《电力拖动自动控制系统》--运动控制系统.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流电力拖动自动控制系统-运动控制系统.精品文档.第二章1、数字控制系统的被测转速由变为时,引起测量计数值改变了一个字,则测速装置的分辩率定义为Q =-。要使系统控制精度越高,则( B )2 。 A.Q越大 B.Q越小 C.越大 D.越小2、 根据 Shannon 采样定理,采样频率应不小于信号最高频率的( B )倍。2A. 0.1 B. 2 C. 5 D. 10 3、采样后得到的离散信号本质上是( A ) 信号,还须经过数字量化,即用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值,将它转换成数字信号,称为数字化。2 A. 模拟 B. 数字 C.
2、 开关 D. 采样4、PI调节器是拖动控制系统中最常用的一种控制器,在微机数字控制系统中,当采样频率足够高时,可以先按模拟系统的设计方法设计调节器,然后再离散化,就可以得到数字控制器的算法, 这就是( D )调节器的数字化。2 A.数字 B.自动 C.离散 D.模拟5、在微机控制系统中,当采样频率足够高时,先按模拟系统的设计方法设计调节器,然后再离散化,得到数字控制器的算法,这就是 ( 模拟调节器 ) 的数字化。26、图2-1绘出了比例积分调节器的输入输出动态过程,PI调节器的输出电压有快速响应性能和消除调速系统的 ( 静差 )。2图2-17、数字PI调节器有位置式和增量式两种算法,下式表述的
3、是差分方程为 ( 位置式 )算法。28、 图2-1为转速反馈控制直流调速系统的动态结构框图,请在上面圈画出直流电机的模型 2图2-19、比例控制的闭环直流调速系统具有被调量有静差、抵抗扰动、服从给定以及精度依赖于给定和反馈检测精度的三个基本特征。-( )2-P3110、图3-3表示的是额定励磁下交(直)流电动机的动态结构图。( ) 2-P28图3-311、调速系统的两个动态 ( 稳态 )性能指标是“调速范围”和“静差率”。-( F )2-P2112、由下式可知,一个调速系统的调速范围,是指在最低速时还能满足所需要静差率的转速可调范围 。 ( T )2-P23 第三章1、 直流电机的转矩与电枢电
4、流( ),控制电流就能控制转矩,因此,把直流双闭环调速系统转速调节器的输出信号当作电流给定信号,也就是转矩给定信号。3A.成反比 B.成正比 C. 相关 D.相等2、 在双闭环直流调速系统,当ASR不饱和时,转速环( A ),整个系统是一个无静差调速系统,而电流内环表现为电流随动系统。3A.闭环 B.开环 C. 恒值 D变量 3、为了获得良好的静、动态性能,转速和电流两个调节器一般都采用( B ) 调节器,构成双闭环直流调速系统。3A.P B.PI C.PD D.PID4、 为了防止逆变器逆变颠覆,在电流调节器ACR输出电压为零时,应整定触发脉冲输出相位角为 ( C )。3A.bbmin B.
