运动控制系统综合练习答案

运动控制系统综合练习答案一．单项选择题1.A2.B3.A4.B5.A6.A7.C8.A9.B10.D11.D12.C13.C14.A15.B16.B17.A18.B19.B20.D21C22.A23.D24.C25.D26.C27.D28.B29.B30.A31.A32.B33.B34.C35.D36.B37.D38.B39.B40.D41.B42.D43.A44.B45.B46.B47.B48.C49.D50.A51.D52.A53.A54.B55.D56.C57.B58.D59.B60.B61.A62.D63.C64.A65.B66.D67.A68.D69.B70.C71.B72.A73.A74.C75.D76.C77.D78A79.A80.B81.C82.A83.B84.C85.D86.B87.B88.A89.B90.D91.C92.B93.D94.C95.D96.C97.A98.B99.B100.D101.D102.A103.D104.D105.A106.C107.D108.C109.B110.C111.D112.D113A114.A115.C116.B117.A118.A119.B120.A二．填空题1.静特性2.加快动态响应3.滤波器4.积分（累加或PI调节器）5.转速n6.环流7.限幅8.降低9一条直线10.转速开环恒压频比控制系统（通用变频器-异步电动机调速系统）11.转速闭环12.比例积分调节器13.I14.全部历史15.控制电流16.回馈制动17.0~sm18.转速闭环转差频率控制19电压20动态指标21.调速范围22.前向23.大于24.电流25.稳定性26跟随27.环流电抗器28.Er/f1=常值29.电流源30.矢量控制系统31.整流32.最低速33.稳态偏差34.035.转速36.抗干扰37.整流38.消耗39.0～NN40.恒功率41.断续42.不能43.无44.转速45.负载电流46.低通滤波47.配合控制48.恒转矩49.电压源50.转子总磁通恒定51.纯滞后52.比例53开54.好55.电流截止负反馈56.受限单极57.转速闭环转差频率控制58.转矩59.电源角频率60.独立的61.静差率62.给定和反馈检测63.比例64限幅值65.饱和（饱和限幅输出）66.Ⅱ67直流侧68正69.降低70.除法71.触发角α72.电流截止负反馈73.积分74.电流75.大76.I77反78.电流给定电压79.直接转矩控制系统80.定子电流转矩分量三．名词解释1.对于PWM变换器，由于直流电源靠二极管整流器供电，（1分）不可能回馈电能，（1分）电机制动时只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高。（1分）2.定子旋转磁场转速（1分）与转子转速之差（1分）再除以定子旋转磁场转速（1分）3.在正弦调制波的半个周期内，（1分）三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，（1分）所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，（1分）叫作单极性控制方式。4.以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高的等腰三角波作为载波，用频率和期望波相同的正弦波作为调制波，（1分）调制波与载波的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，（1分）从而获得在调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波，这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。（1分）5.采用磁链开环控制，（1分）利用矢量控制方程中的转差公式，（1分）构成转差型矢量控制，即间接矢量控制。（1分）6.指系统在最低速时（1分）还能满足所需静差率（1分）的转速可调范围（1分）。7.从阶跃扰动作用开始，（1分）到输出量基本上恢复稳态，（1分）距新稳态值之差进入某基准值的%5（或%2）范围内所需的时间。（1分）8.两组可逆线路在一定控制角稳定工作时出现的环流。（3分）9.在正弦调制波的半个周期内，（1分）三角载波在正负极性之间连续变化，（1分）所得到的SPWM波也正负之间变化。（1分）10.软起动器是带电流闭环的电子控制器,可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来。（1分）主电路采用晶闸管交流调压器，连续地改变其输出电压保证恒流起动，（1分）稳定运行时可用接触器给晶闸管旁路，以免晶闸管不必要地长期工作。（1分）11.开关管的开关频率或开关周期关断的时间不变，（1分）只改变导通时间，（1分）即只改变输出直流平均电压。（1分）12.在跟随过程中（1分），输出量从零起（1分）第一次上升到输出量稳态值所经过的时间（1分）。13.两组晶闸管输出的直流平均电压为零（1分），但因电压波形不同（1分），存在瞬时的电压差，仍会产生脉动的环流（1分）。14.载波频率fc（1分）与调制信号频率fr（1分）之比（1分）。15.低频输出时采用异步调制方式（1分），高频输出时切换到同步调制方式（1分），把两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近的一种调制方式（1分）16.在直流传动系统中人为地或自动地改变电动机的转速，（1.5分）以满足工作机械对不同转速的要求。（1.5分）17.电压—脉冲变换装置，（1分）把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列（1分），从而改变平均输出电压的大小。（1分）18.电机在三相静止绕组A、B、C和两相静止绕组、之间的变换。（3分）19.在交-直-交变压变频器中，直流环节采用大电容滤波，（1分）直流电压波形比较平直，（1分）在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波。（1分）20.针对在电动机空间形成圆形磁场以产生恒定的电磁转矩的目标，把逆变器和直流电动机视为一体，（1分）按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，（1分）磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，（1分）这种工作方式称作磁链跟踪控制。21.当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时（1分）所对应的转速降落Nn（1分），与理想空载转速n0之比（1分）。22.由晶闸管装置输出（1分）的直流平均电压差（1分）所产生的环流（1分）。23.在交流异步电动机中，按照恒Eg/ω1控制，在转差率值很小的稳态运行范围内，如果能能够保持气隙磁通不变（1分），异步电动机的转矩就近似与转差角频率成正比（1分）。控制转差频率就代表转矩（1分），这就是转差频率控制。24.