1、:批審:題審:題命 ：號(hào)學(xué):名姓線）線封密出 封超能不題答（密2014 - 2015"學(xué)年第二學(xué)期運(yùn)動(dòng)控制基F科目務(wù)試試題"A卷- i開卷考試；時(shí)間120 （ V ）分鐘；可以使用沒有記憶功能的普通計(jì)算器：是使用班級(jí)（老師填寫）：自動(dòng)化12-1、2考務(wù)電話：2923688題號(hào)-一-二二三四五六七八九總分1:得分1閱卷人iIi寫填生學(xué)級(jí)班一、填空題（共20分，每空1分）1、 對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求主要有三個(gè)方面，分別是（調(diào)速）、（穩(wěn)速）和（加減速）。2、 反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)引入了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋， 且當(dāng)放大系數(shù)足夠大時(shí)，就可以滿足系統(tǒng)的（穩(wěn) 態(tài)性能指標(biāo)）要求，但當(dāng)放大系數(shù)太

2、大時(shí)又可能引起 （系統(tǒng)不穩(wěn)定），這時(shí)應(yīng)再增加（改善系 統(tǒng)參數(shù)）措施，才能保證系統(tǒng)的正常工作。3、 比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于（輸入偏差量的現(xiàn)狀），而積分調(diào)節(jié)器的輸出包含了（輸入偏差量的全部歷史），正因?yàn)榇?，比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是（有）靜差調(diào)速系統(tǒng)，而比例積分調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是（無(wú)）靜差調(diào)速系統(tǒng)。4、 變壓調(diào)速是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法中比較簡(jiǎn)單的一種，它屬于（轉(zhuǎn)差功率消耗型） 型的調(diào)速 方法，改變定子外加電壓就可以改變機(jī)械特性的函數(shù)關(guān)系，從而改變電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下的（轉(zhuǎn)速）。5、 異步電動(dòng)機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)必須具備能夠同時(shí)控制（電壓）和（頻率）的交流電源， 而電網(wǎng)提供的是（定壓定頻）的電

3、源，因此應(yīng)該配置變壓變頻器，用英文簡(jiǎn)寫又稱為（WVF） 裝置。6、 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)采用兩個(gè)調(diào)節(jié)器控制方式，（電流環(huán)）為內(nèi)環(huán)，（速度環(huán)）為外環(huán)，其中（電流內(nèi)環(huán)）主要在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和抗電源電壓方面起主要作用，（速度外環(huán)）則主要在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和抗負(fù)載擾動(dòng)方面起主要作用。i二、單項(xiàng)選擇題（20分，每題1分）!卩、下面哪個(gè)屬于直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)（）。ia.靜差率 B.占空比 C.穩(wěn)態(tài)速降 D.穩(wěn)態(tài)誤差I(lǐng)!III一個(gè)理想的控制系統(tǒng)，其波德圖應(yīng)該是（）。iA.低頻段高的放大倍數(shù)B.高頻段低的衰減斜率C.中頻段-40dB/dec穿越0分貝線 D.截止頻率盡量靠近低頻段: : i: :iiii13、一個(gè)典

4、型_LL型系統(tǒng)的標(biāo)進(jìn)開坯傳遞函數(shù)為（一旦一丄。_-一-_-一-_一- 第 1 頁(yè)（共 6 頁(yè)）A. W(s) K s 1 sB. W(s)加KC. W(s) s(Ts 1)KD. W(s)Ts 1II型系統(tǒng)的目的主要是為了4、在設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的速度環(huán)時(shí)，選擇校正為典型A.跟隨給定為主B.抗擾性能好C.限制起動(dòng)電流D.減小超調(diào)5、對(duì)于V-M系統(tǒng)的脈動(dòng)環(huán)流，可以采用）方法加以限制。A.濾波電容B. a = B配合控制C.環(huán)流電抗器D.平波電抗器B.轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制6、通用變頻器采用的控制方式是（A.直接轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)控制C.矢量控制閉環(huán)控制D.開環(huán)變壓變頻控制7、屬于交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率

5、消耗型的調(diào)速方法是（A .降電壓調(diào)速B .變頻變壓調(diào)速C.變極對(duì)數(shù)調(diào)速D .串級(jí)調(diào)速&異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)置了幾個(gè)控制器（)°9、異步電動(dòng)機(jī)在電壓持不變（-頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)，哪種控制方式下其機(jī)械特性的最大電磁轉(zhuǎn)矩始終保A .基頻以下恒Us/f1控制B .基頻以下恒 Eg/f1控制C 基頻以上恒壓變頻控制D .基頻以下恒Er/f1控制10、在電壓負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)中，下列參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)沒有調(diào)節(jié)作用的情況-是（）°:A 放大器的放大系數(shù)B 供電電網(wǎng)電壓 C.電壓反饋系數(shù)D 負(fù)載擾動(dòng)-i；!I!三、簡(jiǎn)答題（20分，每題5分）1、比較V-M系統(tǒng)和PWM控制系統(tǒng)

6、各自優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。答：答1）V-M系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：由半控型晶閘管組成；控制信號(hào)為移相觸發(fā)脈沖；兩組反并聯(lián)連接的V-M系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行；可驅(qū)動(dòng)大容量直流電機(jī)。缺點(diǎn)：有工作死區(qū)；諧波多；時(shí)間常數(shù)較大，對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性不利；構(gòu)成的可逆系統(tǒng):號(hào)學(xué):名姓出超能不有脈動(dòng)環(huán)流，且需環(huán)流電抗器。應(yīng)用場(chǎng)合：對(duì)控制功能要求較低、不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)操作、調(diào)節(jié)范圍要求不高的場(chǎng)合。2） PWM系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：有雙控型電力電子器件組成；控制信號(hào)為PWM脈沖波；通過(guò)調(diào)節(jié)占空比以達(dá)到正反轉(zhuǎn)控制，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；工作沒有死區(qū)；時(shí)間常數(shù)較小，有利于穩(wěn) 定性。'缺點(diǎn)：有諧波；可驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)容量較V-M系統(tǒng)低。&#