5、bbmin C.b = bmin D.b = amin5、控制系统的抗扰性能指标包括:( 动态 ) 降落;( 恢复 ) 时间 。-3-P676、具有典型I型的调速系统中,为了获得快速的动态响应,通常采用01 ( 欠阻尼 ) 状态。3-P697、控制系统的跟随性能指标包括:上升时间;( 超调量 )与峰值时间;( 调节时间 )。 3-P668、直流电动机双闭环系统中转速调节器作用:a、使转速n跟随给定电压变化,稳态时减少转速误差,b、对负载变化起抗扰作用,c、其出限幅值决定电动机允许的 ( 最大电流 )。3-P659、电流调节器的作用:作为外(内)环的调节器,在转速环的调节过程中,使电流跟随变化;
6、 对电网电压的波动及时抗扰; 在转速动态过程中,保证电动机允许的最大电流;电机过载时,限制电枢电流。 -( )3-P6510、 在动态性能中,一般来说,典I型系统的跟随性能超调小,但抗干扰性能稍差,而典型型系统的超调量相对较大,抗扰性能却比较好。-( T )3-P7711、实际控制系统的传递函数不能简单的校正成典型系统,通常要对高频段小惯性环节,高阶系统的降阶和低频段大惯性环节作近似处理。-( )3-P7712、 双闭环直流调速系统的启动过程的特点有饱和非线性控制,转速超调和准时间最优控制。-( )3-P64简答题:1、 参照图分析直流PWM可逆调速系统中,从电动机状态正向工作变换到反向工作的
7、过程。P99答:系统原有平均电枢电流为正,电动机作正向电动运行,如图中的第I象限的a点。在系统获得反向运转指令后,电动机不会立刻进入反向电动工作状态,它要经过以下的过渡过程:电动机的平均电枢电流先从正向降低为零,在图中是a点过渡到b点;然后从零反向上升到允许的制动电流,其大小受电流环控制,在图中是从b点过渡到c点。在c点PWM变换器、和、交替工作,直流电动机工作在回馈制动状态,位于第象限.电动机的转速将减到0,如图中从c点过渡到d点。从d点开始,直流电动机进入了反向起动状态。2、请解释分析什么是正弦波永磁同步电动机矢量控制系统?P2433、 简答V-M可逆直流调速系统的制动过程中的它组逆变阶段
8、?P108答:ACR调节器退饱和的唯一途径是反向电流-的超调,此超调表示了制动轨迹图中的电动机恒值电流制动阶段的开始:ACR输出电压退出饱和,进入闭环工作状态,其控制目标是维持。由于ACR是I 型系统,电流调节系统的扰动是电动机的反电动势,它是一个线性渐减的扰动量,所以系统做不到无静差,而是接近于 。因而,电动机在恒减速条件下回馈制动,把机械动能转换成电能,其中大部分通过VR逆变回馈电网,这称为它组逆变阶段。4、 请解释分析什么是梯形波永磁同步电动机(无刷直流电动机)的自控变频调速系统?P2315、 简答V-M可逆直流调速系统的制动过程中的它组整流阶段。P108答:当主电路电流下降过零时,本组
9、逆变终止,自然环流系统立即转到反组VR工作,开始通过反组制动,直到制动过程结束,统称“它组制动阶段”,它组制动又分第第两部分,开始时,过零并反向,直至到达-以前,ACR并未脱离饱和状态,其输出仍为-。这时,和的大小都和本组逆变阶段一样,但由于本组逆变静止,电流变化延缓,的数值略减,使,反组VR由“待整流”进入整流,向主电路提供-。由于反组整流电压和反电动势E烦人极性相同,反向电流很快增长,电机处于反接制动状态,转速降低,这称为它组整流阶段。6、在自控变频同步电动机中,因为电机核心部件的不同,使得名称上有所区别,试列出三种以上的电机,并简单介绍其差别。P231答:1)无换向器电动机。采用了电子换
10、相取代了机械式换向器,因而得名,多用于带直流励磁的同步电动机。2)正弦波永磁自控变频同步电动机。以正弦波永磁同步电动机为核心,构成的自控变频同步电动机。正弦波永磁同步电动机是指当输入三相正弦波电流、气隙磁场为正弦分布,磁极采用永磁材料的同步电动机。3)梯形波永磁自控变频同步电动机即无刷直流电动机。以梯形波永磁同步电动机为核心的自控变频同步电动机,由于输入方波电流,气隙磁场呈现波形分布,性能更接近于直流电动机,但没有电刷,故称无刷直流电动机。7、 简答V-M可逆直流调速系统的制动过程中的本组逆变阶段?P108答:在正向制动过程以前,电动机处于正向电动稳定工作状态,由于ASR、ACR调节器的倒相作
