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1、第 1 页 共 3 页 运动控制系统运动控制系统 半期试题半期试题一、填空（每空一、填空（每空 2 2 分，共分，共 3636 分）分）1. 闭环系统可以获得比开环系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定 静差率静差率 的要求下，能够提高调速范围，为此所付出的代价是，须增设 检测与反馈检测与反馈 装置和电压放大器。2. 转速、电流双闭环调速系统，突加给定的起动过程分为三个阶段：I、 电流上升电流上升 阶段，II、恒恒流升速流升速 阶段，III、 转速调节转速调节 阶段。转速调节器 ASR 在 I、II 阶段处于 饱和饱和 状态，其限幅值 Uim*= Idm ，这时转速环 开环开环 状态；转速调节器
2、 ASR 和电流调节器ACR 均能起线性调节作用的是在 转速调节转速调节(或或 III) 阶段。3. 在直流电机调压调速系统中，电动机的最高转速为 n N ，调速范围、静差率和额定速降之间所应满足的关系是 。 4. 在转速开环调速系统中，突加负载后又进入稳态时，转速 n 减少减少 ，电压 Ud0 不变不变 ，控制角 不变不变 ；在转速单闭环有静差调速系统中，突加负载后又进入稳态时，转速 n 减少减少 ，电压 Ud0 增加增加 ，控制角 增加增加 。 （可用增加、减少、不变表示）5. 在调速系统中，当电流截止负反馈参与系统调节作用时说明调速系统主电路电流 过大过大 。 6. 无静差调速系统中必须
3、有 积分积分(或或 I) 调节器。二、简答（每题二、简答（每题 8 8 分分, ,共共 2424 分）分）1.如果转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是 PI 调节器，而是比例调节器，对系统的静、动态性能会有 什么影响？ 答答 对静态性能的影响：对静态性能的影响：1.1.稳态有静差稳态有静差 2.2.放大倍数放大倍数K Kp p 越大，系统精度越高；但越大，系统精度越高；但 K Kp p 过大，将降低系统稳定性，过大，将降低系统稳定性， 使系统动态不稳定。使系统动态不稳定。 3.3. 静特性硬度下降静特性硬度下降 对动态性能的影响对动态性能的影响: : 改为改为 P 调节器时其输出量总是正比
4、于输入量，控制的快速性增强调节器时其输出量总是正比于输入量，控制的快速性增强, ,而而 PI 调节器的输出量调节器的输出量 在动态过程中决定于输入量的积分，到达稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关而是由它后面环节的需在动态过程中决定于输入量的积分，到达稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关而是由它后面环节的需 要决定的。要决定的。 2 试写出直流电动机在稳态时的机械特性表达式，从中可以得到直流电动机的哪几种调速方法？各有什么特 点？答答: :直流电动机在稳态时的机械特性表达式：直流电动机在稳态时的机械特性表达式：nnIKR KU KRIUnd eeed0调速方法有：改变电枢回路电阻调速法
5、；减弱磁通调速法；调节电枢电压调速法调速方法有：改变电枢回路电阻调速法；减弱磁通调速法；调节电枢电压调速法调速方法：（调速方法：（1） 改变电枢回路电阻调速改变电枢回路电阻调速缺点：缺点：a.由于所串电阻体积大，只能分较少的档次，调速的平滑性差；由于所串电阻体积大，只能分较少的档次，调速的平滑性差；b.低速时特性较软，稳定性差；低速时特性较软，稳定性差；c.轻载时调速效果不大；轻载时调速效果不大； d.因为电枢电流不变，电阻损耗随电阻成正比变化，转速越低，须串入的电阻越大，因为电枢电流不变，电阻损耗随电阻成正比变化，转速越低，须串入的电阻越大， 运动控制系统 半期试题第 2 页（共 3 页）电
