自动控制知识点

1、下图为一实用的PI调节器，说明图中各元件的作用R0,CO是输入谐波，VD1,VD2是输入限幅，R1,R2,C1构成PI调节器，VST1,VST2是输出限幅，R3是防止零漂现象2、对于逻辑无环流控制系统，回答下列问题（DLC）（1）以Ui*和零电流检测信号为判断依据（2）逻辑切换指令发出后并不能马上执行，还需经过两段延时时间，以确保系统的可靠工作，这就是封锁延时和开放延时（3）在DLC中还必须设置联锁保护电路，使其输出信号Ublf和Ublr不可能同时出现“1”，以确保两组晶闸管的触发脉冲不可能同时开放3、什么是环流？类型有哪些？在自然环流系统中，是如何印制直流环流的，在该系统中为什么还要设置环流电抗器？环流有静态环流和动态环流，静态环流又分为直流平均环流和瞬时脉动环流。直流平均环流是由于Udof＞Udor，即α＜β时产生的。瞬时脉动环流是由于Udof和Udor瞬时值不等时产生的。设置环流电抗器主要是抑制瞬时脉动环流。4、变频调速时，为什么要对电压和频率进行协调控制？为了充分利用铁芯材料，在设计电机时，总是让电动机在额定频率和额定电压下工作时的气隙磁通接近饱和值，因此在电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每极通量量为额定值不变，若磁通太弱，没有充分利用，造成浪费，如果过分增大磁通又会使铁心过分饱和，从而导致励磁电流急剧增加，绕组过分发热，功率因数降低，严重时甚至会因绕组过热而损坏电机，故而希望在频率变化的时仍保持磁通恒定，即实现恒磁通变频调速，这样，调速时才能保持电机的最大转矩不变。定子每相电动势Eg=4.44f1NsKnsΦm由此可得Φm=Eg/4.44N1Kn1f1=KEg/f1,为了保持Φm不变，在改变电源频率f1的同时，必须按比例改变感应电动势Eg，才能有效的利用铁心。5、在转速、电流双闭环直流调速系统试验中开环模拟闭环无差的方法对电流反馈系数β进行调试。转速环突然断开后，电流达到最大，转速达到电源能提供的最大。6、晶闸管反并联可逆调速系统，为什么在α=β配合控制方式下称为有环流系统因为有实际的的环流存在，所以该环流是脉动换流7、某双闭环调速系统，ASR、ACR均采用PI调节器该系统一定出现超调现象。因为在启动时ASR饱和，只有超调ASR才能退饱和，起调节作用，实现转速无静差。8、交流调速的方法，优缺点。直流调速方法，优缺点改变电源频率f1，改变极对数np，转差率s。变频优点效率高，调速过程中没有附加损耗，应用范围广，可用于笼型异步电动机，调速范围大，特性硬，精度高。缺点，技术复杂，造价高，维护检修困难。改极对数优点具有较硬的机械特性，稳定性良好，无转差损耗，效率高，接线简单，控制方便，价格低，缺点，有级调速，级差较大，不能获得平滑调速。改变转差率优点，可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高，调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产。缺点，晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。直流调速：调节电枢供电电压U。变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。改变电动机主磁通，变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。改变电枢回路电阻。设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。9、直流调速系统中，有环流系统和无环流各有何优缺点，在什么场合下应用有环流优点：避免了电流的断续区，系统在正反向过渡过程中没有死区，提高了快速性。缺点：必须设置几个环流电抗器，增加了设备的投资，无环流优点：从根本上切断了环流回路，安全可靠：缺点：对控制提出了更高的要求。有环流系统适用于对快速性要求较高的可逆调速系统的随动系统；无环流适用于容量大并且对过渡性的平滑性要求不高但安全性要求较高的系统中。10、直流单闭环调速系统中,为什么要在单闭环的基础上,引入双闭环调速系统？采用PI调节器后的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差，但是，如果对系统的动态性能要求较高，单闭环调速系统就很难满足要求。其原因在于单闭环系统不能直接控制电流和转矩的动态过程，而是靠转速降落形成后，控制UPE来控制Ud0来进行间接控制。有几个缺点：一是一个调节器综合了多个信号，完成两种任务，设计的调节器的参数很难保证在两种调节过程中都具有良好的动态品质，二是对扰动的抑制能力差，等到转速出现偏差后才进行调节，三是启动时间长，采用电流截至负反馈后，起动过程中要等到电枢电流上升到Idcr时，截至负反馈起作用又把电流压了下来，仅靠强行的负反馈作用限制电流的冲击，不能很理想的控制电流的动态波形。最佳起动过程要求引入电流的负反馈，稳速运行时又要求引入转速负反馈，不要电流负反馈发生作用，只要一个调节器是不行的，必须用两个调节器分别调节转速和电流，构成电流、转速双闭环调速系统。11、双闭环调速系统中，为什么在一条环流通路中设置有两个环流电抗器如在三相半波可逆线路中只有一条环流通路，但运行中有一电路工作，如I整流电路，L1中流过稳定的直流电流，是L1饱和，失去抑制环流的作用，所以起作用的是L2，所以要在一条环流通路中设置两个环流电抗器。2，什么叫载波比？根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为哪几种？