完整版運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)試卷A答案

《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程試卷（A卷）答案第1篇直流調(diào)速系統(tǒng)（60分）一、填空題（每空1分，共23分）運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、功率放大與變換裝置、控制器及相應(yīng)的傳感器等構(gòu)成。轉(zhuǎn)矩控制是運(yùn)動(dòng)控制的根本問題，磁鏈控制與轉(zhuǎn)矩生產(chǎn)機(jī)械常有的三種負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和平方率負(fù)載。某直流調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN1430r/min，額定速降 nN115r/min，當(dāng)要求靜差率s30%時(shí)，贊成的調(diào)速范圍為，若當(dāng)要求靜差率s20%時(shí)，則調(diào)速范圍為，業(yè)如希望調(diào)速范圍達(dá)到 10，所能滿足的靜差率是44.6%。數(shù)字測(cè)速中，T法測(cè)速合用于低速，M法測(cè)速合用于高速。生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有 調(diào)速、穩(wěn)速和加減速 三個(gè)方面。直流電機(jī)調(diào)速的三種方法是：調(diào)壓調(diào)速、串電阻調(diào)速和弱磁調(diào)速。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程分為電流上漲階段、恒流升速階段和轉(zhuǎn)速調(diào)理三個(gè)階段。單閉環(huán)比率控制直流調(diào)速系統(tǒng)可以減少穩(wěn)態(tài)速降的本質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)理作用，在于它能跟著負(fù)載的變化而相應(yīng)的改變電樞電壓，以賠償電樞回路電阻壓降的變化。二、選擇題（每題1分，共5分）1、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，ASR、ACR均采納PI調(diào)理器，此中ACR所起的作用為（D）。A、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差A(yù)、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差B、對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用C、輸出限幅值決定電動(dòng)機(jī)贊成的最大電流D、對(duì)電網(wǎng)電壓顛簸起及時(shí)抗擾作用2、典型I型系統(tǒng)與典型II型系統(tǒng)比較，（C）。A、前者隨從性能和抗擾性能均優(yōu)于后者 B、前者隨從性能和抗擾性能不如后者C、前者隨從性能好，抗擾性能差 D、前者隨從性能差，抗擾性能好3、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)以下哪些擾動(dòng)無戰(zhàn)勝能力， （D）。A、電樞電阻 B、負(fù)載轉(zhuǎn)矩 C、電網(wǎng)電壓 D、速度反響電位器4、下述調(diào)理器能除掉被控制量穩(wěn)態(tài)偏差的為（ C）。A、比率調(diào)理器日、微分調(diào)理器C、PI調(diào)理器 D、PD調(diào)理器5、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR、ACR采納PI調(diào)理器，以下說法正確的選項(xiàng)是（C）A、電動(dòng)機(jī)電樞電流最大時(shí)，轉(zhuǎn)速最高 B、電動(dòng)機(jī)電樞電流小于負(fù)載電流，轉(zhuǎn)速最高C最高C、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最高時(shí)，電樞電流等于負(fù)載電流電流等于負(fù)載電流。D、恒流升速時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞三、 簡(jiǎn)答題（14分）1、 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)先設(shè)計(jì)哪個(gè)環(huán)？（ 1分）答：電流環(huán)（1分）2、 寫出PI調(diào)理器的傳達(dá)函數(shù)。（1分）答：W（s）=Kpi（tS+1）/ts（1分）3、 寫出典型I型系統(tǒng)和典型II型系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)。（2分）答：典型I型系統(tǒng)：W（s）=K/s（Ts+1）典型II型系統(tǒng):K（ts+1）/s2（Ts+1）（2分）4、寫出電動(dòng)機(jī)的傳達(dá)函數(shù)。（2分）答：Id（s）/（Udo（s）-E（s））=1/R（Tls+1）;E（s）/（Id（s）-Idl（s）=R/Tms（2分）5、 在調(diào)理器的工程設(shè)計(jì)方法中，低頻段大慣性環(huán)節(jié)如何進(jìn)行近似辦理？高頻小慣性群如何進(jìn)行近似辦理？（2分）答：在調(diào)理器的工程設(shè)計(jì)方法中，低頻段大慣性環(huán)節(jié)近似為積分環(huán)節(jié)，高頻小慣性群會(huì)并為一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)。（2分）TOC\o"1-5"\h\z6、 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，給定濾波環(huán)節(jié)的作用是什么？（ 1分）答：給定濾波環(huán)節(jié)的作用是均衡反響濾波環(huán)節(jié)的延緩作用，使兩者獲取適合的配合。 （1分）7、在無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，影響轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)精度的主要要素是什么？ 2分）（答：給定、反響環(huán)節(jié)（2分）8、PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中電抗器遠(yuǎn)小于晶閘 一電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的電抗器的原由是什管么？（1分）答：電流脈動(dòng)小 （1分）9、PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)向性能優(yōu)于晶閘管 一電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的主要原由是什么？（1分）答：滯后時(shí)間常數(shù)Ts?。?分）10、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，恒流升速階段， ACR輸出如何變化？（1分）答：線性增添（1分）四、 剖析計(jì)算題（12分）在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中， ASR、ACR均為PI調(diào)理器。已知參數(shù)：電動(dòng)機(jī)：PN，Un=220V，IN=20A，nN=1000r/min，電樞回路總電阻Q，設(shè)Un*m=Ui*m=Ucm=10V,電樞回路最大電流Idm=50A，電力電子變換器的放大系數(shù)Ks=50。試求：電流反響系數(shù)？。（2分）轉(zhuǎn)速反響系數(shù)。。（2分）當(dāng)電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的 Udo、U「、Uj 、uc值。（8分）

