運動控制期末復習

填空題單閉換比例控制直流調速系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質在于他能夠隨著負載的變化而相應的改變，以補償電樞回路電阻壓降的變化。雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，當ASR輸出達到限幅值Um*，轉速外環(huán)呈狀態(tài)，轉速變化對轉速環(huán)不會產生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個調節(jié)系統(tǒng)調速系統(tǒng)采用旋轉編碼器進行數字測速的方法有三種，分別是：轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，轉速環(huán)按典型型系統(tǒng)設計，抗干擾能力，穩(wěn)態(tài)轉速無靜差。轉速環(huán)按典型型系統(tǒng)設計，抗干擾能力，超調小。交流調速系統(tǒng)按對轉差功率處理方式分為三類：、、、異步電動機通過坐標變換簡化其數學模型時,異步電動機定子繞組是靜止的,因此只要進行3/2變換即可:而轉子繞組是旋轉的,因此必須通過及才能變換到靜止兩相正交坐標系。現代變頻器主要采用PWM控制技術,傳統(tǒng)的交流PWM技術是用正弦波來調制等腰三角波,稱為控制技術,隨著控制技術的發(fā)展還產生了控制技術和控制技術?；趧討B(tài)模型的異步電動機調速系統(tǒng),可采用按轉子磁鏈定向的，另外還可以采用按定子磁鏈控制的。直流調速系統(tǒng)采用的可控直流電源的主要有和，考慮到電源裝置的性能優(yōu)越性,在中考慮到小功率場含應用較多。比較開環(huán)系統(tǒng)機械特性和閉環(huán)系統(tǒng)靜特性性，系統(tǒng)機械特性比較硬，系統(tǒng)的調速范國較小靜差率一定時系統(tǒng)的機械特性系統(tǒng)的調速范圍可以大大提高。當電流增加到一定值時才出現的電流負反饋，叫做對轉速、電流閉環(huán)調速系統(tǒng)來說,動態(tài)干擾主要有負擾動和電網電壓抗動,其中調節(jié)器對負載擾動起調節(jié)作用；當電網電壓變化時首先由調節(jié)器及時調節(jié)。控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標中反映系統(tǒng)快速性的指標是；反映系統(tǒng)穩(wěn)定性能的指標是；能夠同時反映快速性和穩(wěn)定性的指標是。光電式應轉編碼器可以實現調速系統(tǒng)的數字化轉速檢測的,這種編碼器主要有兩種類型分別是和。采用數字PID控制的調節(jié)器，其中PID數字控制算法有和兩種。對于基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調速系統(tǒng)面言，采用調速是一種性能較好的調速方法，在基頻以下采用的控制方法，基頻以上調速受電動機絕緣耐壓和磁路飽和限制需要保持不變。帶有比例積分調節(jié)器的單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)，如果轉速的反饋值與給定值相等，則調節(jié)器的輸出為（）A．零B．大于零的定值C．小于零的定值D．保持原先的值不變以下關于三相異步電動機動態(tài)數學模型描述錯誤的是（） A．異步電動機定、轉子各繞組間存在交叉耦合B．異步電動機動態(tài)數學模型是一個高階系統(tǒng)C．異步電動機是一個單輸入單輸出的線性系統(tǒng)D．異步電動機動態(tài)數學模型是一個多變量系統(tǒng)以下關于典型Ⅱ型系統(tǒng)的說法正確的是（） A．典型Ⅱ型系統(tǒng)能夠克服階躍干擾和斜坡干擾 B．典型Ⅱ型系統(tǒng)僅能克服階躍干擾 C．典型Ⅱ型系統(tǒng)不是一種工程設計的方法 D．典型Ⅱ型系統(tǒng)就是一個二階系統(tǒng)以下關于直接轉矩控制系統(tǒng)的說法正確的是（） A．采用了定子磁鏈閉環(huán)控制 B．用到了旋轉坐標交換 C．受轉子參數變化的影響 D．低速時轉矩無脈動關于帶電流截止負反饋的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)和轉速，電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)比較，下列說法正確的是（） A．