電力拖動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)答案期末考試題庫2025年一、選擇題（每題2分，共20分）1.衡量電力拖動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速性能的主要指標(biāo)不包括（）。A.調(diào)速范圍B.靜差率C.啟動(dòng)電流D.調(diào)速的平滑性2.晶閘管單相全控橋式整流電路帶阻感性負(fù)載時(shí)，若觸發(fā)角α=30°，則輸出電壓平均值Ud=（）（U2為交流側(cè)相電壓有效值）。A.0.45U2cosαB.0.9U2cosαC.1.17U2cosαD.2.34U2cosα3.轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若僅增大比例調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)Kp，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降將（）。A.增大B.減小C.不變D.先增后減4.異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，基頻以下采用（）控制方式可保持氣隙磁通基本恒定。A.U/f恒定B.恒電壓C.恒電流D.恒功率5.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán)的主要作用是（）。A.穩(wěn)定轉(zhuǎn)速B.限制最大電流C.消除穩(wěn)態(tài)誤差D.提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度6.SPWM調(diào)制技術(shù)中，載波通常采用（）。A.正弦波B.三角波C.方波D.鋸齒波7.矢量控制的核心思想是通過（）將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流分解為勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，實(shí)現(xiàn)解耦控制。A.坐標(biāo)變換B.積分調(diào)節(jié)C.微分調(diào)節(jié)D.比例調(diào)節(jié)8.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角θ與定子相數(shù)m、轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z、通電方式系數(shù)k的關(guān)系為（）。A.θ=360°/(mZk)B.θ=180°/(mZk)C.θ=360°/(mZ)D.θ=180°/(mZ)9.PID控制器中，積分環(huán)節(jié)的主要作用是（）。A.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度B.減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差C.抑制超調(diào)D.增強(qiáng)抗干擾能力10.無刷直流電動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)有刷直流電動(dòng)機(jī)的本質(zhì)區(qū)別在于（）。A.沒有電樞繞組B.沒有換向器和電刷C.采用交流電源D.轉(zhuǎn)子為永磁體二、填空題（每空1分，共20分）1.靜差率s的定義式為______（Δn為穩(wěn)態(tài)速降，n0為理想空載轉(zhuǎn)速）。2.晶閘管導(dǎo)通的必要條件是______且______。3.轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降公式為Δn_cl=______（Δn_op為開環(huán)速降，K為系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)）。4.SPWM調(diào)制中，當(dāng)載波比N為固定值時(shí)稱為______調(diào)制；當(dāng)N隨輸出頻率變化時(shí)稱為______調(diào)制。5.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速環(huán)的給定信號(hào)通常由______提供，電流環(huán)的給定信號(hào)由______輸出。6.異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法可分為變極調(diào)速、______和______三大類。7.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式包括單拍制、______和______。8.PID控制器的傳遞函數(shù)表達(dá)式為______（Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，Td為微分時(shí)間常數(shù)）。9.無刷直流電動(dòng)機(jī)的位置檢測通常采用______傳感器，其輸出信號(hào)用于控制______的通斷。10.交流伺服系統(tǒng)的組成包括______、______和位置/速度檢測裝置。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的主要區(qū)別及閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)勢。2.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中通常經(jīng)歷哪幾個(gè)階段？各階段的主要特征是什么？3.說明SPWM調(diào)制的基本原理，并解釋其如何實(shí)現(xiàn)輸出電壓的正弦波近似。4.異步電動(dòng)機(jī)矢量控制的關(guān)鍵步驟有哪些？