深圳大學(xué)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)考試資料

問題1-2:衡量調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)是哪些？調(diào)速范圍D=nmax/nmin=nnom/nmin靜差率S=Annom/n0*100%對轉(zhuǎn)差率要求高，同時(shí)要求調(diào)速范圍大（D大S?。r(shí)，只能用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。和負(fù)載匹配情況：一般要求：恒功率負(fù)載用恒功率調(diào)速，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。問題1-5:帶有比例調(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）A、零；B、大于零的定值C、小于零的定值；D、保持原先的值不變問題1-6:什么是調(diào)速范圍D？什么是靜差率S，兩者的關(guān)系如何？用什么方法可以使調(diào)速系統(tǒng)滿足D大S小的控制要求？調(diào)速范圍D=nmax/nmin=nnom/nmin靜差率S=Annom/n0*100%對轉(zhuǎn)差率要求高，同時(shí)要求調(diào)速范圍大（D大S小）時(shí)，只能用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。問題1-7：直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源有：旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組（G-M系統(tǒng)、靜止可控整流器（▼-泌統(tǒng)\直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器（PWM）。名詞解釋1-8:G-M系統(tǒng)V-MM統(tǒng)PWMPFMG-M系統(tǒng)：交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)G實(shí)現(xiàn)變流，由直流發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)M供電，調(diào)節(jié)G的勵(lì)磁電流及改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)M的轉(zhuǎn)速。優(yōu)點(diǎn)：在允許轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)四象限運(yùn)行。缺點(diǎn)：設(shè)備多，體積大，費(fèi)用高，效率低，有噪音，維護(hù)不方便。V-M系統(tǒng)：晶閘管，工作在相位控制狀態(tài)，由晶閘管可控整流器V給需要調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)M供電，調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流器V的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)^的轉(zhuǎn)速。優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性和可靠性提高，無需另加功率放大裝置?？焖傩院?，動(dòng)態(tài)性能提高。缺點(diǎn)：只允許單向運(yùn)行；元件對過電壓、過電流、過高的u/dt和di/dt十分敏感；低速時(shí)易產(chǎn)生電力公害：系統(tǒng)功率因數(shù)低，諧波電流大。PWM：脈沖寬度調(diào)制（PWM），晶閘管工作在開關(guān)狀態(tài)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上；晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開；這樣通過改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間（即調(diào)占空比ton）就可以調(diào)節(jié)電機(jī)電壓，從而進(jìn)行調(diào)速°PWM調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬；電動(dòng)機(jī)損耗和發(fā)熱較?。幌到y(tǒng)快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；器件工作早開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗小，裝置效率較高。PWM調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用：中、小功率系統(tǒng)PFM脈沖頻率調(diào)制（PFM），晶閘管工作在開關(guān)狀態(tài)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上；晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開；晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間不變，只改變開關(guān)頻率域開關(guān)周期T（即調(diào)節(jié)晶閘管的關(guān)斷時(shí)間t0ff）就可以調(diào)節(jié)電機(jī)電，從而進(jìn)行調(diào)速。問題1-9:哪些是控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)、穩(wěn)定性指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)？①穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)是：調(diào)速范圍D=nmax/nmin=nnom/nmin和P靜差率S=Annom/n0*100%②穩(wěn)定性指標(biāo)：柏德圖（對數(shù)幅頻特性和對數(shù)幅頻特性）典型I型系：對數(shù)幅頻特性以一20dB/dec的斜率穿越零分貝線，只有保證足夠的中頻帶寬度，系統(tǒng)就一定是穩(wěn)定的，且有足夠的穩(wěn)定裕量。Y=90°-tg-13cT>45°典型II型系統(tǒng)：對數(shù)幅頻特性以一20dB/dec的斜率穿越零分貝線。Y=180°-180°+tg-13ct-tg-13cT=tg-13ct-tg-13cT③動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)分跟隨性能指標(biāo)和抗擾性能指標(biāo)：跟隨性能指標(biāo)上升時(shí)間：在典型的階躍響應(yīng)跟隨過程中，輸出量從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所經(jīng)過的時(shí)間（有些教材定義為10%--90%）超調(diào)量：在典型的階躍響應(yīng)跟隨過程中，輸出量超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏移量與穩(wěn)態(tài)值之比。