运动控制系统思考题和课后习题答案
运动控制系统思考题参考答案
第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
运动控制系统思考题参考答案(_阮毅_陈伯时)(7)(最新整理)
（3） 电枢电阻 Ra 发生变化时系统有调节作用，因为 Ra 发生变化时，会使电枢 电路总电阻变化，使得转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一 步调节输出电压和转速达到调节作用。
2-5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时， 电枢两端是否还有电压？电 路中是否还有电流？为什么？
电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于 直流。 电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生 什么后果？
吗？ （2） 双闭环系统在额定负载下稳定运行时，若电动机突然失磁，最终电动机会
飞车吗？
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答：（1）系统仍能正常工作，但是如果有扰动的话，系统就不能稳定工作了。
（2）电动机突然失磁，转子在原有转速下只能产生较小的感应电动势，直流 电机转子电流急剧增加，可能飞车。
第四章
思考题：
4-1 分析直流脉宽调速系统的不可逆和可逆电路的区别。
答：直流 PWM 调速系统的不可逆电路电流、转速不能够反向，直流 PWM 调速 系统的可逆电路电流、转速能反向。
4-2 晶闸管电路的逆变状态在可逆系统中的主要用途是什么？
答：晶闸管电路处于逆变状态时，电动机处于反转制动状态，成为受重物拖动的 发电机，将重物的位能转化成电能，通过晶闸管装置回馈给电网。
答：转速电流双闭环调速系统的静态特性，动态限流性能，起动的快速性，抗负 载扰动的性能，抗电源电压波动的性能均优于带电流截止负反馈环节的转速单闭 环直流调速系统。
运动控制系统思考题参考答案(--(7)
第二章之答禄夫天创作思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
分歧电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采取不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会发生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
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第二章之巴公井开创作思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
分歧电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采取不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会发生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
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第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
运动控制系统思考题答案
运动控制系统思考题答案【篇一：运动控制系统思考题课后习题答案完整版(1)】直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低 b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速 c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。
1.2为什么直流pwm变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a pwm变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值； b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。
从而影响了电机的输出特性。
答：直流pwm变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流pwm变换器的时间常数ts 等于其igbt控制脉冲周期（1/fc），晶闸管整流装置的时间常数ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc通常为khz级，而f通常为工频（50或60hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流pwm变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
1.4简述直流pwm 变换器电路的基本结构。
答：直流pwm 变换器基本结构如图，包括igbt 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流pwm 变换器，通过改变直流pwm 变换器中igbt的控制脉冲占空比，来调节直流pwm 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
1.5答：不会1.7静差率s与调速范围d有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。
