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1、运动控制系统试卷姓名：班级；学号；成绩:本试卷共6页，满分100分，考试时间：90分钟，考试方式：闭卷题号-一一二三四四四四四得分一、填空题（本大题共10 小题，每小题 2分，共 20 分）1. 运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、（控制器）与相应的（传感器） 构成。2. 一般负载分为恒转矩负载、（恒功率）和（风机）、泵类负载，其中恒转矩负载 还分为（反抗性）负载、（位能性）负载。3. 常见的直流调速系统有G-M系统、（V-M系统）和（直流脉宽调制系统或PWM 系统）。4. 闭环控制的方式有单闭环、（多闭环）和（多环控制）。6.双闭环控制直流调速系统的动态抗扰性能包括 扰动）。7（a）7
2、.如图7,当0tton时晶闸管（VT1）和（VT4）5. 内外环嵌套调节系统中（电流环）在里面，称作内环；（转速环）在外面，称 作外环。抗负载扰动）和（抗电网电压导通，5b=（Us），当匕B90,Ud0 E,n90,Ud0 E,n0C. a90。，Udo E，n0D. aE,n05. 以下几个调速方式属于转差功率不变型的是（C）A. 降电压调速 B. 转差离合器调速 C. 变极对数调速 D. 转子串电阻调速三、判断题（本大题共5小题，每小题1分，共5分）1. 当Te=T时可以维持系统储在匀速旋转的稳态中，当TeTl系统处在减速状态，e le l当TlTe系统处在加速状态（X）2. 机械特性越硬
3、则静差率越小，转速稳定度就越高（V）。3. 只有放大环节的闭环控制系统可以做到无静差调速（X）。4. 双闭环控制直流调速系统在启动过程中 ASR 会有饱和，但是 ACR 一般不饱和（V）o5. 同步电机调速只有变压变频调速（V）。四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30 分）1.写出直流调速公式，并给出直流电动机调速的三种方法（4 分）。解：U - IR U - IR n =C Kee 调节电枢电压U； 弱磁： 改变电枢回路电阻 R2.有一转速负反馈组成的闭环控制系统，试画出系统的原理图和静态结构图（ 6 分）。3.在下图中绘制双闭环控制直流调速系统的启动过程的转速和电流波形图 ,并简述
4、三个阶段中转速和电流的变化过程（10 分）。解：第一阶段（0弋）电流上升阶段：加入给定电压u*n后，经过调节器的作用uc、 Ud0、Id都上升但是在Id还没有到达负载电流IdL前电动机不会开始转动，当 1凡时电动机开始转动，转速不快所以转速调节器ASR的输入偏差电压还 是很大，迫使电枢电流快速升高直到Id=Idm，U=U*m此阶段结束，这阶段中 ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR 般不饱和。第二阶段（-屯）是恒流升速阶段：此阶段ASR调节器一直是饱和的，电枢电 流在超调后由于ACR的控制作用迅速回落到比ldm略小的位置，基本保持电 流恒定，因此电动机恒定加速，是起动过程的主要过程。第三阶段
5、（t2以后）是转速调节阶段：当转速上升到给定值，时，转速调节器 输入偏差为零，但其由于积分作用还在维持限幅值u：m,所以电动机仍然在 加速，直到转速超调，ASR输入变为负值，开始退出饱和状态U*.和ID下降 很快，但是只要ld还大于IdL转速就持续增加，直到t3时刻ID=IdL转速到达最 大值，之后由于电枢电流ld小于额定工作电流IdL转速开始下降直到t4时刻 转速和电枢电流都达到额定工作状态。4. 写出三种电枢反接可逆线路的形式（4 分）。解：（1）接触器开关切换的可逆线路（2）晶闸管开关切换的可逆线路（3）两组晶闸管装置反并联可逆线路5. 简述直流电动机的优缺点与交流电动机的优点（6 分）
6、。解：直流电动机优点：调速性能好直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置维护困难 交流电动机优点：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低五、计算题（本大题共5小题，共35 分）1.某龙门刨床工作台采用可逆PWM变换器供电直流调速系统。已知直流电动机PN=60kW, Un=220V, /n=305A,仏=1000r/min,主电路总电阻 R=0.1Q, Ce=0.5Vmin/r, 试求(5 分)：(1)当电流连续时，在额定负载下的转速降落AnN是多少？(1)解：AI R 305A x 0.10 厂 /.An n 61r / minN C0.5V - min/ re(2
