运动控制期末考试题浓缩版.docx

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1、运动控制期末考试题浓缩版第一章1直流调速方法1调节电枢供电电压U；2减弱励磁磁通3改变电枢回路电阻R2常用的可控直流电源有下面三种1旋转变流机组用沟通电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。2静止式可控整流器用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。3直流斩波器或脉宽调制变换器用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。3由原动机柴油机、沟通异步或同步电动机拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流if即可改变其输出电压U，进而调节电动机的转速n。这样的调速系统简称G-M系统。4晶闸管-电动机调速

2、系统简称V-M系统，图中VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud，进而实现平滑调速。5抑制电流脉动的措施(1)设置平波电抗器；(2)增加整流电路相数；采用多重化技术6PWM系统的优点1主电道路路简单，需用的功率器件少；2开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；3低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右；4若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；5功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因此装置效率较高；6直流电源采用不控整流时，电网功率因数比

3、相控整流器高。7在动态经过中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间引起的。89对于调速系统的转速控制要求有下面三个方面：1调速2稳速3加、减速。10调速指标(1)调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D表示，即(2)静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落nN，与理想空载转速n0之比，称作静差率s，即式中nN=n0-nN对于同样硬度的特性，理想空载转速越低时，静差率越大，转速的相对稳定度也就越差。11调速系统的静差率指标应以最低速时所能到达的数值为准。一个调速系统的调速范围，是指

4、在最低速时还能知足所需静差率的转速可调范围12闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流或转矩间的稳态关系，它在形式上与开环机械特性类似，但本质上却有很大不同，故定名为“静特性，以示区别。13系统特性比拟1闭环系统静性能够比开环系统机械特性硬得多。2假如比拟同一的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多3当要求的静差率一定时，闭环系统能够大大提高调速范围4要获得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。14闭环调速系统能够获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，进而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反应装置。15反应控制规律1.只用

5、比例放大器的反应控制系统，其被调量还是有静差的。2.反应控制系统的作用是：抵抗扰动,服从给定。反应控制系统所能抑制的只是被反应环所包围的前向通道上的扰动。3.系统的精度依靠于给定和反应检测精度。16假如采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反应以限制电流，而电流正常时仅有转速负反应起作用控制转速。这种方法叫做电流截止负反应，简称截流反应。17伯德图与系统性能的关系(1)中频段以-20dB/dec的斜率穿越0dB，而且这一斜率覆盖足够的频带宽度，则系统的稳定性好；(2)截止频率或称剪切频率越高，则系统的快速性越好；(3)低频段的斜率陡、增益高，讲明系统的稳态精度高；(4)高频段衰减越快，

6、即高频特性负分贝值越低，讲明系统抗高频噪声干扰的能力越强。18采用积分I调节器或比例积分PI调节器代替比例放大器，构成无静差调速系统。由此可见，比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，又克制了各自的缺点，扬长避短，相互补充。比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。第二章1把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环构造上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就构成了转速、电流双闭环调速系统。转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力

7、电子变换器的最大输出电压Udm，实际上，在正常运行时，电流调节器是不会到达饱和状态的。因而，对于静特性来讲，只要转速调节器饱和与不饱和两种情况双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，转速负反应起主要调节作用。当负载电流到达Idm后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。2起动经过分析第I阶段电流上升的阶段0t1突加给定电压U*n后，Id上升，当Id小于负载电流IdL时，电机还不能转动。当IdIdL后，电机开场起动，由于机电惯性作用，转速不会很快增长，因此转速调节器ASR的输入偏差电压的数值仍较大，其输出电压保持限幅值U

8、*im，强迫电流Id迅速上升。直到，Id=Idm，Ui=U*im电流调节器很快就压制Id了的增长，标志着这一阶段的结束。在这一阶段中，ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR一般不饱和。第II阶段恒流升速阶段t1t2在这个阶段中，ASR始终是饱和的，转速环相当于开环，系统成为在恒值电流U*im给定下的电流调节系统，基本上保持电流Id恒定，因此系统的加速度恒定，转速呈线性增长。与此同时，电机的反电动势E也按线性增长，对电流调节系统来讲，E是一个线性渐增的扰动量，为了克制它的扰动，Ud0和Uc也必须基本上按线性增长，才能保持Id恒定。当ACR采用PI调节器时，要使其输出量按线性增长，其输入偏差电压必

