(tǒng)課外習題庫部分答案

〔 jingao編寫0（調(diào)速范圍寬、靜差率小、進給傳動（輸出轉(zhuǎn)矩大、動態(tài)響應好、定 在控制上直流調(diào)速比交流調(diào)速 在性上直流調(diào)速比交流調(diào)速 論述 nUIdR n Ke Ke調(diào)速方法：（1）改變電樞回路電阻調(diào)速缺點：調(diào)速只能在額定轉(zhuǎn)速以上進行。因為正常工作時N,1控制系統(tǒng)能夠正常運行的首要條件是（B D）的擾動A調(diào)節(jié)器放大倍 B電網(wǎng)電壓波C負 D測速機勵磁電 輸入為零時輸出也必為零的調(diào)節(jié)器是（ A、P調(diào)節(jié) B、I調(diào)節(jié) C、PI調(diào)節(jié) D、PID調(diào)節(jié) 電壓ΔU＝0時，調(diào)節(jié)器的輸出電壓是多少？它決定于哪些因素？I)調(diào)節(jié)器環(huán)節(jié)。 在轉(zhuǎn)速開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，突加負載后又進入穩(wěn)態(tài)時，轉(zhuǎn)速n減少 ，電壓Ud0 不變，控制角α 不變；在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負載后又進入穩(wěn)態(tài)時，轉(zhuǎn)速n減少，電壓Ud0 ，控制角α 增加（可用增加、減少、不變表示）比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點。比例部分能迅速響應控制作 能夠提高調(diào)速范圍，為此所付出的代價是，須增設 裝置和電壓放大 論述某一調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范1500~150rmin求系統(tǒng)的s≤2么系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少?如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100rmin，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應有多大?Dnmax1500

S%

/[150nNnN3.06r/

1

K

13

1有一V—M調(diào)速系統(tǒng)，電動機參數(shù)為：PN=22kW，UN=220V，IN=125A，nN=1500rmin，電樞電Ra=12ΩRrec=15ΩKs=35，D調(diào)整該系統(tǒng)參數(shù)，使U*n15VId＝IN,n=nN，則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α應為多少nUNIN

