运动控制系统题库

电气学院2017年4月-1-第一章闭环控制的直流调速系统第一节可控直流电源—电动机系统——暨直流驱动单元1．对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以（调节电枢供电电压）的方式为最好。改变（电阻）只能有级调速；减弱（磁通）虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。2．调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。3．常用的可控直流电源有以下三种：旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。4．简称为G-M的系统，具有四象限连续运行的功能，国际上通称Ward-Leonard系统。5．晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），图中VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Udo，从而实现平滑调速。6．用触发脉冲的相位角（控制角）控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。Ud0与触发脉冲相位角（控制角）的关系因整流电路的形式而异；不同整流电路的整流电压值7．在V-M系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是：设置平波电抗器；增加整流电路相数；采用多重化技术。8．平波电抗器的计算单相桥式全控整流电路min287.2dIUL三相半波整流电路min246.1dIUL三相桥式整流电路min2693.0dIUL9．晶闸管触发与整流装置动态结构：考虑到Ts很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节整流电路单相全波三相半波三相全波六相半波Um22U*22U26U22Um2366Ud0cos9.02Ucos17.12Ucos34.22Ucos35.12U电气学院2017年4月-2-11)()()(sTKsUsUsWSSctdoS9．脉冲宽度调制（PWM）变换器的作用是：用PWM调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、幅值一定、宽度可变的脉冲电压系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。10．采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器——直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM—M调速系统11．可逆PWM变换器——直流电动机的主电路有多种形式，最常用的是桥式，也称为H形主电路。12．H形主电路的PWM—M系统，电路中A、B两点间电压的极性随开关器件栅极驱动电压极性的变化而改变，其控制方式有双极式、单极式、受限单极式等多种，现代最常用的是双极式控制的可逆PWM变换器—电动机系统。13．双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为12)12(则：设调压系数：如果设占空比：SdoonSonSonSondoUUTtUTtUTtTUTtU14．双极式控制可逆PWM变换器—电动机系统即PWM——M系统调速时，的可调范围为0~1，–1+1。当0.5时，为正，电机正转；当0.5时，为负，电机反转；当=0.5时，=0，电机停止。15．双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间应设置逻辑延时环节。16．对于PWM变换器—电动机系统中的滤波电容，其作用除滤波外，还有当电机制动时吸收运行系统动能的作用。由于直流电源靠二极管整流器供电，电机制动时不可能回馈电能，只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高，称作“泵升电压”电力电子器件的耐压限制着最高泵升电压，因此电容量就不可能很小，一般几千瓦的调速系统所需的电容量达到数千微法。在大容量或负载有较大惯量的系统中，为了限制电容器过高的泵升电压，这时，可以采用下图中的镇流电阻Rb来消耗掉部分动能。分流电路靠开关器件VTb在泵升电压达到允许数值时接通。整流电路形式最大失控时间Tsmax（ms）平均失控时间Ts（ms）单相半波单相桥式（全波）三相半波三相桥式、六相半波20106.673.331053.331.67电气学院2017年4月-3-第二节单闭环直流调速系统17．对于调速系统的转速控制的基本要求有以下三个方面（1）调速——在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或平滑地（无级）调节转速；（2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；（3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。18．某直流调速系统电动机额定转速为1430r/min，额定速降nN=115r/min，当要求静差率30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？解：35701153014301%30。。。）（时：要求SnSnDSNN13801152014301%20。。。）（时：要求SnSnDSNN%64444601151014301151010。。时，静差率：希望NNNnDnnDSD19．[2-2；1。