為什么需要進(jìn)行坐標(biāo)變換？5.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)有何作用？其實(shí)現(xiàn)原理是什么？四、計(jì)算題（每題8分，共24分）1.某直流調(diào)速系統(tǒng)的額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min，額定負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)速降ΔnN=100r/min，要求靜差率s≤5%。試計(jì)算系統(tǒng)允許的調(diào)速范圍D。2.單相全控橋式整流電路帶阻性負(fù)載，交流輸入電壓U2=220V，觸發(fā)角α=60°，求輸出電壓平均值Ud和輸出電流平均值Id（負(fù)載電阻R=10Ω）。3.某轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，開環(huán)時(shí)的穩(wěn)態(tài)速降Δn_op=200r/min，閉環(huán)后要求穩(wěn)態(tài)速降Δn_cl=10r/min。若系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)K=19，驗(yàn)證是否滿足要求；若不滿足，需將K調(diào)整為多少？五、綜合分析題（16分）某雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下（假設(shè)已給出），其中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）和電流調(diào)節(jié)器（ACR）均采用PI調(diào)節(jié)器。試分析：（1）系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，ASR和ACR的工作狀態(tài)（飽和或不飽和）及各階段的電流、轉(zhuǎn)速變化規(guī)律；（2）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，若負(fù)載突然增大，系統(tǒng)如何通過雙閉環(huán)調(diào)節(jié)恢復(fù)穩(wěn)定？（3）若ASR僅采用比例調(diào)節(jié)（P調(diào)節(jié)器），系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)是否存在靜差？為什么？（4）說明電流環(huán)在抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)中的作用機(jī)制。一、選擇題答案1.C2.B3.B4.A5.B6.B7.A8.A9.B10.B二、填空題答案1.Δn/n0×100%2.陽極加正向電壓；門極加觸發(fā)脈沖3.Δn_op/(1+K)4.同步；異步5.給定電位器；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）6.變頻調(diào)速；變轉(zhuǎn)差率調(diào)速7.雙拍制；單雙拍混合制8.Kp(1+1/(Tis)+Tds)9.霍爾；逆變器功率開關(guān)管10.伺服驅(qū)動(dòng)器；伺服電動(dòng)機(jī)三、簡答題答案要點(diǎn)1.區(qū)別：開環(huán)無反饋，閉環(huán)有反饋；優(yōu)勢：閉環(huán)可自動(dòng)糾正擾動(dòng)引起的偏差，靜差率更小，調(diào)速精度更高。2.三個(gè)階段：①電流上升階段（ASR飽和，電流快速上升至限幅值）；②恒流升速階段（電流保持限幅值，轉(zhuǎn)速線性上升）；③轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（ASR退飽和，電流下降至負(fù)載電流，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定）。3.原理：用正弦波（調(diào)制波）與三角波（載波）比較，提供寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列；通過低通濾波器后，輸出電壓近似正弦波，諧波含量低。4.關(guān)鍵步驟：坐標(biāo)變換（三相靜止→兩相靜止→兩相旋轉(zhuǎn)）、磁鏈觀測、轉(zhuǎn)矩解耦控制；通過坐標(biāo)變換將異步電機(jī)模型等效為直流電機(jī)模型，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁和轉(zhuǎn)矩的獨(dú)立控制。5.作用：減小步距角，提高定位精度，降低振動(dòng)和噪聲；原理：將每一步細(xì)分為多個(gè)微步，通過控制各相繞組電流的比例，使合成磁動(dòng)勢均勻旋轉(zhuǎn)。四、計(jì)算題答案1.D=nN×s/[ΔnN×(1-s)]=1500×0.05/[100×(1-0.05)]≈0.789（注：實(shí)際應(yīng)取n_max≥nN，故正確公式應(yīng)為D=n_max×s/[ΔnN×(1-s)]，假設(shè)n_max=nN，則D≈7.89）2.Ud=0.9U2cosα=0.9×220×cos60°=99V；Id=Ud/R=99/10=9.9A3.閉環(huán)速降Δn_cl=Δn_op/(1+K)=200/(1+19)=10r/min，滿足要求；若原K不滿足，需調(diào)整K≥(Δn_op/Δn_cl)-1=19。五、綜合分析題答案要點(diǎn)（1）啟動(dòng)時(shí)：ASR迅速飽和，輸出限幅，ACR調(diào)節(jié)電流快速上升；進(jìn)入恒流升速階段，電流保持限幅值，轉(zhuǎn)速線性上升；轉(zhuǎn)速接近給定值時(shí)，ASR退飽和，電流下降，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。（2）負(fù)載增大時(shí)，轉(zhuǎn)速下降，ASR輸入偏差增大，輸