UNINn

22012.51.20.1367Vmin/nUNINR INR12.52.7246.95r/

D1500/NminNmin1500/SnNclnNclNonNcl8.33r/(3)n

nopK

1

1 1KKU*I

/U n s Ce(1KpKs/Ce

Ce(1K150028.6(10.0096Vmin/

2.712.5圖中VLd 轉(zhuǎn)速（速度）負反饋環(huán)節(jié)_RP1_已知某調(diào)速系統(tǒng)電動機數(shù)據(jù)為 , , ,nN=1000r/ Ra=0.15Ω整流裝置內(nèi)阻Rrec=0.3Ω觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍 Ks=40.最大給定電壓=15V,當主電路電流達到最大值時整定電流反饋電壓Uim=10V 要求調(diào)速范圍D＝20，靜差率s≤10%。計算：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) （2）調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kp2一個設計較好的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作時（BA兩個調(diào)節(jié)器都飽 B兩個調(diào)節(jié)器都不飽CST飽和，LT不飽 DST不飽和，LT飽AA)A.ASR飽和、ACR不飽 B.ACR飽和、ASR不飽C.ASR和ACR都飽 D.ACR和ASR都不飽B) PI低系統(tǒng)穩(wěn)定性，使系統(tǒng)動態(tài)不穩(wěn)定。3.靜特性硬度下降對動態(tài)性能的影響:改為P調(diào)節(jié)器時其輸出量總是正比于輸入量，控制的快速性增強,而統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸出量將如何變化？如果β變化尼？〔a〕開 〔b〕單環(huán)有 〔c〕單環(huán)無 〔d〕雙環(huán)系答：反饋斷線后，Un0，ASR饋斷線，觸發(fā)移相控制電壓增大到極限，觸發(fā)角最小移至min，轉(zhuǎn)速達到最高值。nUdIdlRUd0cosminIdlRC C I、電流上升階段，II、恒流升速階段，III、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRI、II階段處于飽和狀態(tài)，其限幅值Uim*=βIdm，這時轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)狀態(tài)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRACR均能起線性調(diào)節(jié)作用的是在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)(或III)階段。PInASR 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動過程特點是飽和非線性控制、準時間最優(yōu)控制和轉(zhuǎn)速超調(diào)。論述在轉(zhuǎn)速、電流比閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器ASRACR均采PIASR輸出達到U*時，主電路電流達到最大電流80A。當負載電流由40A增加到70A時，試（1）U*應如何變化 （2）U值由哪些條件決定 d U* d 及n在系統(tǒng)重新進入穩(wěn)定后的表達如下圖，轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。已知參數(shù)：電動機：PN3.7KWUN220V，IN20A，nN1000rmin，電樞回路總電阻R1.5U*U*10VI30AK40。 和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)突增負載后又進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，則ACR的輸出電壓Uc、變流裝置出電壓Ud，電動機轉(zhuǎn)速nnn有一轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器），在此系統(tǒng)中，已可控硅KS=40，電樞回路最大電流Idm=40A總電阻R=1.5Ω。設。試求βα 和Uct值?！?〕當電動機在半速及半載正常運行時 和Uct值。 （3）n=0Ud0CenIdmRa60VASR輸出電壓 ，統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸出量轉(zhuǎn)速∩、Un、Ui、Ud、Id五個將如何變化? 如下圖，轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR、ACR均采用PI調(diào)節(jié)器。已知參數(shù)電動機：*PN3.7KW，UN220VIN20AnN1000rminR1.5 10V，電樞回路最大電流為 30A，電力電子變換器的放大系數(shù)K40 電流反饋系數(shù)和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)突增負載后又進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，則ACR的輸出電壓Uc、變流裝置輸出電壓Ud，電動機轉(zhuǎn)速n，較之負載變化前是增加、減少，還是不變？為什么？nnn若要改變系統(tǒng)起動電流應調(diào)節(jié)什么參數(shù)？此時，設U*為正電壓信號，在右圖n雙閉環(huán)晶閘管—直流電動機不可逆調(diào)速系統(tǒng)電（1）兩閉環(huán)連接上的特點及相互關系3 D無直流環(huán)流但有脈動環(huán)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中邏輯控制器由哪幾個環(huán)節(jié)組成, 論述4章變頻技術基礎下列交流異步電動機的調(diào)速方法中，應用最廣的是（C PAM 1型、電壓型兩類。 電 和頻率可變的控 ；；；；。。論述⑴在圖中，用R、S、T標出變頻器的工頻交流電源輸入端；用U、V、W標出變頻器的三相交流⑵在圖中，用D1～D6標出整流電路的6只整流管；用T1～T6標出逆變電路的6只開關器 較多⑷在圖中，標出預充電電阻R1和與之相連的預充電開關器件JC。簡述預充電（5）在圖中，標出制動電阻R5和與之相連的開關器件T7。簡述其制動第5章 控制技 何為S 變頻器?與PAM相比其是如何改變輸出電壓的.解釋下列名稱的含義: (2)m 波形,已知采用自然采樣法,雙極性 S的同步調(diào)制是： S調(diào)制中參數(shù)2N是 以 。論述大題〔6VVVF （√C

1控 B恒1控 D恒

11A補償定子電阻壓 B補償定子電阻和漏抗壓C補償轉(zhuǎn)子電阻壓 D補償轉(zhuǎn)子電阻和漏抗壓（A）（B）減?。–）不變（D） 交流異步電動頻調(diào)速系統(tǒng)為何必須V/f=常數(shù)控制?詳細說明原 如果使現(xiàn)，加定子電壓補償?shù)哪繕?，改善低速性能。Tmax，nm與頻率無關，機械特性平行，硬近額定頻率時，Tmaxf1Tmax恒電壓/頻率比(U1/f1C恒氣隙電勢/頻率比(E1/f1C常見的調(diào)速系統(tǒng)中，在基速以下按恒轉(zhuǎn)矩這是因為：V/f近似正比于電機的 如V/f太大，會出現(xiàn) 如V/f太小，會出現(xiàn) 在s值很小的范圍內(nèi)，只要能夠保持 氣隙磁通不變，異步電動機的轉(zhuǎn)矩就近似與 差角頻率成正比，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的基本概念論述寫出定子繞組感應電動勢E和氣隙磁場m的表達式，分析異步電 444fN Eg444N f N f1

N U≈Eg,，則有Usfnnn11f f 通用變頻器一般的調(diào)速特性V-F關系M-n畫出bcde的曲abcde從零開始啟動到額定轉(zhuǎn)速時的Ws,W1,W2,I1整個過程波形?ACD 與直流機相比,矢量控制系統(tǒng)中的Im和It代表著什么?試說明矢量控制的基本思想?并說明下列坐標的詳細含義. (3)矢量控制為何也稱磁場定向控制?其控制的目的是什么?1. 2. 3.根據(jù)矢量圖寫出旋轉(zhuǎn)變換陣，當異步電機達到穩(wěn)態(tài)時， 坐標系與旋轉(zhuǎn)磁動勢同步時，F(xiàn)s(iFs(isN