解答：①解答：①公式正確得1分，計(jì)算正確得1分止黑=是=°-01CV/r/nin）公式正確得1分，計(jì)算正確得1分島廣偵R=50乂15=75（ ）U掃U『10VU,-旦1耳二0.2x20=4（V）TJi75（V）每計(jì)算一個(gè)量，公式正確得1分，計(jì)算正確得1分，共8分五、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)， ASR、ACR均采納PI調(diào)理器，系統(tǒng)起動(dòng)過程中，回答以下問題：（6分）1、 起動(dòng)開始時(shí)ACR輸出為何增添？一會(huì)兒為何又減?。浚?2分）答：ACR給定迅速增添，而轉(zhuǎn)速增添緩慢，ACR輸入偏差為正；電流迅速增大使ACR輸入偏差迅速減小，在比率和積分的共同作用下，比率降落較快，而積分上漲較慢，輸出減小。2、 為何速度必然產(chǎn)生超調(diào)？（ 2分）ASR才能退飽和，電流ASR才能退飽和，電流才能降落，轉(zhuǎn)速才能停止上漲3、當(dāng)速度達(dá)到最高后又開始降落，降落到給定轉(zhuǎn)速的一瞬時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞電流比負(fù)載電流大還是?。浚?分）答：電動(dòng)機(jī)電樞電流比負(fù)載電流小第二篇交流調(diào)速系統(tǒng)（40分）、填空題（共12題，每題1分，共12分）.恒壓頻比控制方式是指給異步電動(dòng)機(jī)供電的電壓和 頻率之比為常數(shù)。.異步電機(jī)基于穩(wěn)態(tài)模型的控制方法有調(diào)壓調(diào)速和變壓變頻調(diào)速；基于動(dòng)向數(shù)學(xué)模型的高性能控制方法有FOC和DTC。異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速控制特色曲線中，基頻以下調(diào)速稱為恒 轉(zhuǎn)矩調(diào)速，基頻以上浮速稱為恒功率調(diào)速。4?控制變頻器逆變部分的常有的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)有（1）以追求電壓正弦為目的

的SPWM控制技術(shù)，（2）以追求電流正弦為目的的CFPWM控制技術(shù)，（3）以追求磁鏈正弦為目的的SVPWM控制技術(shù)。5.轉(zhuǎn)差頻率控制的兩個(gè)基本特色是：（1）定子電壓和頻率比協(xié)調(diào)控制保持空隙磁通恒定，（2）氣隙磁通不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率成正比。電磁耦合是機(jī)電能量變換的必需條件，電流與磁通的成積產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速與磁通的成積產(chǎn)生感覺電動(dòng)勢(shì)。異步電動(dòng)機(jī)可以看作雙輸入 雙輸出系統(tǒng)。8.三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特色方程式是T 3單壓2匕's 8.三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特色方程式是e(sRR')2(LL')21sr lslr差率為s差率為smRr'

