運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試（第2版）習(xí)題及答案 項(xiàng)目2

（原教材第101頁(yè)，增加2個(gè)選擇題，紅字為增加或者修改）1.4.2測(cè)試樣題1.選擇題（共12題，每題2分，共24分）（1）列車的輪軸裝有測(cè)速齒輪，測(cè)速齒輪共有90個(gè)齒（A）。A.90個(gè)；B.95個(gè)；C.100個(gè)；D.85個(gè)（2）中小型直流機(jī)Z4-112/2-1，其中Z為直流電動(dòng)機(jī)，4為（A）。A.第4次系列設(shè)計(jì)；B.極數(shù)為4；C.電樞鐵心長(zhǎng)度代號(hào)；D.容量為4kW（3）直流電機(jī)的絕緣等級(jí)是指直流機(jī)制造時(shí)所用絕緣材料的耐熱等級(jí)。下面耐熱由低到高的是（B）。A.A級(jí)、B級(jí)、E級(jí)、F級(jí)；B.A級(jí)、E級(jí)、B級(jí)、H級(jí)；C.B級(jí)、D級(jí)、H級(jí)、C級(jí)；D.A級(jí)、F級(jí)、H級(jí)、K級(jí)（4）電動(dòng)機(jī)外形結(jié)構(gòu)選擇時(shí)，最適用于潮濕、多灰塵、易受風(fēng)雨侵蝕等惡劣環(huán)境的是（B）。A.密封式；B.封閉式；C.防護(hù)式；D.防爆式（5）要先確定負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際負(fù)載功率P1確定額定功率P。一般情況下，電機(jī)實(shí)際負(fù)載T1=（C）T（額定負(fù)載、額定轉(zhuǎn)矩），以此選擇額定轉(zhuǎn)矩。A.0.5~0.7；B.0.6~0.8；C.0.7~1；D.0.8~1（6）額定功率P>P1，安全系數(shù)S=P/P1

安全系數(shù)?。–）均可。A.1.1~1.6；B.1.3-1.8；C.1.5~2；D.1.9~2.4（7）因?yàn)橹绷麟姍C(jī)電樞電阻很小，所以直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流Ist將升到很大的數(shù)值，可以達(dá)到額定電流的（C）倍。所以一般啟動(dòng)時(shí)要對(duì)Ist加以限制。A.4~8；B.6-12；C.10～20；D.20～40（8）用PWM控制直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，電樞繞組兩端的電壓平均值為UO=αUS，α為占空比。根據(jù)直流電機(jī)電壓調(diào)速原理，可知電機(jī)轉(zhuǎn)速與占空比成（B）關(guān)系。A.反比；B.正比；C.曲線；D.不確定（9）絕對(duì)式光電編碼器，規(guī)格為5道時(shí)，分辨率（分辨角）α為（B）度。A.22.5；B.11.25；C.5.625；D.2.8125（10）單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換的結(jié)果為（D）A.1；B.1/(s-1)；C.1/s2；D.1/s（11）直流電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，必須切斷電源，為下次起動(dòng)做好準(zhǔn)備。對(duì)于勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)，如下做法正確的是（C）。A.先切斷勵(lì)磁電源，再斷開電樞電源；B.切斷電樞電源，不用切斷勵(lì)磁電源；C.先切斷電樞電源，再斷開勵(lì)磁電源；D.切斷勵(lì)磁電源，不用切斷電樞電源；（12）在整定PID控制器參數(shù)時(shí)，可以根據(jù)主要的三個(gè)參量之間的定性關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)調(diào)節(jié)控制器的參數(shù)。下列不屬于這三個(gè)參量的是（B）A.控制器的參數(shù)B.控制器種類C.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能D.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能2.填空題（共10題，22空，每空1分，共22分）（1）電動(dòng)機(jī)的種類很多，按照用途可分為直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)等控制用電動(dòng)機(jī)。（2）直流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)直流電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械。（3）直流電機(jī)的銘牌釘在電動(dòng)機(jī)機(jī)座的外邊面上，銘牌數(shù)據(jù)主要包括：電機(jī)型號(hào)、電機(jī)額定功率、電機(jī)額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速和額定勵(lì)磁電流等。（4）直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指勵(lì)磁繞組的供電方式。通常有自勵(lì)、他勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種。（5）電機(jī)的選型包括電動(dòng)機(jī)種類、結(jié)構(gòu)型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率的選擇等，其中以額定功率的選擇為主要內(nèi)容。（6）直流電機(jī)由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子(電樞)和機(jī)座等部分構(gòu)成。（7）直流電機(jī)主要的調(diào)速方法包括：調(diào)節(jié)電樞兩端電壓、改變電樞回路電阻、弱磁調(diào)速。（8）PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)的偏差e(t)的比例、積分(I)、微分(D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量。（9）PID控制離散化處理的方法為：以T作為采樣周期，k作為采樣序號(hào)，離散采樣時(shí)間kT對(duì)應(yīng)著連續(xù)時(shí)間t，用求和形式代替積分，用增量形式代替微分。（10）直流電機(jī)電樞繞組或者電刷換向器接觸不良，可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象是不能起動(dòng)。3.問(wèn)答題（共6題，共30分）（1）簡(jiǎn)述直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)。（5分）直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn):1）直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)相比，具有優(yōu)良的調(diào)速性能和啟動(dòng)性能。①直流電動(dòng)機(jī)具有寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速特性，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；②過(guò)載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載；能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中各種特殊運(yùn)行的要求。