运动控制期末复习

填空题1.单闭换比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于他能够随着负载的变化而相应的改变，以补偿电枢回路电阻压降的变化。2.双闭环调速系统中，当ASR输出达到限幅值Um*，转速外环呈状态，转速变化对转速环不会产生影响，双闭环系统变成一个调节系统3.调速系统采用旋转编码器进行数字测速的方法有三种，分别是：4.转速、电流双闭环调速系统中，转速环按典型型系统设计，抗干扰能力，稳态转速无静差。转速环按典型型系统设计，抗干扰能力，超调小。5.交流调速系统按对转差功率处理方式分为三类：、、、6.异步电动机通过坐标变换简化其数学模型时,异步电动机定子绕组是静止的,因此只要进行3/2变换即可:而转子绕组是旋转的,因此必须通过及才能变换到静止两相正交坐标系。7.现代变频器主要采用PWM控制技术,传统的交流PWM技术是用正弦波来调制等腰三角波,称为控制技术,随着控制技术的发展还产生了控制技术和控制技术。8.基于动态模型的异步电动机调速系统,可采用按转子磁链定向的，另外还可以采用按定子磁链控制的。9.直流调速系统采用的可控直流电源的主要有和，考虑到电源装置的性能优越性,在中考虑到小功率场含应用较多。10.比较开环系统机械特性和闭环系统静特性性，系统机械特性比较硬，系统的调速范国较小静差率一定时系统的机械特性系统的调速范围可以大大提高。11.当电流增加到一定值时才出现的电流负反馈，叫做12.对转速、电流闭环调速系统来说,动态干扰主要有负扰动和电网电压抗动,其中调节器对负载扰动起调节作用；当电网电压变化时首先由调节器及时调节。13.控制系统的动态性能指标中反映系统快速性的指标是；反映系统稳定性能的指标是；能够同时反映快速性和稳定性的指标是。14.光电式应转编码器可以实现调速系统的数字化转速检测的,这种编码器主要有两种类型分别是和。采用数字PID控制的调节器，其中PID数字控制算法有和两种。15.对于基于稳态模型的异步电动机调速系统面言，采用调速是一种性能较好的调速方法，在基频以下采用的控制方法，基频以上调速受电动机绝缘耐压和磁路饱和限制需要保持不变。16.带有比例积分调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（）A．零B．大于零的定值C．小于零的定值D．保持原先的值不变17.以下关于三相异步电动机动态数学模型描述错误的是（）A．异步电动机定、转子各绕组间存在交叉耦合B．异步电动机动态数学模型是一个高阶系统C．异步电动机是一个单输入单输出的线性系统D．异步电动机动态数学模型是一个多变量系统18.以下关于典型Ⅱ型系统的说法正确的是（）A．典型Ⅱ型系统能够克服阶跃干扰和斜坡干扰B．典型Ⅱ型系统仅能克服阶跃干扰C．典型Ⅱ型系统不是一种工程设计的方法D．典型Ⅱ型系统就是一个二阶系统19.以下关于直接转矩控制系统的说法正确的是（）A．采用了定子磁链闭环控制B．用到了旋转坐标交换C．受转子参数变化的影响D．低速时转矩无脉动20.关于带电流截止负反馈的转速单闭环调速系统和转速，电流双闭环直流调速系统比较，下列说法正确的是（）A．带电流截止负反馈的转速单闭环调速系统动态性能更好B．就静特性而言两者有相似之处，都是两段特性C．两者都能随时对电流起控制作用D．两者都仅在电流过大时对电流起控制作用21.典型Ⅰ型系统与典型Ⅱ型系统相比（）A．前者跟随性能和抗扰性能均优于后者B．前者跟随性能和抗扰性能不如后者C．前者跟随性能好，抗扰性能差D．前者跟随性能差，抗扰性能好22.交流调速系统需要变频器作为交流电器，以下不属于变频器采用的变频器技术的是（）A．SPWMB．SVPWMC．CFPWMD．PFC23.以下关于交流电动机数学模型说法错误的是（）A．交流电机数学模型是一个单输入单输出的线性系统B．异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合系统C．