静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。
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第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
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第二章思虑题：2-1直流电念头有哪几种调速办法？各有哪些特色？1.电枢回路串电阻调速特色：电枢回路的电阻增长时,幻想空载转速不变,机械特点的硬度变软.反之机械特点的硬度变硬.2.调节电源电压调速特色：电念头的转速跟着外加电源电压的降低而降低,从而达到降速的目标.不合电源电压下的机械特点互相平行,在调速进程中机械特点的硬度不变,比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速规模.3.弱磁调速特色：电念头的转速跟着励磁电流的减小而升高,从而达到弱磁降速的目标.调速是在功率较小的励磁回路进行,掌握便利,能耗小,调速的腻滑性也较高.2-2简述直流 PWM 变换器电路的根本构造.IGBT,电容,续流二极管,电念头.2-3直流 PWM 变换器输出电压的特点是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电念头体系比V-M体系可以或许获得更好的动态机能？直流PWM变换器-电念头体系比V-M体系开关频率高,电流轻易持续,谐波少,电念头损耗及发烧都较小;低速机能好,稳速精度高,调速规模宽;若与快速响应的电念头合营,则体系频带宽,动态响应快,动态抗扰才能强;电力电子开关器件工作在开关状况,导通损耗小,当开关频率适中时,开关损耗也不大,因而装配效力较高;直流电源采取不控整流时,电网功率因数比相控整流器高.2-5在直流脉宽调速体系中,当电念头停滞不动时, 电枢两头是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两头还有电压,因为在直流脉宽调速体系中,电念头电枢两头电压仅取决于直流.电路中无电流,因为电念头处已断开,构不成通路.2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何感化？假如二极管断路会产生什么效果？反并联二极管是续流感化.若没有反并联二极管,则IGBT的门极掌握电压为负时,无法完成续流,导致电念头电枢电压不近似为零.2-7直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好,因为太高的话可能消失电容还没充完电就IGBT关断了,达不到须要的输出电压.2-8泵升电压是如何产生的？对体系有何影响？若何克制？对滤波电容充电的成果造成直流侧电压升高.过高的泵升电压将超出电力电子器件的耐压限制值.拔取电容量较大且合适的电容.2-9在晶闸管整流器-电念头开环调速体系中,为什么转速随负载增长而降低？负载增长,负载转矩增大,电念头转速降低直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了,达到稳态.T-TL=J*dn/dt2-10静差率和调速规模有何干系？静差率和机械特点硬度是一回事吗？举个例子.不是一回事.静差率是用来权衡调速体系在负载变更下转速的稳固度的.机械特点硬度是用来权衡调速体系在负载变更下转速的降低的.是机械特点的斜率.如：变压调速体系在不合转速下的机械特点是互相平行的,机械特点硬度是一样的,但是静差率却不合,空载转速高的静差率小.2-11调速规模与静态速降和最小静差率之间有何干系？为什么必须同时提才有意义？若只斟酌一个量,其余两个量在一个量必定的情形下另一个量就会不知足请求.2-12 转速单闭环调速体系有哪些特色？转变给定电压可否转变电念头的转速？为什么？假如给定电压不变,调节转速反馈系数是否可以或许转变转速？为什么？假如测速发电机的励磁产生了变更,体系有无战胜这种干扰的才能？特色：减小转速降低,降低静差率,扩展调速规模.转变给定电压能转变电念头转速,因为转变给定电业会转变电压变更值,进而转变掌握电压,然后转变输出电压,最后转变转速.假如给定电压不变,调节转速反馈系数是可以或许转变转速,因为调节转速反馈系数会转变反馈电压,进而转变电压变更值,掌握电压,输出电压,最终转变转速.假如测速发电机的励磁产生了变更,会造成Ce的变更,会影响转速,被测速装配检测出来,再经由过程反馈掌握的感化,减小对稳态转速的影响.体系有战胜这种干扰的才能.2-13 为什么用积分掌握的调速体系是无静差的？在转速单闭环调速体系中,当积分调节器的输入误差电压△U=0 时,调节器的输出电压是若干？它决议于哪些身分？比例调节器的输出只取决于输入误差量的近况,而积分调节器的输出则包含了输入误差量的全体汗青.固然到稳态时,只要汗青上有过,其积分就有必定的数值,足以产生稳态运行所须要的掌握电压UC.2-14在无静差转速单闭环调速体系中,转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？为什么？受影响.因为无静差转速单闭环调速体系若给定电源产生偏移或者测速发电机精度受到影响会导致转速转变,进而反馈电压转变,使电压误差为零,所以转速的稳态精度会受影响.2-15在转速负反馈单闭环有静差调速体系中,当下列参数产生变更时体系是否有调节感化？为什么？（1）放大器的放大系数 Kp.（2）供电电网电压 Ud.（3）电枢电阻 Ra.（4）电念头励磁电流 If.（5）转速反馈系数α.（1）放大器的放大系数Kp产生变更时体系有调节感化,因为Kp产生变更时,掌握电压Uc就会转变,然后输出电压Ud0就会转变,转速转变,反馈电压随之转变,转变电压误差进一步伐节输出电压和转速达到调节感化.（2）供电电网电压 Ud产生变更时体系有调节感化,因为Ud产生变更时,会使Ks变更,进而转变输出电压和转速,反馈电压随之转变,转变电压误差进一步伐节输出电压和转速达到调节感化.