調(diào)節(jié)時(shí)間：又稱過度過程時(shí)間原則上是系統(tǒng)從給定量階躍變化到輸出量完全穩(wěn)定下來的時(shí)間。一般在階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值附近，取±5%（或±2%）的范圍作為允許誤差?？箶_性能指標(biāo)：動(dòng)態(tài)降落：在系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，突加一個(gè)約定的標(biāo)準(zhǔn)的擾動(dòng)量，在過度過程中引起的輸出量最大降落值?；謴?fù)時(shí)間：從階躍擾動(dòng)作用開始，到輸出量基本恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，距新穩(wěn)態(tài)值之差進(jìn)入某基準(zhǔn)量的±5%（或土2%）范圍之內(nèi)所需的時(shí)間。問題1-10:轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程特點(diǎn)是、和。飽和非線性控制ASR飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)；ASR不飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)，無靜差調(diào)速系統(tǒng).準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制：恒流升速可使起動(dòng)過程盡可能最快.轉(zhuǎn)速超調(diào)：只有轉(zhuǎn)速超調(diào)才能使ASR退飽和.問題1-11:轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，抗擾能力強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)無靜差。電流環(huán)按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，抗擾能力稍差，超調(diào)小。問題1-12:無靜差調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器中P部份的作用是（D）A、消除穩(wěn)態(tài)誤差；B、不能消除穩(wěn)態(tài)誤差也不能加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)C、既消除穩(wěn)態(tài)誤差又加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)；D、加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題1-14:什么是檢測誤差、原理誤差和擾動(dòng)誤差？哪些無法克服？哪些能克服？檢測誤差：由檢測產(chǎn)生的誤差，它取決于檢測元件本身的精度，位置隨動(dòng)系統(tǒng)中常用的位置檢測元件如自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器等都有一定的精度等級，系統(tǒng)的精度不可能高于所用位置檢測元件的精度。檢測誤差是穩(wěn)態(tài)誤差的主要部分，這是系統(tǒng)無法克服的。原理誤差：又稱系統(tǒng)誤差，它是系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)形式、系統(tǒng)特征參數(shù)和輸入信號的形式?jīng)Q定的，1型系統(tǒng)只對位置輸入是無靜差的隨動(dòng)系統(tǒng)（一階無差系統(tǒng)）；11型系統(tǒng)對位置輸入和速度輸入都是無靜差的隨動(dòng)系統(tǒng)（二階無差系統(tǒng)）。擾動(dòng)誤差分負(fù)載擾動(dòng)、系統(tǒng)參數(shù)變化、噪聲干擾三種。*負(fù)載擾動(dòng)（恒值負(fù)載擾動(dòng)和隨機(jī)性負(fù)載擾動(dòng)），在抵抗負(fù)載擾動(dòng)能力方面，11型系統(tǒng)比I型系統(tǒng)好。*系統(tǒng)參數(shù)變化（放大器零漂、元件老化、電源電壓波動(dòng)等）負(fù)載擾動(dòng)和系統(tǒng)參數(shù)變化都作用在系統(tǒng)的前向通道上，可通過閉環(huán)予以抑制。*噪聲干擾（經(jīng)檢測裝置混入系統(tǒng)，一般多為高頻成分，其頻譜與輸入信號頻譜不重疊，可濾除，但影響快速性和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度）問題2-5:常用的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速有哪些？哪些屬于轉(zhuǎn)差功率消耗型？哪些屬于轉(zhuǎn)差功率不變型？哪些屬于轉(zhuǎn)差功率回饋型？異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有：降電壓調(diào)速、繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級調(diào)速、變極調(diào)速、變頻調(diào)速等。②降電壓調(diào)速、繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于轉(zhuǎn)差功率消耗型串級調(diào)速屬于轉(zhuǎn)差功率回饋型變極調(diào)速、變頻調(diào)速屬于轉(zhuǎn)差功率不變型。問題2-10:請簡述交流異步電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速的工作原理，并對三種常用的調(diào)壓方法進(jìn)行說明。當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個(gè)能提供電壓變化的電源。目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓等幾種。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn)：調(diào)壓調(diào)速線路簡單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，效率較低。調(diào)壓調(diào)速一般適用于100KW以下的生產(chǎn)機(jī)械。①通過改變自耦變壓器變比，來改變電機(jī)電壓，從而進(jìn)行調(diào)速。②通過改變直流勵(lì)磁電流來控制鐵心的飽和程度，改變交流電抗值，改變電機(jī)電壓，實(shí)現(xiàn)降壓調(diào)速。飽和，交流電抗小，電機(jī)定子電壓高。③通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的端電壓，從而進(jìn)行調(diào)速。問題2-11:在交流異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)中，怎樣解決調(diào)速范圍小和機(jī)械特性軟的問題？