運動控制系統(tǒng)試卷-答案全

-.z.選擇填空：〔每空2分、共20分〕1、一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在時還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。答案：〔1〕１)最低速；２)最高速；３)平均速；４)不能確定；2、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。答案：〔2〕１〕硬得不多；２〕硬得多；３〕軟得多；４〕軟得不多；3、無靜差調(diào)速系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速nma*，最高給定電壓U*nma*其速度反應(yīng)系數(shù)為。答案：〔2〕１〕nma*/U*nma*２〕U*nma*/nma*３〕nma*×U*nma*４〕不確定4、反并聯(lián)無環(huán)流配合控制的條件是答案：〔4〕１〕α＋β＝240o２〕α＋β＝300o３〕α＋β＝360o4〕α＋β＝180o5、無環(huán)流邏輯環(huán)節(jié)切換到正組晶閘管工作時，。答案：〔4〕１〕正、反組同時封鎖；２〕封鎖正組開放反組；３〕正、反組同時開放；４〕封鎖反組開放正組；6、在理想情況下電壓型逆變器直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，它是一個內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出交流電壓波形是。答案：〔3〕１〕鋸齒波；２〕正弦波３〕矩形波；４〕不能確定；7、在理想情況下電流型逆變器直流環(huán)節(jié)采用電感濾波，它是一個相當(dāng)于一個恒流源，輸出交流電流波形是。答案：〔1〕１〕矩形波；２〕正弦波３〕鋸齒波；４〕不能確定；8、SPWM變頻器中，如果在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個極性的范圍內(nèi)，叫做方式。答：〔3〕１〕多極性控制；２〕雙極性控制；３〕單極性控制；４〕沒用定義9、調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能就是控制的能力。答案：〔2〕１〕磁場；２〕轉(zhuǎn)矩；３〕轉(zhuǎn)速；４〕轉(zhuǎn)差率；10、矢量控制系統(tǒng)是控制系統(tǒng)。答案：〔2〕１〕靜止坐標(biāo)；２〕旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)；３〕極坐標(biāo)；４〕不能確定；二、什么是有靜差閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)？怎樣減少靜差？什么是無靜差閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)？怎樣實現(xiàn)？〔12分〕答：系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，需要一定的速度偏差來維持的速度控制系統(tǒng)為有靜差調(diào)速系統(tǒng)。減少靜差的方法是提高系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)，但不能消除靜差。系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，不需要速度偏差來維持的速度控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)為無靜差系統(tǒng)。實現(xiàn)的方法是通過采用積分環(huán)節(jié)或比例積分環(huán)節(jié)。三、簡述雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在電機(jī)起動時兩個調(diào)節(jié)器的工作過程及工作狀態(tài)。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時，電流環(huán)按幾型系統(tǒng)設(shè)計？速度環(huán)又按幾型系統(tǒng)設(shè)計？〔12分〕答:雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在電機(jī)起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況：1.起動初始階段：由于速度調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓比擬大，比例積分環(huán)節(jié)很快進(jìn)入飽和狀態(tài)，速度環(huán)開環(huán)，電機(jī)以最大電流起動，此時電機(jī)轉(zhuǎn)速變化不大，電流調(diào)節(jié)器ACR一般不飽和。2.恒流升速階段：起動過程中的主要階段，此時速度調(diào)節(jié)器一直處于飽和狀態(tài)，速度環(huán)開環(huán)，為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，在起動過程中電流調(diào)節(jié)器不飽和。電機(jī)以最大電流加速，此時電機(jī)轉(zhuǎn)速變化大。3.速度調(diào)節(jié)器退飽和階段：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過給定轉(zhuǎn)速，速度調(diào)節(jié)器輸入出現(xiàn)負(fù)偏差，速度調(diào)節(jié)器開場反向積分，退飽和階段，速度環(huán)閉環(huán)，電機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)超調(diào)。ACR不飽和。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點：〔1〕飽和非線性控制；〔2〕轉(zhuǎn)速超調(diào)；〔3〕準(zhǔn)時間最優(yōu)控制。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時，電流環(huán)按Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計，速度環(huán)按Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計。