（3）电枢电阻Ra产生变更时体系有调节感化,因为Ra产生变更时,会使电枢电路总电阻变更,使得转速转变,反馈电压随之转变,转变电压误差进一步伐节输出电压和转速达到调节感化.（4）电念头励磁电流 If产生变更时体系有调节感化,因为If产生变更时,使得Ce变更,转速转变,反馈电压随之转变,转变电压误差进一步伐节输出电压和转速达到调节感化.（5）转速反馈系数α产生变更时体系有调节感化,因为α产生变更时,使反馈电压转变,转变电压误差进一步伐节输出电压和转速达到调节感化.2-16（1）在转速负反馈单闭环有静差调速体系中,突减负载后又进入稳固运行状况,此时晶闸管整流装配的输出电压Ud较之负载变更前是增长.削减照样不变？（2）在无静差调速体系中,突加负载落后入稳态时转速n和整流装配的输出电压 Ud 是增长.削减照样不变？在转速负反馈单闭环有静差调速体系中,突减负载后又进入稳固运行状况,此时转速有所增大,反馈电压增大,电压误差减小,掌握电压减小,晶闸管整流装配的输出电压Ud较之负载变更前减小.在无静差调速体系中,突加负载后引起动态速降时,产生电压误差,掌握电压Uc从Uc1不竭上升,使电枢电压也由Ud1不竭上升,从而使转速n在降低到必定程度后又回升.达到新的稳态时,电压误差又恢复为零,但Uc已从Uc1上升到Uc2,使电枢电压由Ud1上升到Ud2,以战胜负载电流增长的压降.所以转速是不变的,输出电压Ud 是增长的.2-17 闭环调速体系有哪些根本特点？它能削减或清除转速稳态误差的本质是什么？根本特点：闭环,有反馈调节感化,减小速降,降低静差率,扩展调速规模.本质：闭环调速体系中参数变更时会影响到转速,都邑被测速装配检测出来,再经由过程反馈掌握的感化,减小它们对稳态转速的影响从而减小或清除转速稳态误差.第三章思虑题：3-1 在恒流起动进程中,电枢电流可否达到最大值 Idm？为什么？答：不克不及达到最大值,因为在恒流升速阶段,电流闭环调节的扰动是电念头的反电动势,它恰是一个线性渐增的斜坡扰动量,所以体系做不到无静差,而是Id 略低于Idm .3-2 因为机械原因,造成转轴堵逝世,剖析双闭环直流调速体系的工作状况.答：转轴堵逝世,则n=0,, 比较大,导致比较大, 也比较大,然后输出电压较大,最终可能导致电机烧坏.3-3 双闭环直流调速体系中,给定电压 Un*不变,增长转速负反馈系数α,体系稳固后转速反馈电压 Un 和现实转速 n 是增长.减小照样不变？答：反馈系数增长使得增大, 减小, 减小, 减小,输出电压减小,转速n减小,然后会有所减小,但是因为α增大了,总体照样增大的.3-4 双闭环直流调速体系调试时,碰到下列情形会消失什么现象？（1）电流反馈极性接反. （2）转速极性接反.答：（1）转速一向上升,ASR不会饱和,转速调节有静差.（2）转速上升时,电流不克不及保持恒值,有静差.3-5 某双闭环调速体系,ASR. 均采取 PI 调节器,ACR 调试中如何才干做到 Uim*=6V时,Idm=20A;如欲使 Un*=10V 时,n=1000rpm,应调什么参数？答：前者应调节,后者应调节.3-6 在转速.电流双闭环直流调速体系中,若要转变电念头的转速,应调节什么参数？转变转速调节器的放大倍数Kn行不成？转变电力电子变换器的放大倍数 Ks 行不成？转变转速反馈系数α行不成？若要转变电念头的堵转电流,应调节体系中的什么参数？答：转速n是由给定电压决议的,若要转变电念头转速,应调节给定电压.转变Kn和Ks不成.转变转速反馈系数α行.若要转变电念头的堵转电流,应调节或者.3-7 转速电流双闭环直流调速体系稳态运行时,两个调节器的输入误差电压和输出电压各是若干？为什么？答：均为零.因为双闭环调速体系在稳态工作中,当两个调节器都不饱和时,PI调节器工作在线性调节状况,感化是使输入误差电压在稳态时为零.各变量之间关系如下：3-8 在双闭环体系中,若速度调节器改为比例调节器,或电流调节器改为比例调节器,对体系的稳态机能影响若何？答：稳态运行时有静差,不克不及实现无静差.稳固机能没有比例积分调节器感化时好.3-9 从下述五个方面来比较转速电流双闭环直流调速体系和带电流截止负反馈环节的转速单闭环直流调速体系：（1）调速体系的静态特点. （2）动态限流机能. （3）起动的快速性. （4）抗负载扰动的机能. （5）抗电源电压摇动的机能.答：转速电流双闭环调速体系的静态特点,动态限流机能,起动的快速性,抗负载扰动的机能,抗电源电压摇动的机能均优于带电流截止负反馈环节的转速单闭环直流调速体系.3-10 依据速度调节器ASR.电流调节器ACR的感化,答复下面问题（设ASR.ACR均采取PI调节器）：（1）双闭环体系在稳固运行中,假如电流反馈旌旗灯号线断开,体系仍能正常工作吗？（2）双闭环体系在额定负载下稳固运行时,若电念头忽然掉磁,最终电念头会飞车吗？答：（1）体系仍能正常工作,但是假如有扰动的话,体系就不克不及稳固工作了.（2）电念头忽然掉磁,转子在原有转速下只能产生较小的感应电动势,直流电机转子电流急剧增长,可能飞车.第四章思虑题：4-1剖析直流脉宽调速体系的不成逆和可逆电路的差别.答：直流PWM调速体系的不成逆电路电流.转速不克不及够反向,直流PWM调速体系的可逆电路电流.转速能反向.4-2 晶闸管电路的逆变状况在可逆体系中的重要用处是什么？答：晶闸管电路处于逆变状况时,电念头处于反转制动状况,成为受重物拖动的发电机,将重物的位能转化成电能,经由过程晶闸管装配回馈给电网.4-3 V-M体系须要快速回馈制动时,为什么必须采取可逆线路.答：因为晶闸管的单领导电性,对于须要电流反向的直流电念头可逆体系,必须应用两组晶闸管整流装配反并联线路来实现可逆调速.快速回馈制动时,电流反向,所以须要采取可逆线路.4-4采取单组晶闸管装配供电的V-M体系,画出其在整流和逆变状况下的机械特点,并剖析该种机械特点合适于何种性质的负载.答：单组晶闸管装配供电的V-M体系整流和逆变状况下的机械特点合适于拖动起重机等位能性负载.