在交流異步電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)中，由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，械特性曲線軟，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動(dòng)機(jī)，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動(dòng)機(jī)，或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍，當(dāng)調(diào)速在2：1以上的場合應(yīng)采用反饋控制以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。問題3-2:交流異步電動(dòng)機(jī)的恒壓頻比控制有哪三種方式？試就其實(shí)現(xiàn)難易程度、機(jī)械特性等方面進(jìn)行比較。Eg/f1=K，氣隙磁鏈在每相定子中的感應(yīng)電動(dòng)勢/輸入頻率為恒值，機(jī)械特性非線性，難實(shí)現(xiàn)，加定子電壓補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)，改善低速性能。Tmax，m與頻率無關(guān)，機(jī)械特性平行，硬度相同，類似于直流電動(dòng)機(jī)的降壓調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。U1/f1=K，定子相電壓/輸入頻率為恒值，U1定子相電壓，機(jī)械特性非線性，易實(shí)現(xiàn)。fl接近額定頻率時(shí)，Tmax變化不大，f1的降低，Tmax變化較大，在低速時(shí)甚至拖不動(dòng)負(fù)載。實(shí)際上U1/f1=常數(shù)，由于頻率很低時(shí)定子電阻損耗相對較大，E2/f1=K=K13不可忽略，故必須進(jìn)行定子電壓補(bǔ)償。E2/f1=K，轉(zhuǎn)子磁鏈在每相定子中的感應(yīng)電動(dòng)勢/輸入頻率為恒值，E2轉(zhuǎn)子磁鏈在每相定子中的感應(yīng)電動(dòng)勢（忽略轉(zhuǎn)子電阻損耗）轉(zhuǎn)子磁鏈恒值，機(jī)械特性線性，穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能好，最難實(shí)現(xiàn)。這是矢量控制追求的目標(biāo)。問題3-3:交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)在基速以上和基速以下分別采用什么控制方法，磁通、轉(zhuǎn)矩、功率呈現(xiàn)怎樣的變化規(guī)率？并請用圖形表示。恒磁通調(diào)速（基頻以下）U1/f1=常數(shù)，并補(bǔ)償定子電阻損耗。恒功率調(diào)速（基頻以上）升高電源電壓時(shí)不允許的，在頻率上調(diào)時(shí)，只能保持電壓不變。頻率越大，磁通就越小，類似于直流電動(dòng)機(jī)的弱磁增速。問題3-5:交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和恒電流控制三種，其中恒磁通控制又稱恒轉(zhuǎn)矩控制。問題3-10:什么是直接變頻？晶閘管的觸發(fā)控制角采用怎樣的變化規(guī)律能得到正弦輸出電壓？三相交流輸入經(jīng)晶閘管組成的交-交變頻器轉(zhuǎn)換成交流輸出，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)壓。a在0至p之間變化，輸出交流電壓，兩組三相可控整流電路反并聯(lián)組成的可逆電路，其輸出電壓和電流的方向及大小是可以任意改變的。三個(gè)單相交-交變頻器互差120°工作，就構(gòu)成了一個(gè)三相交-交變頻器。問題3-11:什么是變轉(zhuǎn)差率調(diào)速？在轉(zhuǎn)差率s很小的范圍內(nèi)，只要能夠維持氣隙磁通中m不變異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率3s成正比，即在異步電機(jī)中，控制轉(zhuǎn)差率就代表了控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。問題3-15:異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速時(shí)，采用（B）控制方式，可獲得一線性機(jī)械特性。A、U1/f1=常值；B、Eg/f1=常值；C、Es/f1=常值；D、Er/f1=常值問題3-16:—般的間接變頻器中，逆變器起（B）作用。A、調(diào)壓；B、調(diào)頻；C、調(diào)壓與逆變；D、調(diào)頻與逆變問題3-17:變頻器從結(jié)構(gòu)上看，可分為直接變頻、簡接變頻兩類，從變頻電源性質(zhì)看，可分為電流型、電壓型兩類。問題3-18:轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本思想是控制(C)。A、電機(jī)的調(diào)速精度；B、電機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩；C、電機(jī)的氣隙磁通；D、電機(jī)的定子電流問題4-2:什么是矢量控制系統(tǒng)VCS或TCS矢量變換控制系統(tǒng)？請畫出矢量控制系統(tǒng)的構(gòu)思框圖，并簡述其工作原理。將異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)過坐標(biāo)變換可以等效成直流電動(dòng)機(jī)，那么，模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過坐標(biāo)反變換，就能夠控制異步電動(dòng)機(jī)。由于進(jìn)行坐標(biāo)變換的是電流(代表磁動(dòng)勢)的空間矢量，所以這樣通過坐標(biāo)變換的控制系統(tǒng)就叫做矢量控制系統(tǒng)VCS(VectorControlSystem)矢量變換控制系統(tǒng)TCS(Trans-vectorControlSystem)。問題4-3:三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型包括：電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程。問題4-4:將三相交流電機(jī)變換成兩極直流電機(jī)的物理模型要經(jīng)過的坐標(biāo)變換有哪些？先將靜止的三相坐標(biāo)A-B-C轉(zhuǎn)換成靜止的兩相坐標(biāo)a-p，再將靜止的兩相坐標(biāo)a-p換成旋轉(zhuǎn)的兩相坐標(biāo)d-q或極坐標(biāo)(M-T)。問題4-5：三相異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。問題4-8:磁鏈直接檢測的方法有哪些？各有何缺點(diǎn)？磁鏈直接檢測的方法有檢測線圈法和磁通傳感器法①檢測線圈法是在定子中安放寬度等于全極距的檢測線圈，可產(chǎn)生正比于磁通變化的信號，通過積分求得主磁通的測量值。這種方法由于積分有漂移，硬件上不易實(shí)現(xiàn)，故應(yīng)用不多。磁通傳感器法是異步電動(dòng)機(jī)的氣隙中設(shè)置兩個(gè)磁鏈傳感器，它們分別裝在與a相繞組磁軸重合和垂直的位置，用來分別檢測氣隙磁鏈在靜止坐標(biāo)系中的兩個(gè)分量^am和中8