過程控制期末復(fù)習(xí)題

過程控制期末復(fù)習(xí)題過程控制期末復(fù)習(xí)題過程控制期末復(fù)習(xí)題V:1.0精細整理，僅供參考過程控制期末復(fù)習(xí)題日期：20xx年X月2-11

簡述積分控制規(guī)律

答：積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運行，實現(xiàn)無靜差調(diào)速。

2-12

比例調(diào)2.12節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器有何不同？

答：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于（輸入偏差的現(xiàn)狀）

，而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了（輸入

偏差量的全部歷史）

2-13

簡述比例積分控制規(guī)律。

答：比例部分能（迅速響應(yīng)控制作用）

，積分部分則（最終消除穩(wěn)態(tài)偏差）

。

2-14

微機控制的調(diào)速系統(tǒng)有什么特點？

答：

（信號離散化，信息數(shù)字化）

。

2-15

旋轉(zhuǎn)編碼器分為哪幾種各有什么特點

答：絕對式編碼器：常用語檢測轉(zhuǎn)角信號，若需要轉(zhuǎn)速信號，應(yīng)對轉(zhuǎn)角微分。

增量式編碼器：可直接檢測轉(zhuǎn)速信號。

2-16

數(shù)字測速方法有哪些精度指標(biāo)？

答：

（分辨率，測速誤差率）

。

2-17

采用旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測速方法有（M，T，M/T）

。高低全

2-18

為什么積分需限幅？

答：若沒有積分限幅，積分項可能很大，將產(chǎn)生較大的退飽和超調(diào)。2-19

簡述帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)速系統(tǒng)機械特性的特點。

答：電流負反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個大電阻

KpKsR，導(dǎo)致當(dāng)

Id=Idcr

時，機械

特性急劇下垂；

比

較

電

壓

Ucom

與

給

定

電

壓

Un*

作

用

一

致

，

相

當(dāng)

于

把

理

想

空

載

轉(zhuǎn)

速

提

高

到

n0`=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(1+K))。3-2

由于機械原因，造成轉(zhuǎn)軸堵死，分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

（未驗證）

答：電動機堵轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)速恒為零，在一定的給定下，偏差電壓相當(dāng)大，從而使

ASR

迅速達到飽

和，又電動機轉(zhuǎn)速由于轉(zhuǎn)軸堵死無法提升，故

ACR

無法退飽和，因此系統(tǒng)處于

ASR

飽和狀態(tài)。

3-3

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓

Un*不變，增加轉(zhuǎn)速負反饋系數(shù)

α，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速反饋

電壓

Un

和實際轉(zhuǎn)速

n

是增加、減小還是不變（

已驗證）

答：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

α

增加，則轉(zhuǎn)速反饋電壓

Un

增加，給定電壓

Un*，則轉(zhuǎn)速偏差電壓減小，

則

ASR

給定電壓

Ui*減小，則控制電壓

Uc

減小，則轉(zhuǎn)速

n

減小；轉(zhuǎn)速

n

減小，則轉(zhuǎn)速反饋電壓

Un

減小，直到轉(zhuǎn)速偏差電壓為零；故穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速反饋電壓

Un

不變，且實際轉(zhuǎn)速

n

減小。

3-4

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時，遇到下列情況會出現(xiàn)什么現(xiàn)象（

未通過驗證，求姐）

（1）電流反饋極性接反。

（2）轉(zhuǎn)速極性接反。

答：

（1）由于電流環(huán)的正反饋作用，電樞電流將持續(xù)上升，轉(zhuǎn)速上升飛快，電動機飛車。

（2）由于轉(zhuǎn)速環(huán)的正反饋作用，ACR

無法退飽和，電動機轉(zhuǎn)速持續(xù)恒流上升。3-5

某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，

ASR、

均采用

PI

調(diào)節(jié)器，

ACR

調(diào)試中怎樣才能做到

Uim*=6V

時，

Idm=20A；

如欲使

Un*=10V

時，n=1000rpm，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？

答：

（1）調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)

β=0.3；

（2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

α=0.01。3-6

在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若要改變電動機的轉(zhuǎn)速，應(yīng)調(diào)節(jié)什么參數(shù)？改變轉(zhuǎn)速

調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)

Kn

行不行（

=

=|||）改變電力電子變換器的放大倍數(shù)

Ks

行不行？改變轉(zhuǎn)

速反饋系數(shù)

α

行不行若要改變電動機的堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的什么參數(shù)

答：通常可以調(diào)節(jié)給定電壓。改變

Kn

和

Ks

都不行，因為轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對前

向通道內(nèi)的階躍擾動均有能力克服。也可以改變

α，但目的通常是為了獲得更理想的機械特性。

若要改變堵轉(zhuǎn)電流，應(yīng)調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)