因为当α>90°,Ud0为负,晶闸管装配本身不克不及输出电流,电机不克不及产生转矩晋升重物,只有靠重物本身的重量降低,迫使电机反转,产生反向的电动势-E.所以合适于位能性负载.4-5晶闸管可逆体系中的环流产生的原因是什么？有哪些克制的办法？答：原因：两组晶闸管整流装配同时工作时,便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流畅的短路电流.克制的办法：1. 清除直流平均环流可采取α=β合营掌握,采取α≥β能更靠得住地清除直流平均环流.2.克制瞬时脉动环流可在环流回路中串入电抗器（叫做环流电抗器,或称平衡电抗器）.4-6 试从电念头与电网的能量交换,机电能量转换关系及电念头工作状况和电念头电枢电流是否转变偏向等方面临本组逆变和反组回馈制动列表作一比较.答：本组逆变：大部分能量经由过程本组回馈电网.电念头正向电流衰减阶段,VF组工作,VF组是工作在整流状况.电念头电枢电流不转变偏向.反组回馈制动：电念头在恒减速前提下回馈制动,把属于机械能的动能转换成电能,个中大部分经由过程VR逆变回馈电网.电念头恒值电流制动阶段,VR组工作.电念头电枢电流转变偏向.4-7 试剖析合营掌握的有环流可逆体系正向制动进程中各阶段的能量转换关系,以及正.反组晶闸管所处的状况.答：在制动时,当发出旌旗灯号转变掌握角后,同时降低了ud0f和ud0r的幅值,一旦电机反电动势E>|ud0f|=|ud0r|,整流组电流将被截止,逆变组才真正投入逆变工作,使电机产生回馈制动,将电能经由过程逆变组回馈电网.当逆变组工作时,另一组也是在等待着整流,可称作处于“待整流状况”.即正组晶闸管处于整流状况,反组晶闸管处于逆变状况.4-8逻辑无环流体系从高速制动到低速时需经由几个象限？响应电念头与晶闸管状况若何？答：：逻辑无环流体系从高速制动到低速时需经由一,二两个象限.响应电念头与晶闸管状况：正组逆变状况：电念头正转减速,VF组晶闸督工作在逆变状况,电枢电流正向开端衰减至零;反组制动状况：电念头持续减速,VR组晶闸督工作在逆变状况,电枢电流由零升至反向最大并保持恒定.4-9从体系构成.功用.工作道理.特点等方面比较直流PWM可逆调速体系与晶闸管直流可逆调速体系的异同点.答：体系构成：直流PWM可逆调速体系：六个二极管构成的整流器,大电容滤波,桥式PWM变换器.晶闸管直流可逆调速体系：两组晶闸管整流装配反向并联.功用：直流PWM可逆调速体系：电流必定持续,可使电念头四象限运行晶闸管直流可逆调速体系：能灵巧地掌握电念头的起动,制动和升.降速.工作道理：直流PWM可逆调速体系：六个二极管构成的不成控整流器负责把电网供给的交换电整流成直流电,再经由PWM变换器调节直流电压,可以或许实现掌握电念头的正反转.制动进程时,晶闸管整流装配经由过程逆变工作状况,把电念头的动能回馈给电网,在直流PWM体系中,它是把动能变成电能回馈到直流侧,但因为整流器的单领导通性,电能不成能经由过程整流装配送回交换电网,只能向滤波电容充电,产生泵升电压,及经由过程Rb消费电能实现制动.晶闸管直流可逆调速体系：当正组晶闸管VF供电,能量从电网经由过程VF输入电念头,此时工作在第I象限的正组整流电动运行状况;当电机须要回馈制动时,反组晶闸管装配VR工作在逆变状况,此时为第II象限运行;假如电念头本来在第III象限反转运行,那么它是应用反组晶闸管VR实现整流电动运行,应用反组晶闸管VF实现逆变回馈制动.特点：直流PWM可逆调速体系： 1.电流必定持续;2.可使电念头四象限运行;3.电念头停滞时有微震电流,能清除静摩擦逝世区;4.低速安稳性好,体系的调速规模大;5.低速时,每个开关器件的驱动脉冲仍较宽,有利于包管器件的靠得住导通.晶闸管直流可逆调速体系：可四象限运行,电流不持续;实现了正组整流电动运行,,反组逆变回馈制动,反组整流电动运行,正组逆变回馈发电四种状况.习题4-1试剖析晋升机构在晋升重物和重物降低时,晶闸管.电念头工作状况及α角的掌握规模？答：晋升重物：α<90°,平均整流电压Ud0>E（E为电念头反电动势）,输出整流电流Id,电念头产生电磁转矩作电动运行,晋升重物,这时电能从交换电网经晶闸管装配传送给电念头,V-M体系运行于第Ⅰ象限.重物降低：α>90°,Ud0为负,晶闸管装配本身不克不及输出电流,电机不克不及产生转矩晋升重物,只有靠重物本身的重量降低,迫使电机反转,产生反向的电动势-E.4-2在合营掌握的有环流可逆体系中,为什么要掌握最小逆变角和最小整流角？体系中若何实现？答：原因：为了防止消失“逆变颠覆” ,必须形成最小逆变角βmin 呵护.实现：平日取αmin= βmin=30 °4-3何谓待逆变.本组逆变和它组逆变,并解释这三种状况各出如今何种场合下.答：待逆变：该组晶闸管装配在逆变角掌握劣等待工作,这时逆变组除环流外并未流过负载电流,也没有能量回馈给电网.本组逆变阶段：电念头正向电流衰减阶段,VF组工作;它组逆变阶段：电念头恒值电流制动阶段,VR组工作4-4 剖析合营掌握的有环流可逆体系反向起动和制动的进程,画出各参变量的动态波形,并解释在每个阶段中ASR和ACR各起什么感化,VF和VR遍地于什么状况.答：ASR 掌握转速设置双向输出限幅电路以限制最大起制动电流,ACR 掌握电流设置双向输出限幅电路以限制最小掌握角αmin 与最小逆变角βmin.反向起动时VF 处于整流状况,VR处于待逆变状况;制动时VF处于逆变状况,VR处于待整流状况.4-5逻辑掌握无环流可逆体系清除环流的动身点是什么？答：可逆体系中一组晶闸督工作时（不管是整流工作照样逆变工作）,用逻辑关系掌握使另一组处于完整封锁状况,完整断开环流的通路,确保两组晶闸管不合时工作.4-6 为什么逻辑无环流体系的切换进程比合营掌握的有环流可逆体系的切换进程长？这是由哪些身分造成的？答：原因：逻辑切换指令发出后其实不克不及立时履行,还需经由两段延不时光,以确保体系的靠得住工作.这就是封锁延时和凋谢延时.造成的身分：封锁延时和凋谢延时.4-7 无环流逻辑掌握器中为什么必须设置封锁延时和凋谢延时？