7、39;應(yīng)用場(chǎng)合：高精度小容量復(fù)雜直流調(diào)速系統(tǒng)。iiIi2、在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，分析轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器各有哪些作用。答：1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用：主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，使轉(zhuǎn)速隨時(shí)跟隨給定；穩(wěn)態(tài)時(shí)減小轉(zhuǎn)速誤差（PI調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差）；抗負(fù)載擾動(dòng)；起動(dòng)過(guò)程中，速度調(diào)節(jié)器限幅值可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)最優(yōu)控制，使電機(jī) 、 ： 在起動(dòng)過(guò)程中以最大允許電流升速。2） 電流調(diào)節(jié)器的作用：正常運(yùn)行時(shí)跟隨速度調(diào)節(jié)器的輸出變化；對(duì)電網(wǎng)電壓起迅速抗擾作用； 在啟動(dòng)過(guò)程中保證獲得電動(dòng)機(jī)運(yùn)費(fèi)最大電流，加速啟動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程；其限幅值可以保護(hù)電機(jī) 在過(guò)載、堵轉(zhuǎn)時(shí)不致過(guò)流。I!ii3、 分析在有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)中，待逆變、正組逆變、反組逆

8、變3種工作狀態(tài)有什么異同，各出I 現(xiàn)在何種場(chǎng)合。答:待逆變：整流電路輸出電壓為負(fù)（逆變電壓），整流角a>90 °但電路中并無(wú)逆變電流流入。一般正組或反組正常的電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)另一組整流電路均處于待逆變狀態(tài)?？梢猿霈F(xiàn)在 工作區(qū)的一、三象限。正組逆變：正組整流電路輸出電壓為負(fù)，反組處于待整流狀態(tài)；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，其電樞電流通 過(guò)正組電路的逆變輸出電壓的正極性端輸入電網(wǎng)，系統(tǒng)工作在四象限。反組逆變：反組整流電路輸出電壓為負(fù)，正組處于待整流狀態(tài)；電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其電樞電 流通過(guò)反組電路的逆變輸出電壓的正極性端輸入電網(wǎng)，系統(tǒng)工作在二象限。因此，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不同；正反組工作狀態(tài)不同；電流流動(dòng)方向不

9、同；工作象限不同。ii4、簡(jiǎn)單說(shuō)明在異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)中是如何實(shí)現(xiàn)變量之間的解耦的。 矢量控制系統(tǒng)選擇的狀態(tài)變量分別是:rd ， rq，isd，isq。變量間的耦合關(guān)系較為復(fù)雜。通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向，即將靜止換為旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子磁鏈，并將 d軸與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶恐睾? 據(jù)此定向約束條件，重新計(jì)算變換后的電動(dòng)機(jī)各輸出變量間關(guān)系， 關(guān)，即實(shí)現(xiàn)了變量間的解耦。a能坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)子磁鏈變此時(shí)稱為mt坐標(biāo)系。依發(fā)現(xiàn)ism,ist分別與r,相176四、計(jì)算題（20分）! 某V-M系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)為 2.5kW, 220V, 15A, 1500r/min ，電樞電阻 Ra=2 Q 整流裝置內(nèi)阻忽略，觸發(fā)-

10、整流裝置電壓放大倍數(shù)Ks=30,要求調(diào)速范圍 D=20 ,靜差ii率s< 3%計(jì)算：:1） 開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調(diào)速指標(biāo)要求的靜態(tài)速降；（5分）2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，畫出靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖；（5分）3）調(diào)整系統(tǒng)，使 Un=15V時(shí)轉(zhuǎn)速n=1000r/min，則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為多大？ （5分）II4）計(jì)算放大器的開環(huán)放大倍數(shù)（5分）解：nNU N I dN RCeCeU N I dN R220 15*21）nN15000.127opI dN R"CT15*20.127236.2r/minndnS1500*0.03D(1 s) 20(1 0.03)2.31r /min2)3)-15

11、10000.015V/r4) K-nop賽 1 101.2五、綜合分析題（20分）i雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖如下，試回答：I1） 當(dāng)控制電壓 Uc為正時(shí)，在原理圖上標(biāo)注Un、Un、U*i、Ui等信號(hào)的極性（5分）。2） 畫出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（5分）。3）分析系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)恒流升速的，為什么一定會(huì)產(chǎn)生超調(diào)？ （5分）4） 若交流電網(wǎng)電壓降低，分析系統(tǒng)的調(diào)整過(guò)程（5分）。; :+解:1）圖中標(biāo)注。2）LR5>+T3） 速度調(diào)節(jié)器輸出為電流調(diào)節(jié)器給定，因速度調(diào)節(jié)器輸出限幅值設(shè)定為電流調(diào)節(jié)器最大給定 電流（對(duì)應(yīng)電樞最大允許工作電流），啟動(dòng)階段速度調(diào)節(jié)器迅速進(jìn)入飽和而一直輸出限幅值， 使電流環(huán)給定為最大給定值，電流內(nèi)環(huán)始終調(diào)節(jié)并保持電樞電流為最大工作電流，即在升速 過(guò)程中為恒流升速。速度偏差不出現(xiàn)負(fù)值，速度調(diào)節(jié)器