11、用,所以参数的极性为:。VF组(本组)工作在整流状态;在自然环流系统中VR组工作在待逆变状态,在逻辑无环流系统中,VR组(它组)的移相触发环节处于待工作状态,发出停车指令后,转速给定电压突变为零,进入电动机制动过程中的正向电流衰减阶段:,使本组由整流状态很快变成的逆变状态,同时反组由待逆变状态转变成待整流状态。在VF-M回路中,由于本组变成逆变状态,的极性变负,而电动机反电动势E极性未变,迫使迅速下降,主电路电感迅速释放储能,企图维持正向电流,这时,大部分能量通过本组回馈电网,所以称为本组逆变阶段。8、简述同步电动机的起动过程。P228答:当同步电动机在工频电源下起动时,定子磁动势立即以同步转
12、速旋转。由于机械惯性的作用,电动机转速具有较大的滞后,不能快速跟上同步转速;转矩角以2为周期变化,电磁转矩呈现正弦规律变化,在一个周期内,电磁转矩的平均值等于零,即,故同步电动机不能起动。在实际的同步电动机转子都有类似笼型异步电动机的起动绕组,使电动机按异步电动机的方式起动,当转速接近同步转速时再通入励磁电流牵入同步。仿真题1、根据所给的电流环直流调速系统参数,填写接线图相应的参数,并画出要求的波形图。设计分析:绘出电流超调量0% 、和16.3%的电流输出状态波形。1(1/(0.002s+1))2(1.013)3(40/(0.00167s+1))4(2/(0.03s+1))5(0.5/0.18
13、s)6(33.767)7(0.05/(0.002s+1)) 无超调的参考的波形图0%KT=0.250.5067+16.89/s超调量较大的波形图16.3%KT=1.02.027+67.567/s2、根据所给的转速负反馈闭环调速系统参数,填写接线图相应的参数,并画出要求的波形图。6、PI调节器的值暂定为 Kp=0.8 ,1/=151( 0.56 )2(44/(0.00167S+1))3(1/(0.00167S+1))4(1/0.075S)5(1/0.192)6(11.43)7(0.01) 超调量较大的波形图(Kp=0.8 ,1/=15)3、根据所给的转速环直流调速系统参数,填写接线图相应的参数,
14、并画出要求的波形图。1(11.7)2(1/(0.002s+1))3(1.013)4(40/(0.00167s+1))5(2/(0.03s+1))6.(0.5/0.18s)7(1/0.132)8.(134.5)9(33.767)10(0.05/(0.002s+1))11(0.007/(0.01s+1))转速环满载高速起动的波形图(在负载电流IdL(s)的输入端加上负载电流)4、根据所给的转速负反馈闭环调速系统参数,填写接线图相应的参数,并画出要求的波形图。6、PI调节器的值暂定为 Kp=0.25 ,1/=31( 0.56 )2(44/(0.00167S+1))3(1/(0.00167S+1))4
15、(1/0.075S)5(1/0.192)6(11.43)7(0.01) 按题目无超调的波形图(Kp=0.25 ,1/=3)7、根据所给的转速环直流调速系统参数,填写接线图相应的参数,并画出要求的波形图。1(11.7)2(1/(0.002s+1))3(1.013)4(40/(0.00167s+1))5(2/(0.03s+1))6.(0.5/0.18s)7(1/0.132)8.(134.5)9(33.767)10(0.05/(0.002s+1))11(0.007/(0.01s+1))转速环满载高速起动的波形图(把负载电流设置为136,满载起动)8、 根据所给的转速负反馈闭环调速系统参数,填写接线图
16、相应的参数,并画出要求的波形图。1( 0.56 )2(44/(0.00167S+1))3(1/(0.00167S+1))4(1/0.075S)5(1/0.192)6(11.43)7(0.01) 按题目要求画出波形图(Kp=0.56 ,1/=11.43)9、 根据所给的电流环直流调速系统参数,填写接线图相应的参数,并画出要求的波形图。参考表1(1/(0.002s+1))2(1.013)3(40/(0.00167s+1))4(2/(0.03s+1))5(0.5/0.18s)6(33.767)7(0.05/(0.002s+1)) 5%KT=0.51.013+33.767/s计算题1、一台三相鼠笼异步