延时过大或过小对体系有何影响？答：原因：因为主电流的现实波形是脉动的,假如脉动的主电流瞬时低于I0就立刻发出零电流数字旌旗灯号,现实上电流仍在持续地变更,忽然封锁触发脉冲将产生逆变颠覆. 在检测到零电流旌旗灯号后等待一段时光,若仍不见主电流再超出I0 ,解释电流确已终止,再封锁本组脉冲.封锁延时tabl 大约须要半个到一个脉波的时光.在封锁触发脉冲后,已导通的晶闸管要过一段时光后才干关断,再过一段时光才干恢复阻断才能.假如在此以前就凋谢它组脉冲,仍有可能造成两组晶闸管同时导通,产生环流.凋谢延不时光 tdt ,一般应大于一个波头的时光4-8 弱磁与调压合营掌握体系空载起动到额定转速以上,主电路电流和励磁电流的变更纪律是什么？答：当进步Un,转速升到额定转速nN以上时,将依据感应电动势不变（E=EN）的原则,慢慢减小励磁电流给定U*if,在励磁电流闭环掌握感化下,励磁电流If<IfN,气隙磁通Φ小于额定磁通ΦN,电念头工作在弱磁状况,实现基速以上的调速.第五章思虑题：5-1 对于恒转矩负载,为什么调压调速的调速规模不大？电念头机械特点越软,调速规模越大吗？答：对于恒转矩负载,通俗笼型异步电念头降压调速时的稳固工作规模为0<S<Sm 所以调速规模不大.电念头机械特点越软,调速规模不变,因为Sm不变.5-2 异步电念头变频调速时,为何要电压调和掌握？在全部调速规模内,保持电压恒定是否可行？为安在基频以下时,采取恒压频比掌握,而在基频以上保管电压恒定？答：当异步电念头在基频以下运行时,假如磁通太弱,没有充分应用电念头的铁心,是一种糟蹋;假如磁通,又会使铁心饱和,从而导致过大的励磁电流,轻微时还会因绕组过热而破坏电念头.由此可见,最好是保持每极磁通量为额定值不变.当频率从额定值向下调节时,必须同时降低Eg即在基频以下应采取电动势频率比为恒值的掌握方法.然而,异步电念头绕组中的电动势是难以直接检测与掌握的.当电动势值较高时,可疏忽定子电阻和漏感压降,在全部调速规模内,保持电压恒定是不成行的.在基频以上调速时,频率从额定值向上升高,受到电念头绝缘耐压和磁路饱和的限制,定子电压不克不及随之升高,最多只能保持额定电压不变,这将导致磁通与频率成反比地降低,使得异步电念头工作在弱磁状况.5-3 异步电念头变频调速时,基频以下和基频以上分离属于恒功率照样恒转矩调速方法？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方法,是否指输出功率或转矩恒定？若不是,那么恒功率或恒转矩调速毕竟是指什么？答：在基频以下,因为磁通恒定,许可输出转矩也恒定,属于“恒转矩调速”方法;在基频以上,转速升高时磁通减小,许可输出转矩也随之降低,输出功率根本不变,属于“近似的恒功率调速”方法.5-4基频以下调速可所以恒压频比掌握.恒定子磁通.恒气隙磁通和恒转子磁通的掌握方法,从机械特点和体系实现两个方面剖析与比较四种掌握办法的优缺陷.答：恒压频比掌握：恒压频比掌握最轻易实现,它的变频机械特点根本上是平行下移,硬度也较好,可以或许知足一般的调速请求,低速时需恰当进步定子电压,以近似抵偿定子阻抗压降.在对于雷同的电磁转矩,角频率越大,速降低越大,机械特点越软,与直流电念头弱。
(完整版)运动控制系统思考题参考答案(_阮毅_陈伯时)(7)
过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值。
选取电容量较大且合适的电容。
2-9在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？
负载增加，负载转矩增大，电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了，达到稳态。T-TL=J*dn/dt
2-10静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。
2-13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△U=0时，调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？
比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。虽然到稳态时，只要历史上有过，其积分就有一定的数值，足以产生稳态运行所需要的控制电压UC。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？
电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？
（2）供电电网电压Ud发生变化时系统有调节作用，因为Ud发生变化时，会使Ks变化，进而改变输出电压和转速，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
（3）电枢电阻Ra发生变化时系统有调节作用，因为Ra发生变化时，会使电枢电路总电阻变化，使得转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
第二章
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
1.电枢回路串电阻调速
运动控制系统思考题参考答案
运动控制系统思考题参考答案第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
运动控制系统第四版思考题答案
电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
运动控制系统_课后习题答案