J 12(Ls Lr')209.定子電流進(jìn)行3s/2s變換的公式是1a,9.定子電流進(jìn)行3s/2s變換的公式是2id cossinisincossin10.不一樣樣電動(dòng)機(jī)的物理模型相互等效的原則是：在不一樣樣坐標(biāo)系中所產(chǎn)生的磁勢(shì)完滿一致，總功率也相等。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方程為 TenpLm（isqirdisdirq），此中ird表示dq坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子d軸電流。異步電機(jī)無論是三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系，還是兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型必然由磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程構(gòu)成。二、單項(xiàng)選擇題（在每題的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)正確答案，并將正確答案的序號(hào)填在題干的括號(hào)內(nèi)。共6題，每題1分，共6分）1.異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)屬于以下哪一各種類？（③ ）電磁功率回饋型； ②轉(zhuǎn)差功率回饋型；轉(zhuǎn)差功率不變型； ④轉(zhuǎn)差功率耗費(fèi)型以下幾種變頻調(diào)速方法中，哪一種方法的異步機(jī)機(jī)機(jī)械特色是一條直線？虹常數(shù) ②J常數(shù)f1 f1

③—r常數(shù) ④改變Usfi以下哪一種狀況異步電動(dòng)機(jī)定子不可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？（③）三相對(duì)稱繞組，通入三相對(duì)稱正弦電流；兩相對(duì)稱繞組，通入兩相對(duì)稱正弦電流；兩相對(duì)稱繞組，通入兩相直流電流；四相對(duì)稱繞組，通入四相對(duì)稱正弦電流.以下各項(xiàng)中，哪項(xiàng)是三相異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型非線性的根源之一？（ ③）①電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速<旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速;定子電壓頻率>電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率;定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間的互感是變量；轉(zhuǎn)差率在0—1之間）②線性定常系統(tǒng)；單輸入、雙輸出系統(tǒng).三相異步電動(dòng)機(jī)在三相軸系上數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)是（）②線性定常系統(tǒng)；單輸入、雙輸出系統(tǒng)①單輸入、單輸出系統(tǒng)；③多變量、高階、北線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)；.異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型從三相靜止坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系后，電壓方程的維數(shù)有何變化？（③）②從6維降到3維;④從②從6維降到3維;④從6維降到5維③從6維降到4維；三、簡(jiǎn)答題（共3題，共10分）.簡(jiǎn)述通用型變頻器的基本構(gòu)成，并論述各部分的基本功能（ 4分）。答：主電路、泵升電路、控制電路和檢測(cè)保護(hù)電路構(gòu)成，分別完成：交直交變換、能量回饋時(shí)能量泄放和電流檢測(cè)機(jī)保護(hù)作用。.簡(jiǎn)述電壓正弦波脈寬調(diào)制法的基本思路（4分）。答：以頻率與希望的輸出電壓波相同的正弦波為調(diào)制波，以頻率比希望波高得多的等腰三角形波為載波，當(dāng)調(diào)制波與載波訂交時(shí)，由它們的交點(diǎn)確立逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)辰，從而獲取幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列，這類調(diào)制方法是SPWM調(diào)制。.通用型變頻器基速以下變頻調(diào)速時(shí)為何要變壓？（ 2分）答：為保持電機(jī)主磁通恒定，由于主磁通太小電機(jī)利用不充分，太大會(huì)燒壞電機(jī)。四、綜合應(yīng)用題（共2題，共12分。此中1題6分，2題6分）1.異步電機(jī)矢量控制變頻調(diào)速的基本思想是什么？（3分）并用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖描述（3分）答：按轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制的基本思想是：經(jīng)過坐標(biāo)變換，在按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系中，獲取等效的直流電機(jī)模型，模擬直流電動(dòng)機(jī)的控制方法控制電磁轉(zhuǎn)矩和磁鏈，此后將轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標(biāo)下中的控制量反變換獲取三相坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)