、载波比指载波频率ft与调制信号频率fr之比，即N=ft/fr。PWM的调制方式有：异步调制，同步调制，分段同步调制和混合调制。4，说明逻辑无环流逻辑系统装置的基本组成，系统缺点？基本组成：电平检测电路，逻辑判断电路，延时电路和逻辑判断电路。优点：1，省去环流电抗器，没有附加的环流损耗。2，节省变压器和晶闸管装置等设备的容量。3，降低因环流失败而造成的事故。缺点：由于延时造成了电流换向死区，影响过渡过程的快速性。画出转速，电流双闭环直流调速系统结构图并简述转速，电流环作用。转速环作用：1，使转速n跟随给定电压变化，状态无静差。2，对负载变化起抗扰作用。3，其输出限幅值决定其允许最大电流。电流环作用：1，电动机启动时，保证获得最大电流，启动时间短，使系统具有较好的动态特性。2，在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压变化。3，当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起到安全波保护作用，故障消除后系统能够自动回复正常。4，对电网电压波动起快速抑制作用。6，有静差系统和无静差系统各有什么特点？答：有静差系统的特点是：比例控制器，控制作用与偏差成正比，而且完全依赖于偏差，静差可以很小，但不能等于零。因为偏差为零，控制作用及输出量，反馈量均为零，结果偏差更不为零。无静差系统的特点：比例积分控制器，控制作用与偏差及积分成正比，不完全依赖于偏差，偏差为零，其累积保存，而且只有当偏差为零时，积分方才停止。7，下图是转速开环-交流源变频调速系统结构图，请指出各方框环节的名称？1，给定积分器GI2，绝对值变频器GAB3，函数发生器GF4，电压调节器AVR5，电流调节器ACR6，压频变换器GVF7，环形分配器DRC8，脉冲放大器AP9，动态矫正环节GPC10，极性鉴别器DPI1、何为稳态环流？稳态环流有几种？各自的名称是什么？稳态环流是指可逆线路工作在一定控制脚的稳定工作状态所存在的环境。稳态环流又可分为两种：一种称作直流平均环流，在有环流系统中，当整流组输出的整流电压平均值大于逆变组输出的逆变电压平均值时即产生此种环流。另一种稳态环流称为脉动环流，它的产生是由在有环流系统中，整流组与逆变组输出的电压瞬时值不等，当顺着晶闸管的导通方向出现正的电压差时，产生脉动式电流。逻辑无环流系统为什么能消除环流？逻辑无环流可逆系统的结构特点是在可逆系统中增设了无环流逻辑控制器，它的功能是根据系统的运行情况适时地封镇工作的一组晶闸管的触发信号，然后放开原封镇的一组晶闸管的触发信号。无论是稳态还是切换动态，任何时刻都不容许同时开放两组晶闸管的触发信号，从而切断了环流通路而实现了可逆系统的无环流运行。3丶直流电动机的调速方法有哪些？调速系统中常用的传感器有哪些？（1）调压调速（2）调磁调速（3）调阻调速（4)复合调速（1）转速传感器：交直流测速发动机（2）电压传感器：分压器（3)电流传感器：交流互感器丶直流互感器。4、直流无静差调速系统，发生下列情况直流调速系统转速时候会产生偏差，为什么？1、给定电压不稳定2、电网电压波动3、测速机励磁发生变化4、运放产生零漂5、负载增加1、系统转速跟随给定电压变化，会。2、电网电压波动是反馈回路前向通道的扰动，无静差闭环系统可抑制其扰动，不会3、测速机励磁不是反馈回路前向通道的扰动，不能抑制，会4、运放产生零漂是反馈回路前向通道的扰动，可抑制，不会5、负载增加是反馈回路前向通道的扰动，不会5、典型交流调速系统按转差功率消耗情况的不同可以分成几类？转差功率消耗型-交流调压调速，系统简单，实现容易，但效率较低。转差功率反馈型-串级调速，系统结构复杂，效率较高。转差功率恒定型-交流变频调速，系统结构复杂，调速精度和效率最高6、交流调压电路主要广泛用于灯光控制,如（调光台灯和舞台灯光控制）,以及异步电动机的软启动,也用于异步电动机调速7、在下图通用变频器-电动机开环变频调速系统中，简要说明各个环节的作用，并详细说明需要设定哪些量UR：提供一个固定的直流电压.UI：实现直流电到可调电压可变频率交流电的变换。R1、R2：通过电阻分压实现电压的检测。Rb、VTb：实现泵升电压的限制。K、R0：限流电阻和演示开关，在系统刚开始工作时，限制电容的充电电流，稳定工作后，切入延时开关减小运行损耗。L0：输入电抗器，限制流入电网的电流谐波。单片机：根据设定信号实现变频跳崖控制信号PWM的输出和系统的故障自动保护。设定：工作频率，电压频率协调控制方式，频率上升和下降速率。8、有环流可逆系统反向启动和制动过程，ASRACR作用，VFVR状态转速调节器ASR控制转速，设置双向输出限幅电路，以限制最大制动电流；电流调节器ACR控制电流，设置双向输出限幅电路，以限制最小触发延迟角与最小逆变角。正组晶闸管VF由GTF控制触发，正转时，VF整流；反转时，VF逆变。反组晶闸管VR由GTR控制触发，反转时，VR整流；正转时，VR逆变。9、SPWM原理，优点在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小，反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。优点，更好的消除谐波，加快系统想响应同步调制，异步调制载波比N=载波频率/调制波频率，载波信号和调制信号不保持同步的调制方式为异步调制，载波比N为常数，并在变频时使得载波和信号波保持同步的方式为同步调制。同步调制方式要比异步调制方式复杂一些。10、调速系统的动态性能归根结底要靠控制电磁转矩来实现，在转速闭环交流变频调速系统中可以控制转差频率ωs来实现，实现的先决条件是ωs在一定范围内；Φm恒定