运动控制系统 课后习题答案2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围max minD n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3)(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8uU V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
运动控制系统思考题参考答案
过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值。
选取电容量较大且合适的电容。
2-9在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？
负载增加，负载转矩增大，电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了，达到稳态。T-TL=J*dn/dt
2-10静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。
2-14在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？为什么？
受影响。因为无静差转速单闭环调速系统若给定电源发生偏移或者测速发电机精度受到影响会导致转速改变，进而反馈电压改变，使电压偏差为零，所以转速的稳态精度会受影响。
2-15在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时系统是否有调节作用？为什么？
反并联二极管是续流作用。若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM变换器的开关频率是否越高越好？为什么？
不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
2-8泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？
改变给定电压能改变电动机转速，因为改变给定电业会改变电压变化值，进而改变控制电压，然后改变输出电压，最后改变转速。
如果给定电压不变，调节转速反馈系数是能够改变转速，因为调节转速反馈系数会改变反馈电压，进而改变电压变化值，控制电压，输出电压，最终改变转速。
如果测速发电机的励磁发生了变化，会造成Ce的变化，会影响转速，被测速装置检测出来，再通过反馈控制的作用，减小对稳态转速的影响。系统有克服这种干扰的能力。
最新运动控制系课后习题答案
直流调速系统第一章思考题与习题S1.1．直流电动机有几种调速方法，其机械特性有何差别？ 答：直流电动机转速和其他参量之间的稳态关系为a ae U RI n C Φ-=考虑到他励直流电动机电枢电流与电磁转矩e T 的关系e T a T C I Φ=，可以将其机械特性写成如下形式：0e n n T β=-式中0a e /n U C Φ=称作理想空载转速，2e T /R C C βΦ=为机械特性的斜率。
由上式可知，有以下三种调节直流电动机转速的方法： 1）改变电枢回路电阻R （图1-2）。
R 1<R 2n n 0OT eR aR a +R 1 R a +R 2固有人为图1-2 改变电枢电阻的人为机械特性2）减弱励磁磁通Φ（图1-3）。
3）调节电枢供电电压a U （图1-4）。
Φ1 ΦNn n 01 n 0OT e图1-3 改变磁通的人为机械特性OT enU aN U a1 U a2: :图1-4 调压调速的机械特性比较三种调速方法可知，改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，实现一定范围内的弱磁升速；调节电枢供电电压的方式既能连续平滑调速，又有较大的调速范围，且机械特性也很硬。
因此，直流调速系统往往以变压调速为主，仅在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
S1.2．有哪些转速检测方法？如何获得数字转速信号？答：常用的转速检测传感器有测速发电机、旋转编码器等。
测速发电机输出的是转速的模拟量信号；旋转编码器则为数字测速装置。
转速检测传感器输出的模拟信号先经过信号调节器，进行放大、电平转换、滤波、阻抗匹配、调制和解调等信号处理过程，然后进行A/D 转换，实现模拟信号到数字信号的转换，包括离散化和数字化。
离散化是以一定的采样频率s f 对模拟信号进行采样，即在固定的时间间隔s 1/t f ∆=上取信号值。
数字化是将所取得信号值进行数字量化，用一组数码来逼近离散的模拟信号的幅值，逼近程度由A/D 芯片的位数来决定。
运动控制系统思考题课后习题答案完整版 (1)
思考题答案1.1直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。
1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值； b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。
从而影响了电机的输出特性。
答：直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流PWM变换器的时间常数Ts 等于其IGBT控制脉冲周期（1/fc），晶闸管整流装置的时间常数Ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc通常为kHz级，而f通常为工频（50或60Hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流PWM变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
1.4简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