③而直流發(fā)電機(jī)則能提供無(wú)脈動(dòng)的大功率直流電源，且輸出電壓可以精確地調(diào)節(jié)和控制。2）直流電機(jī)的缺點(diǎn):①制造工藝復(fù)雜，消耗有色金屬較多，生產(chǎn)成本高；②有刷電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與換向器之間容易產(chǎn)生火花，可靠性較差，維護(hù)成本高。（2）闡述直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。（6分）調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；2）它的理想空載轉(zhuǎn)速隨外加電壓的平滑調(diào)節(jié)而改變。轉(zhuǎn)速降落不隨速度變化而改變，調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)定性好；3）無(wú)論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同，一般可達(dá)D=2.5-12；4）電能損耗較小。5）這種調(diào)速方法還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是可以靠調(diào)節(jié)電樞兩端電壓來(lái)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)而不用另外添加起動(dòng)設(shè)備，這就是前節(jié)所說(shuō)的靠改變電樞電壓的起動(dòng)方法。調(diào)壓調(diào)速的缺點(diǎn)：由于需要獨(dú)立可調(diào)的直流電源，因而使用設(shè)備較只有直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法來(lái)說(shuō)要復(fù)雜，初投資也相對(duì)大些。（3）闡述直流電機(jī)改變電樞回路電阻R進(jìn)行調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。（5分）改變電樞回路電阻調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。改變電樞回路電阻調(diào)速缺點(diǎn)：（1）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；（2）機(jī)械特性的硬度隨外串電阻的增加而減??；當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，低速時(shí)的機(jī)械特性很軟，負(fù)載的微小變化將引起轉(zhuǎn)速的較大波動(dòng)，特性曲線斜率大，靜差率大，所以轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性差；（3）輕載時(shí)調(diào)速范圍小，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速范圍一般為D≦2；（4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因磁通不變，而使Tem和Ia不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。（4）闡述直流電機(jī)減弱勵(lì)磁磁通進(jìn)行調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。（4分）弱磁調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：（1）由于在電流較小的勵(lì)磁回路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)速平滑性好；（2）弱磁升速后電樞電流增大，電動(dòng)機(jī)的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動(dòng)機(jī)的效率基本不變，因此經(jīng)濟(jì)性是比較好。弱磁調(diào)速缺點(diǎn)：（1）機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；（2）轉(zhuǎn)速的升高受到電動(dòng)機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升速范圍不可能很大，一般D≤2。（5）直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)、運(yùn)行和停止時(shí)的安全要求包括哪6點(diǎn)？（5分）①操作人員應(yīng)熟知電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備的啟動(dòng)、運(yùn)行特點(diǎn)。②直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，先接通勵(lì)磁電源；同時(shí)必須將電樞回路調(diào)節(jié)電阻的阻值調(diào)至最大，然后方可接通電樞電源，使電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。③直流電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵(lì)磁電源。為下次啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。④冷卻風(fēng)機(jī)先起后停，運(yùn)行中不得中斷。⑤不得空載高速運(yùn)轉(zhuǎn)，不得在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)維護(hù)保養(yǎng)。⑥不得接觸旋轉(zhuǎn)及高溫部位。（6）直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，一般需要檢查哪6個(gè)方面？（5分）①檢查電動(dòng)機(jī)機(jī)體和軸承。軸承的溫升應(yīng)不大于70℃②冷卻風(fēng)扇應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。電動(dòng)機(jī)通風(fēng)良好，不得覆蓋。③連接電纜不得過(guò)熱，不得有機(jī)械損傷。④保持清潔衛(wèi)生，不允許油污、水滴和灰塵進(jìn)入電動(dòng)機(jī)。⑤固定螺絲不得松動(dòng)。⑥不得過(guò)載運(yùn)行，短時(shí)堵轉(zhuǎn)后應(yīng)充分冷卻再啟動(dòng)。四.計(jì)算與繪圖題（共2題，共12分）（1）某調(diào)速系統(tǒng)的額定轉(zhuǎn)速nN=960r/min，在額定負(fù)載時(shí)的額定轉(zhuǎn)速降為△nN=96r/min。從額定轉(zhuǎn)速向下采用降低電樞電壓調(diào)速。要求：①當(dāng)生產(chǎn)工藝要求的靜差率為s≤smax=0.3時(shí)，試計(jì)算此系統(tǒng)的調(diào)速范圍D。②smax不變，但額定速降△nN減小為48r/min時(shí)，D為多少？③△nN=96r/min，靜差率提高為smax=0.1時(shí)，重新計(jì)算D。解：①當(dāng)生產(chǎn)工藝要求的靜差率為s≤smax=0.3時(shí)，試計(jì)算此系統(tǒng)的調(diào)速范圍D。額定轉(zhuǎn)速即為最高轉(zhuǎn)速，即nmax=nN=960r/min，由式得：②smax不變，但額定速降△nN減小為48r/min時(shí)，D為多少？③△nN=96r/min，靜差率提高為smax=0.1時(shí)，重新計(jì)算D。（2）繪制R-C網(wǎng)絡(luò)的方塊圖。解：1）2）3)；；4)五.實(shí)訓(xùn)綜合體（共1題，共12分）（1）直流電機(jī)的額定電壓24V，最大負(fù)載電流12A，采用光電編