异步电动机变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流）和频率两个独立的输入变量D．在基速（额定转速）以下时，异步电动机无法对磁通进行单独控制，而直流电动机可以。第二章：习题2-1（P27）试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的答：先减小控制电压，使Ug1得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压Ud降低，由于机械惯性，转速和反电势还来不及变化，因而造成EUd的局面，很快电流Id反向，VD2截止，在ton≤tT期间，Ug2为正，于是VT2导通，反向电流产生能耗作用，在T≤tT+ton期间，VT2关断，-id经VD1续流，向电源回馈能量，同时VD1两端压降钳制VT1，使其不能导通，在制动状态下，VT2和VD1轮流导通，VT1始终关断。习题2-2（P27）调速系统的调速范围是1000~100r/min要求静差率S=2%，那么系统允许的稳态转速降是多少？D=𝑛𝑀𝐴𝑋𝑛𝑚𝑖𝑛=1000100=10∆n=𝑛𝑁∗𝑠D（1−s）=1000×0.0210×（1−0.02）=2.04𝑟𝑝𝑚习题2-3（P27）某一调速系统在额定负载下，最高转速为n0MAX=1500r/min，最低转速n0min=150r/min带额定负载时的速度降落∆𝑛𝑁=15𝑟/𝑚𝑖𝑛且在不同转速下额定速降∆𝑛𝑁不变，试问系统调速范围多大？系统静差率是多少？解：调速范围：D=𝑛𝑀𝐴𝑋𝑛𝑚𝑖𝑛𝑛𝑀𝐴𝑋=𝑛0𝑀𝐴𝑋−∆𝑛𝑁=1500−15=1485𝑟/𝑚𝑖𝑛𝑛𝑚𝑖𝑛=𝑛0𝑚𝑖𝑛−∆𝑛𝑁=150−15=135𝑟/𝑚𝑖𝑛D=𝑛𝑀𝐴𝑋𝑛𝑚𝑖𝑛=1485135=11静差率：S=∆𝑛𝑁𝑛0=15150=0.1=10%例题2-1（P25）某直流调速系统电动机额定转速为nN=1430r/min，额定速降∆n=115r/min，当要求静差率S≤30%时，允许多大的调速范围?如果要求静差率S≤20%时，允许多大的调速范围?如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？解:在要求静差率S≤30%时允许的调速范围为：D=𝑛𝑁𝑆∆n𝑁(1−𝑆)=1430×0.3115×(1−0.3)=5.3在要求静差率S≤20%时允许的调速范围为：D=𝑛𝑁𝑆∆n𝑁(1−𝑆)=1430×0.2115×(1−0.2)=3.1若调速范围达到10，则静差率只能是：S=𝐷∆n𝑁𝑛𝑁+𝐷∆n𝑁=10×1151430+10×115=0.446=44.6%第三章：习题3-7（P52）有一个PWM变换器供电的直流调速系统，已知电动机：PN=2.8KW，UN=220V，IN=15.6A，nN=1500r/min，Ra=1.5Ω，整流装置内阻Rrec=0.2Ω，PWM变换器的放大倍速Ks=31.（1）系统开环工作时，试计算调速范围D=100时的静差率S值。解：由题知：RΣ=Ra+Rrec=1.5+0.2=1.7Ω𝐶𝑒=𝑈𝑁−𝐼𝑁𝑅𝑎𝑛=220−15.6×1.51500=0.1311𝑉∆𝑛𝑜𝑝=𝐼𝑁𝑅𝛴𝐶𝑒=15.6×1.70.1311=202.3𝑟/𝑚𝑖𝑛𝑛𝑚𝑖𝑛=𝑛𝑚𝑎𝑥𝐷=1500100=15S=∆𝑛𝑜𝑝𝑛0𝑚𝑖𝑛=∆𝑛𝑜𝑝𝑛𝑚𝑖𝑛+∆𝑛𝑜𝑝=202.3202.3+15=0.93=93%（2）当D=100,S=5%时，计算系统允许的稳态速降。∆nN=nNSD(1−S)=1500×0.05100×（1−0.05）≈0.789𝑟/𝑚𝑖𝑛（3）如组成转速负反馈有静差调速系统，要求D=100，S=5%,在=10V时，计算转速负反馈系数和放大器放大系数。