四、下列圖是微機(jī)數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)硬件構(gòu)造圖，試說明K2、Vb、電流檢測、速度檢測的實現(xiàn)過程?！矝]有標(biāo)準(zhǔn)答案，同學(xué)們自己發(fā)揮想象能力，能實現(xiàn)就對〕〔12分〕答：K2：限流電阻R0是為了限制充電電流，為了防止在運行中造成附加損耗，中央處理器在合上電源后，延時對K2發(fā)出信號將R0短路。Vb：鎮(zhèn)流電阻Rb的作用是消耗局部動能，以限制C1、C2兩端的泵升電壓。當(dāng)電壓檢測局部檢測到泵升電壓到達(dá)允許數(shù)值時，中央處理器就會給Vb的控制極一個正脈沖信號，使Rb分流電路接通。電流檢測：通過電流互感器取出電樞回路或電動機(jī)回路的電流模擬信號，離散化后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入中央處理器，對電流數(shù)字量信號進(jìn)展相關(guān)處理后，可構(gòu)成電流反應(yīng)控制和電流保護(hù)和故障診斷信息的來源。速度檢測：旋轉(zhuǎn)編碼器FBS與電動機(jī)相連，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，帶動碼盤旋轉(zhuǎn)，發(fā)出數(shù)碼形式的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角信號，通過接收器將該數(shù)碼送入中央處理器，構(gòu)成轉(zhuǎn)速反應(yīng)控制。K2的是用于系統(tǒng)啟動時防沖擊電流的，系統(tǒng)啟動時K2斷開電源經(jīng)R0給電容充電；Vb消除泵升電壓的，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入制動狀態(tài)時，逆變器將電動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，由于整流電路是不可逆電路，所有的電能將給C1、C2充電，使其電壓升高，威脅到其它電力電子期器件，為消除過高的電壓威脅，系統(tǒng)將Vb導(dǎo)通，多余的電能將通過電阻Rb消耗；電流檢測分直流電流檢測和交流電流檢測，交流電流檢測一般采用電流互感器，而直流電流檢測可以采用直流電流互感器或霍爾效應(yīng)電流變換器，轉(zhuǎn)速檢測有模擬和數(shù)字兩種檢測，模擬測速一般采用測速發(fā)電機(jī)，數(shù)字測速則采用旋轉(zhuǎn)編碼器測速。4、三相繞線式交流異步電動機(jī)有幾種調(diào)速方式？它們分別是什么"答：變電壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速、利用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、變壓變頻調(diào)速。五、下列圖是雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)圖，試標(biāo)出當(dāng)KF閉合電機(jī)起動時，各環(huán)節(jié)的極性?！?0分〕六、交流電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)為什么基頻以下要控制壓頻比？它是什么性質(zhì)的調(diào)速？基頻以上能控制壓頻比嗎？它又是什么性質(zhì)的調(diào)速？〔12分〕答：基頻以下：假設(shè)要三相異步電動機(jī)定子每極氣隙磁通量Φm保持不變，當(dāng)頻率f從額定值fn向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低定子相電壓Us，使Us/f=常值，這是恒壓頻比的控制方式，磁通恒定時轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于"恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速〞性質(zhì)?；l以上：頻率f從額定值fn向上調(diào)節(jié)，但定子電壓Us卻不可能超過額定電壓Usn，最多只能保持Us=Usn，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，Us/f≠常值，故不能控制壓頻比，根本上屬于"恒功率調(diào)速〞性質(zhì)。七、試比擬直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)與矢量控制系統(tǒng)的特性?！?2分〕答：DTC系統(tǒng)和VC系統(tǒng)都是已獲實際應(yīng)用的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)。兩者都采用轉(zhuǎn)矩〔轉(zhuǎn)速〕和磁鏈分別控制，VC系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)Te與Ψr的解耦，有利于分別設(shè)計轉(zhuǎn)速與磁鏈調(diào)節(jié)器；實行連續(xù)控制，可獲得較寬的調(diào)速范圍；但按Ψr定向受電動機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，降低了系統(tǒng)的魯棒性。DTC系統(tǒng)則實行Te與Ψs砰-砰控制，避開了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，簡化了控制構(gòu)造；控制定子磁鏈而不是轉(zhuǎn)子磁鏈，不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響；但不可防止地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動，低速性能較差，調(diào)速范圍受到限制。八、如下列圖為*直流調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)參數(shù)為75kW、220V、340A、1000r/min，采用V-M系統(tǒng)，主電路總電阻0.1歐，電動機(jī)電動勢系數(shù)Ks=30，a=0.015V·min/r，Ce=0.25V·min/r，。如果要求調(diào)速范圍D=20，靜差率5%，采用開環(huán)調(diào)速能否滿足？如果采用閉環(huán)，其對應(yīng)放大倍數(shù)為多少？〔10分〕++-AGTMTG+-