17、电动机的铭牌数据为:额定电压= 380V , 额定转速=960r /min,额定频率 = 50Hz ,定子绕组为Y 联接。由实验测得定子电阻= 0.35,定子漏感= 0.006H,定子绕组产生气隙主磁通的等效电感= 0.26H,转子电阻 = 0.5,转子漏感= 0.007H,转子参数已折算到定子侧,忽略铁芯损耗。画出调压调速在和时的机械特性,计算临界转差率 和临界转矩,分析气隙磁通的变化,在额定电流下的电磁转矩,分析在恒转矩负载和风机类负载两种情况下,调压调速的稳定运行范围。解:定子相电压改变,临界转差率不变,即当调压至时,临界转矩当调压至 时,临界转矩气隙磁通:随定子电压的降低而减小。2、有
18、一转速、电流双闭环直流调速系统,主电路采用三相桥式整流电路。已知电动机参数为: =500kW, =750V, =760A ,=380r/ min,电动势系数=1.82Vmin/r ,电枢回路总电阻R = 0.14,允许电流过载倍数= 1.5,触发整流环节的放大倍数= 75 ,电磁时间常数= 0.031s ,机电时间常数 = 0.112s ,电流反馈滤波时间常数= 0.002s,转速反馈滤波时间常数= 0.02s。设调节器输入输出电压= =10V ,调节器输入电阻= 40k。设计指标:稳态无静差,电流超调量 5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量 10%。电流调节器已按典型I 型系统设计,并取
19、参数KT = 0.5。(1)选择转速调节器结构,并计算其参数。(2)计算电流环的截止频率和转速环的截止频率 ,并考虑它们是否合理?解:三相桥式整流电流的平均失控时间,电流环小时间常数之和,要求电流超调量,应取,因此。(1)电流环等效时间常数1/=0.0074s;转速环小时间常数电流反馈系数转速反馈系数选择转速调节器结构,其传递函数为按跟随和扰动性能都比较好的原则,取h=5,则ASR的超前时间常数为转速环开环增益可得ASR的比例系数为取调节器输入电阻,则,取427k,取0.32F,取2F。(2)电流环的截止频率,转速环的截止频率校验近似条件1)校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件 , 满足近似条
20、件;校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件,满足近似条件;校验电流环小时间常数近似条件,满足近似条件;校验电流环传递函数近似条件校验转速环小时间常数近似条件,满足近似条件;校验转速超调量满足设计要求。2、有一转速、电流双闭环直流调速系统,主电路采用三相桥式整流电路。已知电动机参数为: =500kW, =750V, =760A ,=375r/ min,电动势系数=1.82Vmin/r ,电枢回路总电阻R = 0.14,允许电流过载倍数= 1.5,触发整流环节的放大倍数= 75 ,电磁时间常数= 0.031s ,机电时间常数 = 0.112s ,电流反馈滤波时间常数= 0.002s,转速反馈滤
21、波时间常数= 0.02s。设调节器输入输出电压= =10V ,调节器输入电阻= 40k。设计指标:稳态无静差,电流超调量 5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量 10%。电流调节器已按典型I 型系统设计,并取参数KT = 0.5。(1)选择转速调节器结构,并计算其参数。(2)计算电流环的截止频率和转速环的截止频率 ,并考虑它们是否合理?3、一台三相鼠笼异步电动机的转子参数已折算到定子侧,忽略铁芯损耗。画出异步电动机T 形等效电路和简化电路。解:异步电动机T 形等效电路:异步电动机简化电路:4、有一转速、电流双闭环直流调速系统,主电路采用三相桥式整流电路。已知电动机参数为: =500kW, =
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