1.5答：不会1.7静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。
静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。
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第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
2-8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。
泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。
应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。
2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。
故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。
2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。
答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。
静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。
2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。
因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许）的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下，允许的最小转差率又大得不能满足要求。
因此必须同时提才有意义。
2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？（已验证）答：转速单闭环调速系统增加了转速反馈环节（由转速检测装置和电压放大器构成），可获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而保证在一定静差率下，能够提高调速范围。
改变给定电压能改变电动机转速。
因为改变给定电压则改变实际转速反馈电压与给定电压的偏差，从而改变电力电子变换器的输出电压，即改变电动机的电枢电压，改变了转速。
调节转速反馈系数而不改变给定电压能改变转速。
因为改变转速反馈系数则改变实际转速反馈电压，而给定电压不变，则电压偏差改变，从而电力电子变换器输出电压改变，即电动机电枢电压改变，转速改变。
若测速发电机励磁发生变化，则反馈电压发生变化，当给定电压一定时，则电压偏差发生变化，从而转速改变。
故系统无克服测速发电机励磁发生变化干扰的能力。
2-13 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△U=0 时，调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？答：因为积分调节器能在电压偏差为零时仍有稳定的控制电压输出，从而克服了比例调节器必须要存在电压偏差才有控制电压输出这一比例控制的调速系统存在静差的根本原因。
当积分调节器的输入偏差电压为零时，调节器输出电压应为一个恒定的积分终值。
它取决于输入偏差量在积分时间内的积累，以及积分调节器的限幅值。
2-14 在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？为什么？答：仍然受影响。
因为无静差转速单闭环调速系统只是实现了稳态误差为零，因此若给点电源发生偏移，或者测速发电机精度受到影响而使反馈电压发生改变，系统仍会认为是给定或转速发生改变，从而改变转速，以达到电压偏差为零。
2-15 在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数发生变化时系统是否有调节作用？为什么？（已验证）（1）放大器的放大系数 Kp。
（2）供电电网电压 Ud。
（3）电枢电阻 Ra。
（4）电动机励磁电流 If。
（5）转速反馈系数α。
答：（1）有。
假设 Kp 减小，则控制电压减小，则电力电子变换器输出减小，则电动机转速下降；而电动机转速下降，则反馈电压减小，则偏差电压增大，则控制电压增大，则转速上升。
（2）有。
不解释。
（3）有。
不解释。
（4）有。
不解释。
（5）没有。
不解释。
2-16 在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压 Ud 较之负载变化前是增加、减少还是不变？在无静差调速系统中，突加负载后进入稳态时转速 n 和整流装置的输出电压 Ud 是增加、减少还是不变？（已验证）答：（1）Ud 减小。
因负载减小，转速上升，反馈电压增加，给定电压一定，偏差电压减小，控制电压减小，故输出电压减小。
（2）n 不变，Ud 增加。
转速负反馈调速系统转速仅取决于给定电压，故不变；略。
一、可以作为填空题或简答题的2-1 简述直流电动机的调速方法。
答：直流调速系统常以（调压调速）为主，必要时辅以（弱磁调速），以（扩大调速范围），实现（额定转速以上调速）。
2-2 直流调压调速主要方案有（G-M 调速系统，V-M 调速系统，直流 PWM 调速系统）。
2-3 V-M 调速系统的电流脉动和断续是如何形成的？如何抑制电流脉动？11-12 答：整流器输出电压大于反电动势时，电感储能，电流上升，整流器输出电压小于反电动势时，电感放能，电流下降。
整流器输出电压为脉动电压，时而大于反电动势时而小于，从而导致了电流脉动。