K=∆𝑛𝑜𝑝∆𝑛𝑐𝑙−1=202.40.789−1≈255.5n=𝐾𝑝𝐾𝑠𝑈𝑁∗𝐶𝑒(1+𝐾)−𝑅𝐼𝑑𝐶𝑒(1+𝐾)1500=310𝐾𝑝0.131×(1+255.5)−(1.5+0.2)×15.60.131×(1+255.5)𝐾𝑝≈162.7由K=𝐾𝑝𝐾𝑠𝛼𝐶𝑒得α=𝐾𝐶𝑒𝐾𝑝𝐾𝑠=255.5×0.131162.7×31≈0.007第四章习题4-1（P100）双闭环调速系统的ASR和ACR均为PI调节器，设系统最大给定电压Unm*=15V，nN=1500r/min，IdL=20A，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R=2Ω，Ks=20，Ce=0.127V•min/r求：（1）当系统稳定运行在Un*=5V，IdL=10A时，系统的n、Un、Ui*、Ui和Uc各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，Ui*和Uc各为多少？解：（1）转速反馈系数：α=𝑈𝑛𝑚∗𝑛𝑁=151500=0.01当𝑈∗𝑖=5𝑉，转速n=𝑈∗𝑛𝛼=5𝑉0.01𝑉/𝑟𝑝𝑚=500𝑟𝑝𝑚电流反馈系数β=𝑈𝑛𝑚∗𝐼𝑑𝑚=1520×2=0.375Un=U*n=5V当𝑈∗𝑛=5𝑉时，𝑈∗𝑖=𝑈𝐼=𝛽𝐼𝑑𝐿=0.375×10=3.75𝑉𝑈𝑐=𝐶𝑒𝑛+𝐼𝑑𝐿𝑅𝐾𝑆=0.127×500+10×220=4.175𝑉（2）堵转时：𝑈∗𝑖=β𝐼𝑑𝑚=0.375×40=15𝑉𝑈𝑐=𝐶𝑒𝑛+𝐼𝑑𝐿𝑅𝐾𝑆=0+40×220=4𝑉第五章习题5-1（P111）旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率f0=1MHz，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M法测速时间为0.01s，求转速n=1500r/min和n=150r/min时的测速分辨率和误差率最大值。提示：Z（脉冲）=倍频系数*光栅数Z=4*1024=4096（1）M法测速测速分辨率Q=60𝑍𝑇𝐶=604096×0.01≈1.465𝑟/𝑚𝑖𝑛当转速n=1500r/min时n=60𝑀1𝑍𝑇𝑐𝑀1=𝑛𝑍𝑇𝑐60=1024测速误差率𝛿𝑚𝑎𝑥=1𝑀1×100%=11024×100%≈0.098%当转速n=150r/min时n=60𝑀1𝑍𝑇𝑐𝑀1=𝑛𝑍𝑇𝑐60=102.4测速误差率𝛿𝑚𝑎𝑥=1𝑀1×100%=1102.4×100%≈0.98%可见M法适合高速（2）T法测速当转速n=1500r/min时：测速分辨率Q=𝑍𝑛260𝑓0−𝑍𝑛=4096×1500260×106−4096×1500≈171r/min由n=60𝑓0𝑍𝑀2得M2=60𝑓0𝑍𝑛=60×1064096×1500≈9.77测速误差率𝛿𝑀𝐴𝑋=1𝑀2−1×100%≈11.4%当转速n=150r/min时：测速分辨率Q=𝑍𝑛260𝑓0−𝑍𝑛=4096×150260×106−4096×150≈1.55r/min由n=60𝑓0𝑍𝑀2得M2=60𝑓0𝑍𝑛=60×1064096×150≈97.7测速误差率𝛿𝑀𝐴𝑋=1𝑀2−1×100%≈1%可见T法适合低速P1035.2转速检测的数字化（两种测速方法相关概念）公式，求解第六章习题6-1（P153）一台三相笼型异步电动机的铭牌数据为:额定电压UN=380V,额定转速nN=960r/min,额定频率fN=50Hz,定子绕组为ㄚ联结。由实验测得定子电阻Rs=0.35,定子漏感Lls=0.006H,定子绕组产生气隙主磁通的等效电感Lm=0.26H,转子电阻R’r=0.5,转子漏感L’lr=0.007H,转子参数已折合到定子侧,忽略铁心损耗。(1)画出异步电动机T形等效电路和简化等效电路。(2)额定运行时的转差率SN,定子额定电流I1N(I’r)和额定电磁转矩。由于额定转速nN=960r/min。同步转速𝑛1=60𝑓𝑁𝑛𝑝=60×503=1000𝑟/𝑚𝑖𝑛因此额定运行时的转差率为𝑆𝑁=𝑛1−𝑛𝑛1=1000−9601000=0.04由异步