帶電流截止負反饋的轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)動態(tài)性能更好 B．就靜特性而言兩者有相似之處，都是兩段特性 C．兩者都能隨時對電流起控制作用 D．兩者都僅在電流過大時對電流起控制作用典型Ⅰ型系統(tǒng)與典型Ⅱ型系統(tǒng)相比（）A．前者跟隨性能和抗擾性能均優(yōu)于后者B．前者跟隨性能和抗擾性能不如后者C．前者跟隨性能好，抗擾性能差D．前者跟隨性能差，抗擾性能好交流調速系統(tǒng)需要變頻器作為交流電器，以下不屬于變頻器采用的變頻器技術的是（） A．SPWM B．SVPWM C．CFPWM D．PFC以下關于交流電動機數學模型說法錯誤的是（） A．交流電機數學模型是一個單輸入單輸出的線性系統(tǒng) B．異步電動機的動態(tài)數學模型是一個高階、非線性、強耦合系統(tǒng) C．異步電動機變壓變頻調速時需要進行電壓（或電流）和頻率的協調控制，有電壓（或電流）和頻率兩個獨立的輸入變量 D．在基速（額定轉速）以下時，異步電動機無法對磁通進行單獨控制，而直流電動機可以。第二章：習題2-1（P27）試分析有制動通路的不可逆PWM變換器進行制動時，兩個VT是如何工作的答：先減小控制電壓，使Ug1得正脈沖變窄，負脈沖變寬，從而使平均電樞電壓Ud降低，由于機械慣性，轉速和反電勢還來不及變化，因而造成E>Ud的局面，很快電流Id反向，VD2截止，在ton≤t<T期間，Ug2為正，于是VT2導通，反向電流產生能耗作用，在T≤t<T+ton期間，VT2關斷，-id經VD1續(xù)流，向電源回饋能量，同時VD1兩端壓降鉗制VT1，使其不能導通，在制動狀態(tài)下，VT2和VD1輪流導通，VT1始終關斷。習題2-2（P27）調速系統(tǒng)的調速范圍是1000~100r/min要求靜差率S=2%，那么系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)轉速降是多少？D=?習題2-3（P27）某一調速系統(tǒng)在額定負載下，最高轉速為n0MAX=1500r/min，最低轉速n0min=150r/min帶額定負載時的速度降落?nN=15r/min且在不同轉速下解：調速范圍：D=nnD=靜差率：S=例題2-1（P25）某直流調速系統(tǒng)電動機額定轉速為nN=1430r/min，額定速降?n=115r/min解:在要求靜差率S≤30%時允許的調速范圍為：D=在要求靜差率S≤20%時允許的調速范圍為：D=若調速范圍達到10，則靜差率只能是：S=第三章：習題3-7（P52）有一個PWM變換器供電的直流調速系統(tǒng)，已知電動機：PN=2.8KW，UN=220V，IN=15.6A，nN=1500r/min，Ra=1.5Ω，整流裝置內阻Rrec=0.2Ω，PWM變換器的放大倍速Ks=31.（1）系統(tǒng)開環(huán)工作時，試計算調速范圍D=100時的靜差率S值。解：由題知：RΣ=Ra+Rrec=1.5+0.2=1.7ΩC?nS=（2）當D=100,S=5%時，計算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。?（3）如組成轉速負反饋有靜差調速系統(tǒng)，要求D=100，S=5%,在=10V時，計算轉速負反饋系數和放大器放大系數。K=n=1500=Kp由K=α第四章習題4-1（P100）雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的ASR和ACR均為PI調節(jié)器，設系統(tǒng)最大給定電壓Unm*=15V，nN=1500r/min，IdL=20A，電流過載倍數為2，電樞回路總電阻R=2Ω，Ks=20，Ce=0.127V?min/r求：（1）當系統(tǒng)穩(wěn)定運行在Un*=5V，IdL=10A時，系統(tǒng)的n、Un、Ui*、Ui和Uc各為多少？（2）當電動機負載過大而堵轉時，Ui*和Uc各為多少？解：（1）轉速反饋系數：α當U*i=5V電流反饋系數βUn=U*n=5V當U*nU（2）堵轉時：UU第五章習題5-1（P111）旋轉編碼器光柵數1024，倍頻系數4，高頻時鐘脈沖頻率f0=1MHz，旋轉編碼器輸出的脈沖個數和高頻時鐘脈沖個數均采用16位計數器，M法測速時間為0.01s，求轉速n=1500r/min和n=150r/min時的測速分辨率和誤差率最大值。