深圳大学运动控制系统考试资料.docx

问题1-2 :衡量调速系统的性能指标是哪些？① 调速范围D=nmax/nmin=nnom/nmin② 静差率S=Annom/n0*100%对转差率要求高，同时要求调速范围大（D大S 小）时，只 能用闭环调速系统③ 和负载匹配情况：一般要求：恒功率负载用恒功率调速，恒转矩负载用恒转矩调速问题1-5 :带有比例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 ）A、零；B、大于零的定值C、小于零的定值；D、保持原先的值不变问题1-6 :什么是调速范围D?什么是静差率S，两者的关系如何？用什么方法可以使调速系统满足D大S小的控制要求？① 调速范围D=nmax/nmin=nnom/nmin② 静差率S=Annom/n0*100%对转差率要求高，同时要求调速范围大（D大S小）时，只能 用闭环调速系统问题1-7 :直流调速系统用的可控直流电源有：旋转变流机组（G-M系统）静止可控整流器（V-M系统）直流斩波器和脉宽调制变换器（PWM ）名词解释1-8 : G-M系统V-M系统PWM PFM① G-M系统：交流电动机拖动直流发电机G实现变流，由直流发电机给需要调速的直流电 动机M供电，调节G的励磁电流及改变其输出电压，从而调节M的转速。

优点：在允许转矩范围内四象限运行缺点：设备多，体积大，费用高，效率低，有噪音，维护不方便② V-M系统：晶闸管，工作在相位控制状态，由晶闸管可控整流器V给需要调速直流电动 机M供电，调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流器V的输出电 压，从而调节直流电动机M的转速优点：经济性和可靠性提高，无需另加功率放大装置快速性好，动态性能提高缺点：只允许单向运行；元件对过电压、过电流、过高的lu/dt和di/dt十分敏感；低速时易产 生电力公害：系统功率因数低，谐波电流大③ PWM：脉冲宽度调制（PWM）,晶闸管工作在开关状态，晶闸管被触发导通时，电源电压 加到电动机上；晶闸管关断时，直流电源与电动机断开；这样通过改变晶闸管的导通时间（即 调占空比ton）就可以调节电机电压，从而进行调速°PWM调速系统优点：系统低速运行平 稳，调速范围较宽；电动机损耗和发热较小；系统快速响应性能好，动态抗扰能力强；器件 工作早开关状态，主电路损耗小，装置效率较高PWM调速系统应用：中、小功率系统④ PFM脉冲频率调制（PFM），晶闸管工作在开关状态，晶闸管被触发导通时，电源电压加 到电动机上；晶闸管关断时，直流电源与电动机断开；晶闸管的导通时间不变，只改变开关 频率f或开关周期T （即调节晶闸管的关断时间tOff）就可以调节电机电，从而进行调速。

问题1-9:哪些是控制系统的稳态性能指标、稳定性指标和动态性能指标？① 稳态性能指标是：调速范围D=nmax/nmin=nnom/nmin和静差率S=Annom/n0*100%② 稳 定性指标：柏德图（对数幅频特性和对数幅频特性）典型I型系：对数幅频特性以一20dB/dec的斜率穿越零分贝线，只有保证足够的中频带宽度， 系统就一定是稳定的，且有足够的稳定裕量Y =90° -tg-1 W cT > 45典型II型系统：对数 幅频特性以一20dB/dec的斜率穿越零分贝线Y =180°-180°+tg-1w ct-tg-1w cT=tg-1w ct-tg-1w cT③ 动态性能指标分跟随性能指标和抗扰 性能指标：跟随性能指标上升时间：在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量从零起第一次上升到稳态 值所经过的时间（有些教材定义为10%--90%）超调量：在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量超出稳态值的最大偏移量与稳态值之比调节时间：又称过度过程时间原则上是系统从给定量阶跃变化到输出量完全稳定下来的时间一般在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5% （或±2%）的范围作为允许误差抗扰性能指标：动态降落：在系统稳定时，突加 一个约定的标准的扰动量，在过度过程中引起的输出量最大降落值。

恢复时间：从阶跃扰动作用开始，到输出量基本恢复稳态，距新稳态值之差进入某基准量的±5% （或土 2% ）范围之内所需的时间问题1 -10 :转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是、和① 饱和非线性控制ASR饱和，转速环开环，恒值电流调节的单闭环系统；ASR不饱和，转速环闭环，无静差调速系统.② 准时间最优控制：恒流升速可使起动过程尽可能最快.③ 转速超调：只有转速超调才能使ASR退饱和.问题1 -11 :转速、电流双闭环调速系统中，转速环按典型II型系统设计，抗扰能力强，稳态无静差电流环按典型I型系统设计，抗扰能力稍差，超调小问题1 -12 :无静差调速系统的调节器中P部份的作用是（D ）A、消除稳态误差；B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应C、既消除稳态误差又加快动态响应；D、加快动态响应问题1-14 :什么是检测误差、原理误差和扰动误差？哪些无法克服？哪些能克服？① 检测误差：由检测产生的误差，它取决于检测元件本身的精度，位置随动系统中常用的 位置检测兀件如自整角机、旋转变压器、感应同步器等都有一定的精度等级，系统的精度不 可能高于所用位置检测元件的精度检测误差是稳态误差的主要部分，这是系统无法克服的。

