机电控制技术考试试卷及答案解析

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机电控制技术试题一及答案

机电控制技术试题一及答案

机电控制技术试题一及答案一、填空题(每题2分,共10分)1.可编程控制器是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物。

2.接触器主要是由电磁机构、触头机构和灭弧装置组成。

3.电气控制系统图一般有三种:电气原理图(电路图)、电气接线图、电器元件布置图。

4.阅读电气原理图的方法有三种:查线读图法、逻辑分析法、过程图示法。

5.实现电动机降压启动的控制线路有:定子串电阻降压启动的控制线路、自耦变压器降压启动的控制线路、星型三角形降压启动的控制线路。

二、简答题(每小题5分,共20分)1.PLC有那些基本编程元件?答:输入继电器,输出继电器,辅助继电器,移位寄存器,特殊功能辅助继电器,定时器,记数器,状态器,等。

(F1系列)或者:输入映像寄存器,输出映像寄存器,变量存储器,内部标志位,特殊标志位,计时器,计数器,模拟量输入寄存器,模拟量输出寄存器,累加器,高速计数器,特殊标志位,等。

(S7 200系列)2.列举可编程控制器可能应用的场合,并说明理由。

答:随着PLC的成本的下降和功能大大增强,在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等各行业。

因为PLC提供一定类型的硬件,可以与现场的各种信号相连,PLC提供编程软件,用户可以根据自己的工艺编制出自己的程序。

3.STL指令与LD指令有什么区别?请举例说明。

答:STL是步进开始指令。

步进开始指令只能和状态元件配合使用,表示状态元件的常开触点与主母线相连。

然后,在副母线上直接连接线圈或通过触点驱动线圈。

与STL相连的起始触点要使用LD、LDI指令。

LD常开触点逻辑运算起始指令,操作元件X、Y、M、S、T、C程序号为1。

4.什么是低压电器? 常用的低压电器有哪些?答:工作在交流电压1200V 或直流电压1500V 以下的电器属于低压电器(3分); 常用的低压电器有接触器,继电器,空气开关,行程开关,按纽,等等.(2分)三、(三菱FX 系列)梯形图与指令语句表的转换(每小题10分,共20分)。

机电控制技术试题(含答案)

机电控制技术试题(含答案)

机电控制技术试题一.填空(20分,每空1分)),(),(),(),()。

2.执行器包括以(),()和()等作为动力源的各种元器件及装置。

3.()年美国制造出第一台PLC。

4.PSY三相异步电动机()H Z具有恒转矩功能,()H Z具有恒功率功能。

5.EIC常被称为(),(),()一体化。

6.FCS是一种()的,()的,()的分布式控制系统。

7.现代生产的三大类型是()型制造工业,()型流程工二.简答(20分,每题5分)?2.机电控制系统的设计方法。

3.远传差压变送器的组成。

4.MM440型变频器的主要特点。

三.简答(10分,每题5分)?2.PLC的特点是什么?四.画图。

(20分,每题5分)2.前馈—后馈控制系统框图。

3.画出张力控制器机构示意图。

4.画出编码器与PLC的接口电路。

五.回答(20分每题10分)? 2.写出三相永磁同步电动机的数学模型。

六.日本OMRON公司的C200HGK可编程控制器的主要组成有哪些?(10分)机电控制技术答案一.填空(20分,每空1分)1.传感器动力装置计算机机械装置执行器2.电气压油压3.19694.1—50 50—2005.电控仪控计算机6.开放具可操作彻底分散7.离散连续混合二.简答(20分,每题10分)1.(1.)开放性和可互操作性(2.)彻底的分散性(3.)低成本2.(1.)取代设计法(2.)组件设计法(3.)系统整体设计法三.简答(20分,每题10分)1.(1.)可以直接读出角度坐标的绝对值(2.)没有积累误差(3.)掉电后位置数据能够保留,具有记忆功能(4)允许的最高转速比增量式编码器高(5)通过提高码道数,可提高读数精度和分辨率(6)零点固定(7)输出二进制数与轴角位置具有一一对应关系(8)码道数为n,则码盘上的等分数为2n2.(1.)模块化结构利于系统组态(2.)面向使用者的梯形图语言编程(3.)模块的独立性(4)模块的智能化(5)运行可靠(6)技术的创新3.远传差压变送器由远传密封装置,毛细管,检测部分,转换部分等组成。

机电控制技术试卷及答案

机电控制技术试卷及答案

机电控制技术试卷一、单项选择题(本大题共10 小题,每小题1 分,共10 分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,把你所选的选项前的字母填在题后的括号。