提示：Z（脈沖）=倍頻系數*光柵數Z=4*1024=4096M法測速測速分辨率Q=當轉速n=1500r/min時n=60M1測速誤差率δ當轉速n=150r/min時n=60M1測速誤差率δ可見M法適合高速（2）T法測速當轉速n=1500r/min時：測速分辨率Q=由n=60f測速誤差率δ當轉速n=150r/min時：測速分辨率Q=由n=60f測速誤差率δ可見T法適合低速P1035.2轉速檢測的數字化（兩種測速方法相關概念）公式，求解第六章習題6-1（P153）一臺三相籠型異步電動機的銘牌數據為:額定電壓UN=380V,額定轉速nN=960r/min,額定頻率fN=50Hz,定子繞組為ㄚ聯結。由實驗測得定子電阻Rs=0.35,定子漏感Lls=0.006H,定子繞組產生氣隙主磁通的等效電感Lm=0.26H,轉子電阻R’r=0.5,轉子漏感L’lr=0.007H,轉子參數已折合到定子側,忽略鐵心損耗。(1)畫出異步電動機T形等效電路和簡化等效電路。(2)額定運行時的轉差率SN,定子額定電流I1N(I’r)和額定電磁轉矩。由于額定轉速nN=960r/min。同步轉速n因此額定運行時的轉差率為S由異步電動機簡化電路，額定運行時的定子額定電流幅值I額定電磁轉矩T(3)定子電壓和頻率均為額定值時,理想空載時的勵磁電流l0I(4)定子電壓和頻率均為額定值時,臨界轉差率S和臨界轉矩Tem,畫出異步電動機的機械特性。S臨界轉矩T異步電動機的機械特性如下圖所示：P153—6-4思考題：基頻以下調速可以是恒壓頻比控制、恒定子磁通φms、恒氣隙磁通φm和恒轉子磁通φmr答：恒壓頻比控制最容易實現，其機械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能滿足一般調速要求，低速時需適當提高定子電壓，以近似補償定子阻抗壓降。恒定子磁通φms、恒氣隙磁通φm和恒轉子磁通φmr的控制方式均需要定子電壓補償，控制要復雜一些。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，仍受到臨界轉矩的限制。恒轉子磁通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。習題6-7（P154）異步電動機基頻以下調速時，氣隙磁通量Φm、定子磁通量Φms和轉子磁通量Φmr隨負載而變化，要保持恒定需采用電壓補償控制。寫出保持三種磁通恒定的電壓補償控制的向量表達式，若僅采用幅值補償是否可行，比較兩者的差異。恒定子磁通量φmsT恒氣隙磁通φmT恒轉子磁通量φmrT兩者差異：習題6-12（P154）兩電平PWM逆變器主回路的輸出電壓矢量是有限的，若期望輸出電壓矢量的幅值小于23答：兩電平PIM逆變器有六個基本空間電壓矢量，這六個基本空間電壓矢量將電壓空間矢量分成六個扇區(qū)，根據空間角度θ確定所在的扇區(qū)，然后用扇區(qū)所在的兩個基本空間電壓矢量分別作用一段時間等效合成期望的輸出電壓矢量。（P123）變壓變頻調速的基本原理變壓變頻調速是改變異步電動機同步轉速的一種調速方法，同步轉速隨頻率而變化n異步電動機的實際轉速n=穩(wěn)態(tài)速降隨負載大小變化?基頻以下調速調速當異步電動機在基頻（額定頻率）以下運行時，如果磁通太弱，沒有充分利用電機的鐵心，是一種浪費；如果磁通過大，又會使鐵心飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時還會因繞組過熱而損壞電機。當頻率從額定值向下調節(jié)時，必須使E即在基頻以下應采用電動勢頻率比為恒值的控制方式。然而,異步電動機繞組中的電動勢是難以直接檢測與控制的。當電動勢值較高時,可忽略定子電阻和漏感壓降,而認為定子相電壓Us=Eg,則得E這就是恒壓頻比的控制方式。低頻時,U和E都較小,定子電阻和漏感壓降所占的份量比較顯著,不能再忽略。這時,可以人為地把定子電壓U抬高一些,以便近似地補償定子阻抗壓降,稱作低頻補償,也可稱作低頻轉矩提升。當電動勢值較高時，忽略定子電阻和漏感壓降，低頻補償（低頻轉矩提升）低頻時，定子電阻和漏感壓降所占的份量比較顯著，不能再忽略。人為地把定子電壓抬高一些，以補償定子阻抗壓降。負載大小不同，需要補償的定子電壓也不一樣?；l以上調速在基頻以上調速時,頻率從fi向上升高,受到電動機絕緣耐壓和磁路飽和的限制,定子電壓U不能隨之升高,最多只能保持額定電壓U不變,這將導致磁通與頻率成反比地降降低，使得