② 原理误差：又称系统误差，它是系统自身的结构形式、系统特征参数和输入信号的形式 决定的，1型系统只对位置输入是无静差的随动系统（一阶无差系统）；II型系统对位置输 入和速度输入都是无静差的随动系统（二阶无差系统）③ 扰动误差分负载扰动、系统参数变化、噪声干扰三种负载扰动（恒值负载扰动和随机性负载扰动），在抵抗负载扰动能力方面，11型系统比I 型系统好系统参数变化（放大器零漂、元件老化、电源电压波动等）负载扰动和系统参数变化都作用在系统的前向通道上，可通过闭环予以抑制噪声干扰（经检测装置混入系统，一般多为高频成分，其频谱与输入信号频谱不重叠，可 滤除，但影响快速性和系统动态精度）问题2-5 :常用的异步电动机调速有哪些？哪些属于转差功率消耗型？哪些属于转差功率不变型？哪些属于转差功率回馈型？① 异步电动机调速方法有：降电压调速、绕线式异步电机转子串电阻调速、串级调速、变 极调速、变频调速等②降电压调速、绕线式异步电机转子串电阻调速属于转差功率消耗 型③ 串级调速属于转差功率回馈型④ 变极调速、变频调速属于转差功率不变型问题2-10 :请简述交流异步电动机定子调压调速的工作原理，并对三种常用的调压方法进行说明。

当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速 调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源目前常用的调压方式有串联饱和电抗 器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种晶闸管调压方式为最佳调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制调压过程中转差功率以发热形式消 耗在转子电阻中，效率较低调压调速一般适用于100KW以下的生产机械①通过改变 自耦变压器变比，来改变电机电压，从而进行调速②通过改变直流励磁电流来控制铁心 的饱和程度，改变交流电抗值，改变电机电压，实现降压调速饱和，交流电抗小，电机定 子电压高③ 通过控制晶闸管的导通角，来调节电动机的端电压，从而进行调速问题2-11 :在交流异步电动机变压调速系统中，怎样解决调速范围小和机械特性软的问题？ 在交流异步电动机变压调速系统中，由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下 降很多，械特性曲线软，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用为了扩大调速范围， 调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线 式电动机上串联频敏电阻为了扩大稳定运行范围，当调速在2： 1以上的场合应采用反馈 控制以达到自动调节转速目的。

问题3-2 :交流异步电动机的恒压频比控制有哪三种方式？试就其实现难易程度、机械特性等方面进行比较Eg/f1=K,气隙磁链在每相定子中的感应电动势/输入频率为恒值，机械特性非线性，难实现， 加定子电压补偿的目标，改善低速性能Tmax, m与频率无关，机械特性平行，硬度相同, 类似于直流电动机的降压调速，属于恒转矩调速U1/f1=K，定子相电压/输入频率为恒值，U1定子相电压，机械特性非线性，易实现fl接近 额定频率时，Tmax变化不大，f1的降低，Tmax变化较大，在低速时甚至拖不动负载 实际上U1/f1=常数，由于频率很低时定子电阻损耗相对较大，E2/f1 = K=K 13不可忽略， 故必须进行定子电压补偿E2/f1=K，转子磁链在每相定子中的感应电动势/输入频率为恒值，E2转子磁链在每相定子中 的感应电动势（忽略转子电阻损耗）转子磁链恒值，机械特性线性，稳态性能和动态性能 好，最难实现这是矢量控制追求的目标问题3-3 :交流异步电动机变频调速系统在基速以上和基速以下分别采用什么控制方法，磁通、转矩、功率呈现怎样的变化规率？并请用图形表示恒磁通调速（基频以下）U1/f1=常数，并补偿定子电阻损耗。

恒功率调速（基频以上）升高电源电压时不允许的，在频率上调时，只能保持电压不变频率越大，磁通就越小，类似于直流电动机的弱磁增速问题3-5 :交流异步电动机变频调速系统的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和恒电流控制三种，其中恒磁通控制又称恒转矩控制问题3-10 :什么是直接变频？晶闸管的触发控制角采用怎样的变化规律能得到正弦输出电压？三相交流输入经晶闸管组成的交-交变频器转换成交流输出，实现变频调压a在0至p之间变化，输出交流电压，两组三相可控整流电路反并联组成的可逆电路，其 输出电压和电流的方向及大小是可以任意改变的三个单相交-交变频器互差120°工作，就 构成了一个三相交-交变频器问题3-11 :什么是变转差率调速？在转差率s很小的范围内，只要能够维持气隙磁通Q m不变异步电机的转矩就近似与转差角 频率3 s成正比，即在异步电机中，控制转差率就代表了控制转矩，这就是转差频率控制的 基本概念问题3-15 :异步电动机变压变频调速时，采用（B ）控制方式，可获得一线性机械特性A、U1 / f1=常值；B、Eg/f1=常值；C、Es/f1=常值；D、Er/f1=常值问题3-16 :—般的间接变频器中，逆变器起（B ）作用。

A、调压；B、调频；C、调压与逆变；D、调频与逆变问题3-17 :变频器从结构上看，可分为直接变频、简接变频两类，从变频电源性质看，可分为电流型、电压型两类问题3-18 :转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制(C )A、电机的调速精度；B、电机的动态转矩；C、电机的气隙磁通；D、电机的定子电流问题4-2 :什么是矢量控制系统VCS或TCS矢量变换控制系统？请画出矢量控制系统的构思框图，并简述其工作原理将异步电动机经过坐标变换可以等效成直流电动机，那么，模仿直流电动机的控制方法，求 得直流电动机的控制量，经过坐标反变换，就能够控制异步电动机由于进行坐标变换的是 电流(代表磁动势)的空间矢量，所以这样通过坐标变换的控制系统就叫做矢量控制系统 VCS (Vector Control System)矢量变换控制系统 TCS(Trans-vector Control System)问题4-3 :三相异步电动机的数学模型包括：电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方 程问题4-4 :将三相交流电机变换成两极直流电机的物理模型要经过的坐标变换有哪些？先将静止的三相坐标A-B-C转换成静止的两相坐标a -B，再将静止的两相坐标a -。