β。

3-7

轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，兩個調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓和輸出電壓各是多

少為什么

答：輸入偏差電壓皆是零。因為系統(tǒng)無靜差。

則

ASR

輸出電壓

Ui*=Ui=βId=βIdL；ACR

輸出電壓

Uc=Ud0/Ks=見

P62。

3-8

在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，若速度調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，或電流調(diào)節(jié)器改為比例調(diào)節(jié)器，對系統(tǒng)的

穩(wěn)態(tài)性能影響如何？

答：速度調(diào)節(jié)器對階躍擾動的靜差由

0

變?yōu)?/p>

1/（1+Kn）

，或電流調(diào)節(jié)器對階躍擾動的靜差由

0

變?yōu)?/p>

1/（1+Kc）

，而對斜坡擾動的靜差變得更大。

3-9

從下述五個方面來比較轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單閉

環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：

（1）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。

（2）動態(tài)限流性能。

（3）起動的快速性。

（4）抗負載擾動的性能。

（5）抗電源電壓波動的性能。

3-10

根據(jù)

ASR

和

ACR

的作用，

（1）雙閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定運行中，如果電流反饋信號線斷開，系統(tǒng)仍能正常工作嗎？

（2）雙閉環(huán)系統(tǒng)在額定負載下穩(wěn)定運行時，若電動機突然失磁，最終電動機會飛車嗎？

答：

（1）穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速不變，電流減小。

（2）不會飛車，而是停轉(zhuǎn)111

為了實現(xiàn)（電流的實時控制和快速跟隨）

，希望電流調(diào)節(jié)器（不要）進入飽和狀態(tài)，因此，

對于靜特性來說，只有（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和與不飽和兩種情況）

。

111當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不飽和且穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓分別為（0）

。111

當(dāng)

ASR

輸出（達到限幅值

Uim*）

，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈（開環(huán)狀態(tài)）

，轉(zhuǎn)速變化對轉(zhuǎn)速環(huán)（不會）產(chǎn)

生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個（電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)）

。穩(wěn)態(tài)時，Id（=）Idm。

111

電流限幅值

Idm

取決于（電動機的容許過載能力和系統(tǒng)要求的最大加速度）

。

111

簡述采用兩個

PI

調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)外閉環(huán)的效果。

答：

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于

Idm

時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，

此時轉(zhuǎn)速負反

饋起主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負載電流達到

Idm

時，對應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為飽和輸出

Uim*，此時電流調(diào)

節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，起到過電流的自動保護作用。

111

簡述

ASR

的退飽和條件。

答：當(dāng)

ASR

處于飽和狀態(tài)時，若實際轉(zhuǎn)速大于給定轉(zhuǎn)速，則反饋電壓大于給定電壓，使偏差

電壓小于零，則

ASR

反向積分，從而退飽和，返回線性調(diào)節(jié)狀態(tài)。111

簡述轉(zhuǎn)速電流負反饋控制電流調(diào)速系統(tǒng)起動過程。111

簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的特點。

（飽和非線性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準(zhǔn)時間最優(yōu)控制）。111雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的抗擾性能主要包括（抗負載擾動；抗電網(wǎng)電壓擾動）

。111

簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用。

答：作為主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，使轉(zhuǎn)速快速跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時減小轉(zhuǎn)速

誤差，采用

PIR

可實現(xiàn)無靜差。

對負載變化其抗擾作用。

其輸出限幅值決定電動機允許最大電流。

111簡述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中電流調(diào)節(jié)器的作用。

答：作為內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流緊緊跟隨給定電流變化。

對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾作用。

在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電動機最大允許電流，從而加快動態(tài)過程。

當(dāng)電動機過載或堵轉(zhuǎn)時，

限制電樞電流最大值，

起快速的自動保護作用。

一旦故障消失，

系統(tǒng)立即自動恢復(fù)正常。第4章

4-1

直流

PWM

可逆調(diào)速系統(tǒng)中當(dāng)電動機停止時，電樞電壓瞬時值（）零，是（正負脈寬相等的交

變脈沖電壓）

，故（電流也是交變的）

，稱為（高頻微振電流）

，其平均值為（）

，不能產(chǎn)生（平

均轉(zhuǎn)矩）

。

4-2

高頻微振電流對電機有何影響？

答：消除電機正反向時的靜摩擦死區(qū)，起動力潤滑作用。同時也增大了電機的損耗。

二、公式和特性

1.雙極式控制可逆

PWM

變換器輸出電壓平均值：Ud=(2ton/T-1)Us

1.調(diào)速系統(tǒng)四象限運行-示意圖：

2.橋式可逆

PWM

變換器電路-原理圖：

3.橋式可逆

PWM

調(diào)速系統(tǒng)主電路-原理圖：第5章

5-1

對于恒轉(zhuǎn)矩負載，為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大電機機械特性越軟調(diào)速范圍越大嗎