7、)解：S A化AnN 61r /min5 75%N nn +An1000r /min + 61r /min00N(3)解：SnSn0.05x1000r/minD nn An n 2.63l 一 S !nN l 一 S Jdl 一 0.05 丿x 20N开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率SN是多少？ 额定负载下的转速降落AnN有多少才能满足D=20, SW5%的要求?2.有一 PWM 变换器供电直流体调速系统：电动机参数 PN=2.2kW, UN=220V, /N=12.5A,nN=1500r/min,电枢电阻Ra=1.5Q,PWM变换放大器的放大倍数Ks=22。 要求系统满足调速范围D
8、=20,静差率S5% (5分)。(1) 计算开环系统的静态速度降叫和调速要求所允许的闭环静态速度降叫(2) 调整该系统参数，使U*n=15V时，I=I, =矿 则转速负反馈系数a应该是 多少？(3)计算放大器所需放大倍数。(1)解：U -1 R 220V - 1.50x 12.5A ,U C n +1 R n C nNa 0.134V - min/ rNe N N aenN1500 r / minIRAn n a 139.578r/min op Cen sD NclAn (1 - s)cl人n s1500r/minx0.05 / .n An = n 沁 3.947r /mincl D (1 -
9、 s)20 x(1 - 0.05丿clU *解：a Z 0.01 nN(3)解：Ana xK x Kop 1 + K 1 +s p 沁 35.363 n K 沁 20.93AnCpcle3.在转速、电流双闭环直流调速系统中。两个调节器ASR、ACR均采用PI调节器。已知参数：电动机：PN=3.7kW, Un=220V, In=20A,愉=1000r/min，电枢回路总 电阻R=1.5Q ；设U* =U*im=U* =8V,电枢回路最大电流Idm=40A，电力电子变 nm im cmdm换放大器的放大倍数K=40。试求(5分)：电流反馈系数”和转速反馈系数；当电动机在最高转速发生堵转时的Ud0，
10、U*，U和Uc的值。U * 8解：电流反馈系数：B = im = 0.2V / AI 40dmU * 8转速反馈系数：-nm 二二 0.008V -min/rn1000(2)解：当电动机在最高速发生堵转时， n=0；- 二 Cn +1 R = 0 + 40 A x 1.50二 60Vd 0e dmi i dm-* = - = 01= 0.2 VfA x 40 A = 8V=d0 =c K 404.现需要对一控制对象的传递函数：进行串联矫正使之成为典型I型系统，要求矫正后叫=10.5s-1求调节器的结构及 其参数( 8 分)。解： T1=0.25s， T2=0.02s， T3=0.005s因为
11、1丁2+丁3，所以可以将(0.02s+1)(0.005s+1)化为 0.025S+110 x 0.02 x 0.005条件 疋：W -1沁 31.622典型I型系统：W(s)= 訂卩)加入一个PI调节器进行矫正0.252.6255.某一异步电动机等效为如图的 T 型电路式推导其临界转矩公式（12 分）。 解： 转子相电流：,CT+W2(L+ CL )1 Is1 lrR +C RI s 1 s 丿当Lm远大于Lis，电流幅值可以简化为：Us2 （+ W 2 L1 lssr仁R )+ rI ss丿R + jW L L1 +s沁 1 + lsLmjw L1m+ L )lr异步电动机传递的电磁功率：3I2Rr rs机械同步角速度：Wm1异步电动机的电磁转矩：TP T m e W W m113n URs 上 psr sR + R/+ s22 Ls r 1 ls lr当込=0时可求临界电磁转矩:dsTem3n U2p s2叫R +sJr广吧+气）2