将工频交流电源通过整流器（1分）变换成直流（1分），再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流的变压变频器（1分）。25.在逆变器的整个变频范围内，载波比不等于常数。（1分）逆变器输出电压一个周期内的脉冲个数发生变化（1分），且正负半周的脉冲数和相位发生不对称的调制方式（1分）26.除给定信号外，作用在控制系统各环节上的一切会引起输出量变化的因素。（3分）27.仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。（3分）28.异步电机电流（代表磁动势）的空间矢量经过坐标变换可以等效成直流电机，（1分）模仿直流电机的控制策略，得到直流电机的控制量，（1分）经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电机了。（1分）29.把fr范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定，不同频段N不同；（1分）在fr高的频段采用较低的N，使载波频率不致过高；（1分）在fr低的频段采用较高的N，使载波频率不致过低。（1分）30.把逆变器和交流电动机视为一体，（1分）按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以称“电压空间矢量控制”（2分）31.脉冲周期T不变，（1分）只改变主晶闸管的导通时间ton，（1分）即改变脉冲的宽度。（1分）32在阶跃响应过程中，（1分）超过上升时间以后，输出量有可能继续升高，到峰值时间时到达输出最大值，（1分）输出最大值超过稳态值的百分数。（1分）33.在采用两组相同晶闸管装置反并联的可逆V-M系统中，为防止产生产生直流平均环流，(1分)在正组处于整流状态时，强迫让反组处于逆变状态，且使整流电压等于逆变电压，（1分）这时有正组的控制角αf等于反组的逆变组βr，（1分）这种消除直流平均环流的方法被称作=配合控制。34.在交流异步电动机中，把逆变器和交流电动机视为一体（1分），按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作（1分），磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量（1分）35.只有一个变换环节，（1分）把恒压恒频的交流电源直接变换成变压变频输出（2分）的变压变频器。36.生产机械要求电动机提供的最高转速nmax和最低转速nmin之比。（3分）37.系统稳定运行时，突加一个约定的标准负扰动量，所引起的输出量最大降落值。（3分）38.在交-直-交变压变频器中，直流环节采用大电感滤波，（1分）直流电流波形比较平直，相当于一个恒流源，（1分）输出交流电流是矩形波或阶梯波。（1分）39.利用半导体器件的开通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，（1分）实现变频、变压并有效地控制（1分）和消除谐波（1分）的一门技术。40.在进行电动机调速时，异步电动机绕组中感应电动势难以控制，当电动势值较高时，（1分）可忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，（1分）认为定子相电压gsUU，得1fUs常值的控制方式（1分）被称为恒压频比控制。四。简答题1.闭环系统静性可以比开环系统机械特性硬得多；（2分）如果比较同一的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多；（2分）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。（2分）2.为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节，它应该包含在转速调节器ASR中，（2分）在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，（2分）因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型Ⅱ型系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。（2分）3.省去环流电抗器，没有附加的环流损耗；（2分）节省变压器和晶闸管装置等设备的容量；（2分）降低因换流失败而造成的事故。（2分）4.异步电机经过坐标变换可以等效成直流电机，（2分）模仿直流电机的控制策略，得到直流电机的控制量，经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电机了。（2分）由于进行坐标变换的是电流（代表磁动势）的空间矢量。（2分）5.转差功率消耗型调速系统；（2分）转差功率馈送型调速系统；（2分）转差功率不变型调速系统。（2分）6.旋转变流机组（2分）、静止式可控整流器（2分）、直流斩波器或脉宽调制解调（2分）。7.（1）电动机停止时，电枢电压是正负脉宽相等的交流脉冲电压，因而电流也是交变的，其平均值为零，不产生平均转矩，增大电动机的损耗；（3分）（2）在工作中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，因而在切换时可能发生上、下桥臂直通事故。（3分）8.采用封锁触发脉冲的方法，在任何时候，只允许一组晶闸管装置工作；（3分）采用配合控制的策略，使一组晶闸管装置工作在整流状态，另一组则工作在逆变状态。（3分）9.变压变频调速的基本控制方式中，在基频以下，希望维持气隙磁通不变，须按比例地同时控制电压和频率，低频时还应适当抬高电压以补偿定子压降。（3分）在基频以上，由于电压无法再升高，只好仅提高频率而迫使磁通减弱。（3分）10.异步电机经过坐标变换可以等效成直流电机，模仿直流电机的控制策略，得到直流电机的控制量（3分），经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电机了（3分）由于进行坐标变换的是电流（代表磁动势）的空间矢量，所以这样通过坐标变换实现的控制系统就叫作矢量控制系统。（3分）11.由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难；（2分）晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件（2分）；由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成“电力公害”（2分）。12.从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，采用I型系统就够了；（2分）从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流在动态过程中不超过允许值，（2分）而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要