答：帶恒轉(zhuǎn)矩負載工作時，普通籠型異步電動機降壓調(diào)速時的穩(wěn)定工作范圍為

0<s<sm，sm

本

來就不大，因此調(diào)速范圍也不大。降壓調(diào)速時，機械特性變軟，但

sm

不變，故調(diào)速范圍不變。

5-2

異步電動機變頻調(diào)速時，為何要電壓協(xié)調(diào)控制？在整個調(diào)速范圍內(nèi)，保持電壓恒定是否可

行為何在基頻以下時，采用恒壓頻比控制，而在基頻以上保持電壓恒定

答：因為定子電壓頻率變化時，將導(dǎo)致氣隙磁通變化，影響電動機工作。

在整個調(diào)速范圍內(nèi)，若保持電壓恒定，則在基頻以上時，氣隙磁通將減少，電動機將出力不

足；而在基頻以下時，氣隙磁通將增加，由于磁路飽和，勵磁電流將過大，電動機將遭到破壞。

因此保持電壓恒定不可行。

在基頻以下時，若保持電壓不變，則氣隙磁通增加，由于磁路飽和，將使勵磁電流過大，破

壞電動機，故應(yīng)保持氣隙磁通不變，即保持壓頻比不變，即采用恒壓頻比控制；而在基頻以上

時，受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制，電壓不能隨之升高，故保持電壓恒定。

5-3

異步電動機變頻調(diào)速時，基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式？為什

么所謂恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，是否指輸出功率或轉(zhuǎn)矩恒定若不是，那么恒功率和恒轉(zhuǎn)

矩調(diào)速究竟是指什么？

答：在基頻以下調(diào)速，采用恒壓頻比控制，則磁通保持恒定，又額定電流不變，故允許輸出

轉(zhuǎn)矩恒定，因此屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。

在基頻以下調(diào)速，采用恒電壓控制，則在基頻以上隨轉(zhuǎn)速的升高，磁通將減少，又額定電流

不變，故允許輸出轉(zhuǎn)矩減小，因此允許輸出功率基本保持不變，屬于恒功率調(diào)速方式。

恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并不是指輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩恒定，

而是額定電流下允許輸出的功

率或允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定。

5-4

基頻以下調(diào)速可以是恒壓頻比控制，恒定子磁通

φms、恒氣隙磁通

φm

和恒轉(zhuǎn)子磁通

φmr

的

控制方式，從機械特性和系統(tǒng)實現(xiàn)兩個方面分析與比較四種控制方法的優(yōu)缺點。

答：恒壓頻比控制最容易實現(xiàn)，其機械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能滿足一般調(diào)

速要求，低速時需適當(dāng)提高定子電壓，以近似補償定子阻抗壓降。

恒定子磁通

φms、恒氣隙磁通

φm

和恒轉(zhuǎn)子磁通

φmr

的控制方式均需要定子電壓補償，控制

要復(fù)雜一些。恒定子磁通

φms

和恒氣隙磁通

φm

的控制方式雖然改善了低速性能，但機械特性還

是非線性的，仍受到臨界轉(zhuǎn)矩的限制。

恒轉(zhuǎn)子磁通

φmr

控制方式可以獲得和直流他勵電動機一樣的線性機械特性，性能最佳。

5-5

常用的交流

PWM

有三種控制方式，分別為

SPWM、CFPWM

和

SVPWM，論述它們的基本特征及各

自的優(yōu)缺點。

答：略。

5-6

分析

CFPWM

控制中，環(huán)寬

h

對電流波動與開關(guān)頻率的影響。

答：略。

5-7

三相異步電動機

Y

聯(lián)結(jié)，能否將中性點與直流側(cè)參考點短接為什么

答：不宜。因為當(dāng)電動機發(fā)生故障或不正常運行時其中性點可能會有不平衡電流流過。

5-8

當(dāng)三相異步電動機由正弦對稱電壓供電，并達到穩(wěn)態(tài)時，可以定義電壓相量

U、電流相量

I

等，用于分析三相異步電動機的穩(wěn)定工作狀態(tài)，5.4.5

節(jié)定義的空間矢量

us、is

與相量有何區(qū)