9、须维持一定的恒值，也就是讲，Id应略低于Idm。恒流升速阶段是起动经过中的主要阶段。为了保证电流环的主要调节作用，在起动经过中ACR是不应饱和的，电力电子装置UPE的最大输出电压也须留有余地，这些都是设计时必须注意的。第阶段转速调节阶段t2以后当转速上升到给定值时，转速调节器ASR的输入偏差减少到零，但其输出却由于积分作用还维持在限幅值U*im，所以电机仍在加速，使转速超调。转速超调后，ASR输入偏差电压变负，使它开场退出饱和状态，U*i和Id很快下降。但是，只要Id仍大于负载电流IdL，转速就继续上升。直到Id=IdL时，转矩Te=TL，则dn/dt=0，转速n才到达峰值t=t3时。此后，电

10、动机开场在负载的阻力下减速，与此相应，在一小段时间内t3t4，Id弱磁调速的方法，通过降低励磁电流，以减弱磁通来提高转速。根据电力拖动原理，在不同转速下长期运行时，为了充分利用电机，都应使电枢电流到达其额定值IN。于是，由于电磁转矩Te=KmId，在调压调速范围内，由于励磁磁通不变，容许的转矩也不变，称作“恒转矩调速方式。而在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许的转矩不得不减少，转矩与转速的乘积则不变，即容许功率不变，是为“恒功率调速方式。第三章1微机数字控制系统的稳定性好，可靠性高，能够提高控制性能，此外，还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟控制系统无法实现的功能。微机数字控制系统的

11、特点是离散化和数字化。2采样频率应不小于信号最高频率的2倍，即2。3微机数字控制双闭环直流调速系统主电路中的UPE能够是晶闸管可控整流器，可以以是直流PWM功率变换器。4脉冲数字P/D转换方法：1M法脉冲直接计数方法；2T法脉冲时间计数方法；3M/T法脉冲时间混合计数方法。M法测速原理由计数器记录PLG发出的脉冲信号；定时器每隔时间Tc向CPU发出中断请求INTt；CPU响应中断后，读出计数值M1，并将计数器清零重新计数；根据计数值M计算出对应的转速值n。计算公式式中Z为PLG每转输出的脉冲个数；M法测速的分辨率M法测速误差率在上式中，Z和Tc均为常值，因而转速n正比于脉冲个数。高速时Z大，量

12、化误差较小，随着转速的降低误差增大，转速过低时将小于1，测速装置便不能正常工作。所以，M法测速只适用于高速段。T法测速原理计数器记录来自CPU的高频脉冲f0；PLG每输出一个脉冲，中断电路向CPU发出一次中断请求；CPU响应INTn中断，从计数器中读出计数值M2，并立即清零，重新计数。计算公式T法测速的分辨率法测速误差率低速时，编码器相邻脉冲间隔时间长，测得的高频时钟脉冲个数M2多，所以误差率小，测速精度高，故T法测速适用于低速段。M/T法测速原理T0定时器控制采样时间；M1计数器记录PLG脉冲；M2计数器记录时钟脉冲。计算公式分辨率检测精度：低速时M/T法趋向于T法，在高速段M/T法相当于T

13、法的M1次平均，而在这M1次中最多产生一个高频时钟脉冲的误差。因而，M/T法测速可在较宽的转速范围内，具有较高的测速精度。5当采样频率足够高时，能够先按模拟系统的设计方法设计调节器，然后再离散化，就能够得到数字控制器的算法，这就是模拟调节器的数字化。第六章1希望保持电机中每极磁通量为额定值不变。假如磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；假如过分增大磁通，又会使铁心饱和，进而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。2定子每相电动势只要控制好和，便可到达控制磁通m的目的，对此，需要考虑基频额定频率下面和基频以上两种情况。可见最大转矩Temax是随着的降低而减小，最大转矩时的转差率

14、是随着的降低而增大。3当Eg/为恒值时，Temax恒定不变，Eg/控制稳态性能优于恒Us/控制的性能。这正是恒Eg/控制中补偿定子压降所追求的目的。4几种协调控制方式的比拟1恒压频比Us/=恒值控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够知足一般的调速要求，但低速带载能力有限，须对定子压降实行补偿。2恒Eg/控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，能够在稳态时到达m=恒值，进而改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍遭到限制。3恒Er/1控制能够得到和直流他励电机一样的线性机械特性，根据转子全磁通恒定进行控制即得Er/=恒值，在动态中也尽可能保持rm恒

15、定是矢量控制系统的目的，当然实现起来是比拟复杂的。5正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波，并用频率和期望波一样的正弦波作为调制波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，进而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。根据波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因此这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制SPWM，这种序列的矩形波称作SPWM波。6磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压空间矢量PWM控制。7六拍阶梯坡逆变器采用180导通型，功率开关器件共有8种工作状态，其中6种有效开关状态；2种无效状态。8当代通用变频器大都是采用二极管整流器和由全控开关器件IGBT或功率模块IPM组成的PWM逆变器，构成交-直-交电压源型变压变频器。9三相-两相变换3/2变换；两相-两相旋转变换2s/2r变换。