4]调速系统的调速范围是1000~100r/min，要求静差率S=2%，那麽系统允许的稳态转速降是多少？解：ｒ／ｍｉｎ。）（则：；根据给定条件：04129810210001101001000SDSnnDNN20．[2-3；1。5]某一调速系统，在额定负载下，最高转速为n0max=1500r/min，最低转速为n0min=150r/min，带额定负载时的速度降落min/15rnN，且在不同转速下额定速降不变，试问系统的调速范围有多大？系统的静差率是多少？解：%1010151114851511%1010150151115150151500max0min0min0max0。）（或：；。根据静差率的定义，；根据给定条件，NNNNNNnDnnnDSnnSnnnnD电气学院2017年4月-4-21．[2-4；1。6]直流电动机：min/1430,023.0,378,220,74rnRAIVUkWPNaNNN晶闸管整流器内阻022.0SR系统采用降压调速，当生产机械要求静差率S=20%，求系统的调速范围有多大？如果要求静差率S=30%，则系统的调速范围又有多大？解：3570115301430%301380115201430%201115147700450378/1477014300230378220。；要求。；要求）（。。。。速度降落：首先求取额定负载下的DSDSSnSnDrpmCRInrpmVnRIUCNNeNNopNaNNe22---1．[例题]某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW、220V、305A、1000r/min，采用V-M系统，主电路总电阻18.0R，电动机电动势系数rpmVCe/2.0。如果要求调速范围D=20，静差率5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降最多能有多少？解：min/6329520510001%808.0649054905.2742010005.274202019.0955.27451000%515.27420180305/20rSDSnnnDnnDSDDSSnSnDrpmCRInrpmCNclNNNNNNeNNope。）（要求反馈：，满足这个要求需要负开环系统不能满足要求则要求；要求）（。。。速度降落：首先求取额定负载下的电气学院2017年4月-5-22---2。[2-5；1.7]某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，采用V-M系统，已知电动机额定数据如下：180/2.0min;/1000,305,220,60。；RrpmVCrnAIVUkWPeNNNN。求：⑴当电流连续时，在额定负载下的转速降落⑵开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率⑶额定负载下的转速降落为多少，才能满足D=20，静差率S≤5%的要求解：min/6329520510001%52121505274100052745.27420180305/200rSDSnn⑶nnnnn⑵SrpmCRIn⑴rpmCNclNNNNNNeNNope。）（要求馈：满足这个要求需要负反。。。。。。。速度降落：首先求取额定负载下的22---3。[尔例2-1——2-2]某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，采用V-M系统，已知电动机额定数据如下：180/2.0min;/1000,305,220,60。；RrpmVCrnAIVUkWPeNNNN。且已知晶闸管与触发装置的放大倍数，30SK转速负反馈系数rpmV/015.0为满足D=20，静差率S≤5%的要求：⑴开环系统能否满足要求？⑵接成转速负反馈单闭环系统，为满足要求，计算放大器的电压放大系数！解：94.45015.0302.04.1034.103163.25.2741min/63。2952051000）1（要求馈：满足这个要求需要负反%5%5。21215。05。27410005。2745.2742。018。0305/2。0速度降落：首先求取额先求取额定0SePclNopNNclNNNNNNeNNopeKKCKnnKrSDSnn⑶nnnnn⑵SrpmCRIn⑴rpmC不能满能满足电气学院2017年4月-6-22---4。[尔例2-1——2-2——2-3]某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，采用V-M系统，已知电动机额定数据如下：180/2.0min;/1000,305,220,60。；RrpmVCrnAIVUkWPeNNNN。且已知晶闸管与触发装置采用三相桥式电路，放大倍数，30SK转速负反馈系数rpmV/015.0，电枢回路总电感mH6.21L，整个系统的飞轮惯量22Nm78GD为满足D=20，静差率S≤5%的要求：(1)开环系统能否满足要求？(2)接成转速负反馈单闭环系统，为满足要求，计算放大器的电压放大系数！(3)判断系统的稳定性解：KKTTTTTTKsTsCRGDTsRLTKKCKnnKrSDSnnnnnnnSrpmCRInrpmCcrlSlmSmcrSemlSePclNopNNclNNNNNNeNNope67012.000167.0012.0098.000167.0098.000167.0098.02.055.937518.07855.9375012.018.000216.0)4(94.45015.0302.04.1034.103163.25.2741min/63。2952051000）1（要求馈：满足这个要求需要负反)3(不能满能满足%5%5。21215。05。27410005。274)2(5.2742。018。0305)1(/2。0速度降落：首先求取额先求取额定2220判断系统断系统的电气学院2017年4月-7-22---5。[参李]已知转速负反馈单闭环系统