別在正弦穩(wěn)態(tài)時，兩者有何聯(lián)系

答：空間矢量位置固定（如空間矢量

uAO

固定在

A

相繞組軸線上）

，但大小隨時間變化；

而相量大小是不變的（如有效值相量其大小即為穩(wěn)態(tài)時的有效值）

，但位置隨相角變化。

穩(wěn)態(tài)時，空間矢量相當(dāng)于一種相角固定的瞬時值相量。

5=9

采用

SVPWM

控制，

用有效工作電壓矢量合成期望的輸出電壓，

由于期望輸出電壓矢量是連續(xù)

可調(diào)的，因此，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E可以是圓，這種說法是否正確為什么

答：不正確。盡管期望輸出電壓矢量是連續(xù)的，然而其作用時間是斷續(xù)的，因此定子磁鏈?zhǔn)?/p>

量只能是斷續(xù)的。

5-10

總結(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，若

Us=f（ω1，Is）設(shè)置不當(dāng)，會產(chǎn)生什么影

響？一般說來，正反饋系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，而轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)具有正反饋的內(nèi)環(huán)，系

統(tǒng)卻能穩(wěn)定，為什么？

答：5-1

簡述矢量控制的基本思想。

答：

將逆變器和交流電動機視為一體，

以在電機內(nèi)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場為目標(biāo)來控制變頻器工

作。

5-2

異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，基頻以下調(diào)速采用（恒壓頻比）控制，稱為（恒轉(zhuǎn)矩）調(diào)

速；基頻以上采用（保持電壓不變）控制，稱為（近似的恒功率調(diào)速）

。為什么？略

5-3

六拍式逆變器控制的異步電動機正六邊形定子磁鏈的大小與（直流側(cè)電壓

Ud）成正比，而

與（電源角頻率）成反比。在基頻以下調(diào)速時，應(yīng)（保持正六邊形定子磁鏈的最大值恒定）

。若

直流側(cè)電壓

Ud

恒定，則ω1

越小時，△t

越大，勢必導(dǎo)致（|Ψs（k）|）增大。因此，要保持

正六邊形定子磁鏈不變，必須使

Ud/ω1

為常數(shù)，這意味著在變頻的同時必須調(diào)節(jié)直流電壓

Ud，

造成了控制的復(fù)雜性。有效的方法是（插入零矢量）

。

5-4

簡述轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想。

答：保持（氣隙磁通φm

不變）的前提下，通過控制（轉(zhuǎn)差頻率ωs）來控制（轉(zhuǎn)矩）

。

5-5

轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)通過（最大轉(zhuǎn)差頻率）間接限制（了最大的允許電流）

。

5-6

與直流調(diào)速系統(tǒng)相似，轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動過程分為（轉(zhuǎn)矩上升）（恒轉(zhuǎn)矩

、

升速）與（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）三個階段：在恒轉(zhuǎn)矩升速階段，

（ASR）不參與調(diào)節(jié)，相當(dāng)于（轉(zhuǎn)速開環(huán)）

，

在正反饋內(nèi)環(huán)作用下，保持（加速度恒定）

；轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR（退出飽和）

，進入（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階

段）

，最后達到穩(wěn)態(tài)。

5-7

簡述轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動過程。

答：轉(zhuǎn)矩上升階段：

恒轉(zhuǎn)矩升速階段：

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：

二、公式和特性

1.公式略

1.異步電動機等效電路圖：

2.交-直-交電壓源型

PWM

變頻器主電路：

（各個元件作用需知）

3.轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：

4.轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理圖：

1.異步電動機調(diào)壓調(diào)速機械特性：

2.異步電動機轉(zhuǎn)子串阻調(diào)速機械特性：

3.異步電動機變壓變頻調(diào)速機械特性：

4.異步電動機變壓變頻調(diào)速控制特性：第6章

6-1

異步電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個（高階、非線性、強耦合）的（多變量）系統(tǒng)。

6-2

異步電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型由（磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程、運動方程）組成。

6-3

異步電動機每個繞組的磁鏈?zhǔn)牵ㄗ愿写沛湥┖停ɑジ写沛湥┲汀?/p>

6-4

繞組間的互感分為哪幾類？

答：定子三相彼此之間和轉(zhuǎn)子三相彼此之間的互感，因其位置固定，故為常值。

定子任一相與轉(zhuǎn)子任一相之間的互感，因其相對位置變化，故為（角位移）的函數(shù)。

6-5

為什么說異步電動機的三相原始數(shù)學(xué)模型不是物理對象最簡潔的描述？

答：由異步電動機三相數(shù)學(xué)模型的約束條件（。。

。）可知，對于無中性線

Y/Y

聯(lián)結(jié)繞組的電

動機，三相變量中只有兩相是獨立的。

6-6