运动控制系统期末考试试题

运动控制系统一．填空题1.运动控制系统的概念：以机械运动的驱动设备—电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换器为驱动，在控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。2.直流调速系统常用的可控直流电源：（1）旋转变流机组（2）静止可控整流器（3）直流斩波器或脉宽调制变换器3.反馈控制规律：（1）比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统；（2）反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定；（3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。4.比例积分控制的无静差直流调速系统。5.微机数字控制的两个特点：信号的离散化、数字化。6.引入电流负反馈的目的：解决系统起动和堵转时电流过大的问题。7.典型I型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能差。典型II型系统的超调量相对较大，但抗扰性能却比较好。8.无环流逻辑控制环节DLC工作的依据信号：（1）电流给定极性（转矩极性鉴别信号）（2）零电流检测（零电流检测信号）二．简答题1.旋转编码器的数字测速方法有哪几种?各自的特点是什么？答：（1）M法—脉冲直接计数方法。M法测速是记取一个采样周期内Tc旋转编码器发出的脉冲个数M1来算出转速的方法。特点：在高速段分辨率强。（2）T法—脉冲时间计数方法。T法测速是测出旋转编码器两个输出脉冲之间的间隔时间来计算转速的方法。特点：在低速段分辨率强。（3）M/T法—脉冲时间混合计数方法。M/T法测速是将两种测速方法相结合，既检测Tc时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2，用来计算转速的方法。特点：在高速段，与M法测速的分辨率完全相同。在低速段，M1＝1，M2随转速变化，分辨率与T法测速完全相同。M/T法测速无论是在高速还是在低速都有较强的分辨能力。2.转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？答：（1）转速单闭环调速系统增加了转速反馈环节，可获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而保证在一定静差率下，能够提高调速范围。（2）改变给定电压可以改变电动机的转速，服从给定。（3）能改变转速，因为对于反馈通道上的扰动作用，调速系统无抵抗能力。（4）无克服这种干扰的能力，对于对于反馈通道上的扰动作用，调速系统无抵抗能力。3.在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时系统是否有调节作用？为什么？（1）放大器的放大系数Kp。（2）供电电网电压Ud。（3）电枢电阻Ra。（4）电动机励磁电流If。（5）转速反馈系数α。答：（1）（2）（3）（4）变化时系统有调节作用，（5）转速反馈系数α变化时系统无调节作用；根据反馈控制系统的作用“服从给定，抵抗扰动”即可得出结论。4.单闭环系统存在什么问题？为什么要引入双闭环系统？答：（1）单闭环系统存在的问题：只有转速负反馈的调速系统不能限制起动电流和堵转电流；带电流截止负反馈的转速负反馈系统，过渡过程中电流变化规律不理想，时间长；同时将转速、电流反馈引入一个调节器的输入端，不能使两个被控量的过渡过程都理想。（2）为了实现理想的过渡过程，从而引入双闭环直流调速系统。5.在转速电流双闭环直流调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？改变转速调节器的放大倍数Kn行不行？改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行？改变转速反馈系数α行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？答：（1）Un*=αn，应调节转速反馈系数α和电流给定电压Ui*。（2）不行（3）不行（4）行（5）Ui*=βId，应调节电流反馈系数β和电流给定电压Ui*。6.形成环流的原因及抑制方法？答：形成环流的原因：在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。抑制方法：对于直流平均环流，可采用α≧β配合控制的方法进行抑制；对于瞬时脉动环流，可在环流回路中串入环流电抗器进行抑制。7.伺服系统的任务以及与调速系统的区别？答：系统的主要任务是使输出量快速而准确地复现给定量的变化。区别：（1）调速系统的给定量是恒值，希望输出能够稳定，具有较好的抗干扰性能；位置伺服系统中位置的指令是一个随机变量，要求输出量准确跟随系统给定量的变化，具有较好的跟随性。（2）伺服系统在结构上：在转速电流双闭环的基础上再增加一个位置环。（3）调速系统被控量为转速，位置伺服系统被控量是被控对象的角位移或线位移。三．分析题1.起动过程分析起动过程分三个阶段：第I阶段（0～t1）电流上升阶段：ASR很快进入饱和状态，而ACR一般不饱和。第II阶段（t1～t2）恒流升速阶段：为主要阶段，ASR调节器始终保持在饱和状态，ACR不饱和。第III阶段（t2以后）转速调节阶段：ASR退出饱和，ASR和ACR都不饱和。2.制动过程分析系统制动过程分三个阶段：（1）本组逆变阶段：电动机正向电流衰减，VF组处于逆变状态，VR组处于待整流状态，ASR和ACR均饱和。（2）它组整流阶段：电动机反向电流建立阶段，VR组处于整流状态，VF组处于待逆变状态，ASR和ACR均布饱和。（3）它组逆变阶段：电动机恒值电流制动阶段,VR处于逆变状态，VF处于待整流状态，SAR和SCR均退出饱和。