N

ii為交流電i, q q 矢量控制系統(tǒng)的基本思想也是通過坐標變換，得到等效的兩相數(shù)學模型，然后，按_磁場定向，將定子電流將定子電流分解為勵磁電 2R表示的繞組名： ,其繞組信號是 M軸相當于直流機的 ；Im相當于直流機的 控制Im大小就可控制交流機的 T軸相當于直流機的 ；It相當于直流機的 控制It大小就可控制交流機的 論述下圖為異步電動機矢量控制原理結(jié)構圖，A，B，C，D它們分別表示什么變換以及模塊的輸入輸出信號名詞？這些變換的等效原則是什么？給定信~mA+ABiiCiβDi*異步電反饋mTKI/cos m mf1f1NEgWE1W

f

而認為定子相電壓Us≈Eg，則得 1N；這就是恒壓頻比的控制方式 為地把電壓Us抬高一些，以便近似地補償定子阻抗壓降。f1NUsUsN逆變器，簡稱變壓變頻器 電壓源型逆變器（VoltageSourceInverter--VSI電力電子開關器件VT1~VT6組成的三相逆變器主電路，一般在圖中用開關符號代表任何一種電力電子開關器180°120°導同一橋臂上、下兩管之間互相換流的逆變器稱作180°導通型逆變器。但須注意，必須防止同一橋臂率比期望波高得多的等腰三角波作為載波（Carrierwave）并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波wavefc與調(diào)制信號頻率frNNfc異步調(diào)制——載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式：當frN少，脈沖不對稱的影響就變大同步調(diào)制——N且取N3的整數(shù)倍，使三相輸出對稱；常用的一種電流閉環(huán)控制方法是電流滯環(huán)（CurrentHysteresisBand——CHB）控制，電流控制器是帶滯環(huán)的比較器，環(huán)寬為2h。經(jīng)典的S控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波，并未顧及輸出電流的波形。180°862對于六拍階梯波的逆變器，在其輸出的每個周期中6種有效的工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次。逆變器每隔/3時62（SetorⅡ、…、Ⅵ，每個扇區(qū)對應的時間均為/3。實現(xiàn)SV 的新電壓空間矢量us，以獲得優(yōu)于正六邊形的多邊形（近圓形）旋轉(zhuǎn)磁場?，F(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管整流和由快速全控開關器件或智能功率模塊IPM組成的逆變器，構成交-直-交電壓源型變壓變頻器——VVVF0.5~500KVAC濾波，同時兼有無功功率交換的作用。C串入限流電阻（或電抗KCsssmaxTes保持Eg/1恒定，也就是保持m恒定。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之二。第三節(jié)異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換ABC形旋轉(zhuǎn)磁動勢F，它在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速1（即電流的角頻率）順著A-B-C的相序旋轉(zhuǎn)。3/2（3S/2S）（A、B、C、AN3，兩相繞組每相有效匝數(shù)為N2，各相磁動勢為有效匝數(shù)與電流的乘積，其空間矢量均位于有關相的坐標軸上。 1iA i α 3

33B3iβ

N2 i 2C

23N323 iα2iβ32321iA23Bi2iCi

iA

α

α 23 236β 2B B 6

β22 im sin 2r/2siC2s/sinsinC2s/sinsincosCC2r/sin cossinTTMitis和Ms，已知im、itissiisi2mtTTis2 sismeTe

rmrTnpLm L Lr Lmi

TrrTrpr

Trprrrismism變時，r的變化要受到勵磁慣性的阻撓；r都是實際存在的，而用于控制器的這兩個量都難以直接檢測，只能采用觀測值或模型計算值；在兩相靜止坐標系上的轉(zhuǎn)子磁鏈模型按磁場定向兩相旋轉(zhuǎn)坐標系上的轉(zhuǎn)子磁鏈模型*********ΔU＝0 U

答:使用積分控制時可以借助積分作用使反饋電壓n與給定電壓n相等即使 n為零C一樣有輸出，不再需要Un來維持UC，由此即可使輸出穩(wěn)定于給定值使調(diào)速系統(tǒng)無靜差。當Un0時調(diào)節(jié)器的輸出為電壓UC它取決于Un的過去變化，當Un為正UC增加，當Un為負UC下降，當Un為零時UC1.44已知某調(diào)速系統(tǒng)電動機數(shù)據(jù)為：