当电感较小或电动机轻载时，电流上升阶段电感储能不够大，从而导致当电流下降时，电感已放能完毕、电流已衰减至零，而下一个相却尚未触发，于是形成电流断续。
2-4 看 P14 图简述 V-M 调速系统的最大失控时间。
14 答：t1 时刻某一对晶闸管被触发导通，触发延迟角为α1，在 t2>t1 时刻，控制电压发生变化，但此时晶闸管已导通，故控制电压的变化对它已不起作用，只有等到下一个自然换向点 t3 时刻到来时，控制电压才能将正在承受正电压的另一对晶闸管在触发延迟角α2 后导通。
t3-t2 即为失控时间，最大失控时间即为考虑 t2=t1 时的失控时间。
2-5 简述 V-M 调速系统存在的问题。
16 答：整流器晶闸管的单向导电性导致的电动机的不可逆行性。
整流器晶闸管对过电压过电流的敏感性导致的电动机的运行不可靠性。
整流器晶闸管基于对其门极的移相触发控制的可控性导致的低功率因数性。
2-6 简述不可逆 PWM 变换器（无制动电流通路与有制动电流通路）各个工作状态下的导通器件和电流通路。
17-18 2-7 调速时一般以电动机的（额定转速）作为最高转速。
2-8 （调速范围）和（静差率）合称调速系统的（稳态性能指标）。
2-8 一个调速系统的调速范围，是指（在最低转速时还能满足所需静差率的转速可调范围）。
2-9 简述转速反馈控制的直流调速系统的静特性本质。
答：在闭环系统中，每增加（或减少）一点负载，就相应地提高（或降低）一点电枢电压，使电动机在新的机械特性下工作。
因此闭环系统的静特性本质上就是无数开环机械特性上各取一个相应的工作点连接而成的。
2-10 简述比例反馈控制的规律。
答：比例控制的反馈控制系统是（被调量有静差）的控制系统；反馈控制系统的作用是（抵抗前向通道的扰动，服从给定）；反馈系统的精度依赖于（给定和反馈检测的精度）。
2-11 简述积分控制规律答：积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。
2-12 比例调节器和积分调节器有何不同？答：比例调节器的输出只取决于（输入偏差的现状），而积分调节器的输出则包含了（输入偏差量的全部历史）2-13 简述比例积分控制规律。
答：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）。
2-14 微机控制的调速系统有什么特点？答：（信号离散化，信息数字化）。
2-15 旋转编码器分为哪几种？各有什么特点？答：绝对式编码器：常用语检测转角信号，若需要转速信号，应对转角微分。
增量式编码器：可直接检测转速信号。
2-16 数字测速方法有哪些精度指标？答：（分辨率，测速误差率）。
2-17 采用旋转编码器的数字测速方法有（M，T，M/T）。
高低全2-18 为什么积分需限幅？答：若没有积分限幅，积分项可能很大，将产生较大的退饱和超调。
2-19 简述带电流截止负反馈环节转速反馈调速系统机械特性的特点。
答：电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 KpKsR，导致当 Id=Idcr 时，机械特性急剧下垂；比较电压 Ucom 与给定电压 Un* 作用一致，相当于把理想空载转速提高到 n0`=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(1+K))。
二、公式和特性1. 整流电压平均值： Ud0=(m/π)Umsin(m/π)cosα（ Um/m_ 单相全波 / 三相半波 / 三相全波 _√2U2/√2U2/√6U2/2/3/6）2.V-M 调速系统机械特性方程：n=(Ud0-IdR)/Ce3.晶闸管整流器最大失控时间：Tsmax=1/mf4.调速范围定义式：D=nmax/nmin5.静差率定义式：s=△n/n6.闭环静特性与开环静特性： ncl=(Ud0cl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K))nop=(Ud0op-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce7.调速范围，静差率和额定速降之间的关系式（开环和闭环）：D_=(nN/△n_)(s/(1-s))（△ncl= △nop/(1+K)） 8.转速反馈控制直流调速系统的 K 定义式及表达式：K=KpKsα/Ce 9.临界开环放大倍数 Kcr=(Tm(Tl+Ts)+Ts^2)/(TlTs)<K（Tl=L/R |Tm=((GD^2)R)/(375CeCm)） 10.各种数字测速方法其分辨率和测速误差率表达式：nM=(60M1)/(ZTc) | QM=60/(ZTc) | δM=1/M1 | nT=(60f0)/(ZM2) | QT=(Zn^2)/(60f0-Zn) | δT=1/(M2-1) | nMT=(60f0M1)/(ZM2)=nT?M1 | QMT=60/(ZTc)=QM | δMT=｛低速—>δT | 高速—>δM | 11.连续式 PI 算式：?u(t)=Kpe(t)+(1/τ)∫(0_t)e(t)dt 12.位置式 PI 算式：u(k)=Kpe(k)+(Tsam/τ)∑(i=0_k)e(i) 13.增量式 PI 算式：△u(k)=u(k)-u(k-1)=Kp(e(k)-e(k-1))+(Tsam/τ)e(k)1.V-M 调速-系统原理图：2.（无制动和有制动）直流 PWM 变换器-电动机-电路原理图：3.转速负反馈直流调速系统-系统原理图：4.转速负反馈直流调速系统-静态结构图：5.转速负反馈直流调速系统-动态结构图：6.带电流截止负反馈的闭环直流调速系统-静态结构图： 1.有制动电流通路的不可逆 PWM 变换器-直流电动机系统各工作状态下的电压和电流波形： 2.带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统-静特性：第3章三、思考题3-1 在恒流起动过程中，电枢电流能否达到最大值 Idm？为什么？答：不能。