2023電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)課程綜合考試題庫含答案

2023電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)課程綜合考試題庫含答案一、填空題1、直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式是晶閘管－電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡稱為V－M系統(tǒng)系統(tǒng)。2、在隨動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)校正中，常用的有串聯(lián)校正、并聯(lián)校正和復(fù)合校正。3、在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，常常會(huì)用到PD、PI和PID，依次代表比例微分、比例積分和比例積分微分三種調(diào)節(jié)器。二、選擇題1、位置信號檢測裝置是構(gòu)成位置閉環(huán)控制所必不可少的環(huán)節(jié)。下列位置檢測裝置中，不屬于電磁感應(yīng)的是（光電碼盤）A、自整角機(jī)B、光電碼盤C、旋轉(zhuǎn)變壓器D、感應(yīng)同步器2、調(diào)速系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)在控制中十分常用，兩者的主要性能不同。對隨動(dòng)系統(tǒng)來說，主要是要求輸出量準(zhǔn)確地跟隨給定量的變化，因此它的（跟隨性能）成了主要指標(biāo)。A、快速性B、靈活性C、跟隨性能D、準(zhǔn)確性3、對閉環(huán)系統(tǒng)而言，控制精度依賴于給定和反饋檢測精度，而反饋電路對干擾并不全起作用，主要對干擾（電壓擾動(dòng)）起作用。A、電壓擾動(dòng)B、給定電源擾動(dòng)C、反饋電路元件的本身影響D、測速電機(jī)誤差三、簡答題1、直流電機(jī)常用的調(diào)速方法有那些？試寫出各自的適用范圍。答：有三種方法調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U；（2）減弱勵(lì)磁磁通；（3）改變電樞回路電阻R。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。改變電阻只能有級調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（即電機(jī)額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速。因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。2、直流調(diào)速系統(tǒng)常用的可控直流電源有那些？試做詳細(xì)說明。答2：旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組——用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。靜止式可控整流器——用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器——用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。3閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)。答3：閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降。4、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用。答4：（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差。（2）對負(fù)載變化起抗擾作用。（3）其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。5、試?yán)L出轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。6、試寫出微機(jī)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，并做簡單解釋。答6：由于計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號，因此，與模擬控制系統(tǒng)相比，微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是離散化和數(shù)字化：為了把模擬的連續(xù)信號輸入計(jì)算機(jī)，必須首先在具有一定周期的采樣時(shí)刻對它們進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，形成一連串的脈沖信號，即離散的模擬信號，這就是離散化。采樣后得到的離散信號本質(zhì)上還是模擬信號，還須經(jīng)過數(shù)字量化，即用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散模擬信號的幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這就是數(shù)字化。7.某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、ACR均采用近似PI調(diào)節(jié)器，試問①調(diào)試中怎么才能做到Uim*=6V時(shí)，Idm=20A；如欲使Unm*=10V時(shí)，n=1000r/min，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？②如發(fā)現(xiàn)下垂特性不夠陡或工作段特性不夠硬，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？答7：①應(yīng)修改轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)②電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。8.試說明雙極式H型PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)。答8：（1）電流一定連續(xù)；（2）可使電動(dòng)機(jī)在四象限中運(yùn)行；（3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；（5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)20000左右。9、電流波形連續(xù)和斷續(xù)對開環(huán)V－M調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性的影響較大，電流連續(xù)段特性較硬，改變控制角可得到一簇彼此平行的直線；斷續(xù)段則呈現(xiàn)非線性，理想空載轉(zhuǎn)速高，特性軟，內(nèi)阻大。為了工作在電流連續(xù)區(qū)，須采取什么措施？答9：電流脈動(dòng)會(huì)產(chǎn)生以下兩個(gè)方面的問題：(1)脈動(dòng)電流產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機(jī)械不利。(2)脈動(dòng)電流造成較大的諧波分量，流入電源后對電網(wǎng)不利，同時(shí)也增加電機(jī)發(fā)熱。V-M系統(tǒng)抑制電流脈動(dòng)的主要措施：(1)增加整流電路的相數(shù)。(2)設(shè)置平波電抗器。當(dāng)V-M系統(tǒng)主電路串接的電抗器有足夠大的電感量，而且電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流也足夠大時(shí)，整流電流的波形便可能是連續(xù)的四、繪圖題1、試畫出雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖和穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。答：五、計(jì)算題1、旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)為1024，倍頻系數(shù)為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)鐘個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器，M法和T法測速時(shí)間均為0.01s，求轉(zhuǎn)速n=1500r/min和n=150r/min時(shí)的測速分辨率和誤差率最大值。答：電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生Z=4×2048=8192（1）M法測速測速分辨率當(dāng)n=1500r/min時(shí)，測速誤差最大值當(dāng)n=150r/min時(shí)，測速誤差最大值（2）T法測速當(dāng)n=1500r/min時(shí)，測速分辨率測速誤差最大值當(dāng)n=150r/min時(shí)，測速誤差最大值2、被控對象的傳遞函數(shù)為式中，K1＝2；T1＝0.4s；T2＝0.08s；T3＝0.015s；T4＝0.005s。要求階躍輸入時(shí)系統(tǒng)的超調(diào)量σ%<5%。試用PID調(diào)節(jié)器分別校正成典型Ⅰ系統(tǒng)和典型Ⅱ系統(tǒng)。答：解：①用PID調(diào)節(jié)器校正時(shí)，其傳遞函數(shù)為取，，令則按典型I型系統(tǒng)校正時(shí)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為同樣，取，則調(diào)節(jié)時(shí)間②用PID調(diào)節(jié)器校正時(shí)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為取，令，則上式近似為需檢驗(yàn)近似條件。此時(shí)，則當(dāng)h=4時(shí)，，當(dāng)h=10時(shí)，?？梢姡瑵M足近似條件，所以可以用PID調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)。3、有一V－M調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為Pnom=2.5kw、Unom＝220V、Inom＝15A、nnom=1500r／min、Ra=2Ω，整流裝置內(nèi)阻Rrec=1Ω，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ku=30，要求調(diào)速范圍D=20，轉(zhuǎn)差率s=10%。試：（1）計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。（2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（3）調(diào)整該系統(tǒng)，使時(shí)轉(zhuǎn)速n=1000r/min，此時(shí)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？（可認(rèn)為）（4）計(jì)算所需的放大器放大系數(shù)。答：計(jì)算電動(dòng)機(jī)的Ce由可得開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)壓降為滿足調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)壓降為采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)時(shí)n=1000r/min，則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為則所需的放大器放大系數(shù)為改用電壓反饋后，電動(dòng)機(jī)電樞電阻Ra造成的穩(wěn)態(tài)速降已經(jīng)是可見，不可能達(dá)到題中提出的調(diào)速要求。采用電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性方程為式中其中電壓反饋系數(shù)為所以六、分析題1、試分析雙極性H型變換器是如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可逆的？并畫出相應(yīng)的電壓、電流波形。答：雙極式可逆PWM變換器的電流波形和不可逆但有制動(dòng)電流通路的PWM變換器也差不多，怎樣才能反映出“可逆”的作用呢？這要視正、負(fù)脈沖電壓的寬窄而定。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)，ton>T／2，則電樞兩端的平均電壓為正，在電動(dòng)運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)正脈沖較窄時(shí)，ton<T／2，平均電壓為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。如果正、負(fù)脈沖寬度相等，ton=T／2，平均電壓為零，則電動(dòng)機(jī)停止。2、有一個(gè)V—M調(diào)速系統(tǒng)，電機(jī)參數(shù)為：