6、阻损耗越大，效率越低。电阻损耗越大，效率越低。（2） 改变电动机的磁通调速改变电动机的磁通调速缺点：调速只能在额定转速以上进行。因为正常工作时缺点：调速只能在额定转速以上进行。因为正常工作时磁路已趋饱和，增磁调速磁路已趋饱和，增磁调速,N 效果不大，所以只能采取弱磁调速。而弱磁使转速升高又受到换向和机械强度的限制，因此效果不大，所以只能采取弱磁调速。而弱磁使转速升高又受到换向和机械强度的限制，因此 调速范围不广。调速范围不广。（3）改变电枢电压调速：（通常采用这一种）改变电枢电压调速：（通常采用这一种）优点：优点：a.电压调节可以很细，实现无级调速，平滑性很好；电压调节可以很细，实现无级调速，
7、平滑性很好；b.由于特性没有软化，相对稳定性较好；由于特性没有软化，相对稳定性较好；c.可以调节至较低的转速，因此调速范围较广；可以调节至较低的转速，因此调速范围较广；d.调速过程能量损耗较小。调速过程能量损耗较小。3. 为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压 U0 时，调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？答答: :使用积分控制时可以借助积分作用，使反馈电压使用积分控制时可以借助积分作用，使反馈电压与给定电压与给定电压相等，即使相等，即使为零为零一样有输出，不一样有输出，不nU* nUnUCU再需要再需要来维持来维持，由此即可使输出稳定于
8、给定值使调速系统无静差。，由此即可使输出稳定于给定值使调速系统无静差。nUCU当当时调节器的输出为电压时调节器的输出为电压，是对之前时刻的输入偏差的积累。，是对之前时刻的输入偏差的积累。0nUCU它取决于它取决于的过去变化，当的过去变化，当为正为正增加，当增加，当为负为负下降，当下降，当为零时为零时不变。不变。nUnUCUnUCUnUCU三、计算题（三、计算题（4040 分）分）1. （10 分） 某一调速系统的调速范围是 1500 150 r/min，要求系统的静差率 s2%,那么系统允许的静态速降 是多少?如果开环系统的静态速降是 100r/min，则闭环系统的开环放大倍数应有多大? 1
9、1 解解: :，对于基速以下的调速系统而对于基速以下的调速系统而 nN=nmax。101501500minmaxnnDmin/ r6.03)02. 01 (02. 0150010)1 (N NNNnnsnsnD.73116.0310011clopop clnnKKnn2. （30 分）有一 VM 调速系统， 电动机参数为： PN=2.2kW ， UN=220V ， IN=12.5A ，nN=1500r/min， 电枢电阻 Ra=1.2，整流装置内阻 Rrec=1.5，触发整流环节的放大倍数为 Ks=35，要求调速范围 D20，静 差率 s10%。 (1) 计算开环系统的静态速降 nop和调速要
10、求所允许的闭环静态速降 ncl；(2) 采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图；(3) 调整该系统参数，使 U*n =15V 时，IdIN, n=nN，则转速反馈系数 应为多少？； (4) 计算所需的放大器放大倍数。 2 2 解：解：西 南 大 学第 3 页（共 3 页）专业专业年级年级班班姓名姓名学号学号密封线rVnRIUCCRIUnNN e eNN/min1367. 015002 . 15 .12220aamin/95.2461367. 07 . 25 .12rCRInCRIUneN op eNN闭环系统：闭环系统：min/ r33. 8)%101 (%10150020)1 (Ncl NclNclNnnsnsnD(2)(3)6 .28133. 895.24611clopop clnnKKnnrVKCRI KCUKC CKKCRIUKKnedeNeespednsp/min0096. 0)6 .281 (1367. 05 .127 . 2 )6 .281 (156 .281500)1 ()1 (/ )/1 (* (4)放大器所需放大倍数：放大器所需放大倍数：6352.11/se pespKKCKCKKKKpKs 1 CenEIdRUd0 Uc Un Un* Un