)1. 吊车在匀速提升重物时,对电机而言,其负载的机械特性属于()A. 恒功率B. 直线型C. 恒转矩D. 离心机型2. 下列不属于控制系统的性能指标有:()A.时域性能指标 B.频域性能指标C.空间性能指标 D.综合性能指标3. 下面四个电力电子器件中,属于全控型电力电子器件的是()A.二极管B.单向晶闸管C.双向晶闸管D.IGBT4. 单相全波整流电路存在有源逆变的若干基本条件中,不包括()A. 必须是全控桥B. 负载必须具有较大感性C. 控制角α>90°D. 必须有续流二极管5. 直流调速系统中用以补偿电枢电阻压降引起的转速波动的环节是()A. 电压负反馈B. 电流正反馈C. 电流截止负反馈D. 电压微分负反馈6. 普通三相异步电动机作为变频电机使用,则不宜在很低转速长期运行,因为()A. 发热量大,散热条件差B. 伴随额定电压下降,输出功率低C. 异步电机在低速时功率因数低D. 最大转矩降低,易堵转7. 电机的反馈制动是指()A. 通过测速发电机的反馈信号,控制好制动速度B. 通过速度继电器的反馈作用,在电机速度接近零时恰好撤消制动力矩C. 电机速度降低的过程中,电机绕组中有电能反馈到电源D. 电机制动时,动能转变为电能消耗在外部电阻上8. 下列不属于干扰的作用方式的是()A. 串模干扰B. 共模干扰C. 长线传输干扰D. 短线传输干扰9. 下列属于屏蔽形式的是()A. 微波屏蔽B. 电磁屏蔽C. 静电屏蔽D. 低频率屏蔽10. 下列不是常见滤波形式的是()A. RC型B. RL型C. LC型D. 双T型二、名词解释(本大题共6小题,每小题3分,共18分。

)1.自动控制系统 2. 偏差信号 3. 信号调理 4. 共模干扰5. 数控机床6. 顺序控制三、填空题(本大题共6个小题,共20个空,每空0.5分,共10分。

机电系统控制试题及答案

机电系统控制试题及答案

机电系统控制试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 机电系统中的执行器通常指的是什么?A. 传感器B. 控制器C. 执行机构D. 反馈装置答案:C2. 伺服系统通常用于实现哪种控制?A. 开环控制B. 闭环控制C. 线性控制D. 非线性控制答案:B3. 下列哪个不是机电系统控制中的常见干扰?A. 温度变化B. 湿度变化C. 重力D. 人为操作答案:C4. 以下哪种传感器不适合用于测量位移?A. 电位计B. 光电传感器C. 霍尔传感器D. 压力传感器答案:D5. 以下哪个不是PID控制器的组成部分?A. 比例(P)B. 积分(I)C. 微分(D)D. 增益(G)答案:D6. 伺服电机的控制方式通常包括哪两种?A. 电压控制和电流控制B. 速度控制和位置控制C. 电流控制和位置控制D. 电压控制和位置控制答案:B7. 以下哪种控制算法不适用于非线性系统?A. 线性控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 滑模控制答案:A8. 在机电系统中,以下哪种类型的传感器通常用于测量力?A. 应变片B. 光电传感器C. 温度传感器D. 压力传感器答案:A9. 以下哪种控制器不能实现自适应控制?A. PID控制器B. 模糊控制器C. 神经网络控制器D. 滑模控制器答案:A10. 以下哪种不是机电系统控制中的常见执行机构?A. 电机B. 气缸C. 电磁阀D. 传感器答案:D二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 以下哪些是机电系统控制中常用的传感器类型?A. 位移传感器B. 速度传感器C. 温度传感器D. 压力传感器答案:ABCD2. 以下哪些是机电系统控制中常用的执行器类型?A. 直流电机B. 步进电机C. 伺服电机D. 液压缸答案:ABCD3. 以下哪些是机电系统控制中常用的控制方法?A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 自适应控制答案:ABCD4. 以下哪些因素会影响伺服系统的稳定性?A. 控制器参数B. 系统负载C. 电源电压D. 环境温度答案:ABCD5. 以下哪些是机电系统控制中常用的反馈形式?A. 电压反馈B. 电流反馈C. 位置反馈D. 速度反馈答案:CD三、简答题(每题5分,共20分)1. 简述PID控制器的工作原理。

机电与控制知识试题答案

机电与控制知识试题答案

机电与控制知识试题答案一、选择题1. 电动机的额定功率是指在额定条件下,电动机能够长期连续运行的最大功率。

请问以下哪个选项是电动机额定功率的正确单位?A. 牛顿米B. 焦耳C. 瓦特D. 伏安答案:C2. 在直流电动机中,换向器的作用是什么?A. 改变电流的方向B. 调整电动机的速度C. 限制电流的大小D. 保护电动机免受过载答案:A3. 以下哪种控制方法不属于常见的电机控制策略?A. 变频控制B. 直接启动控制C. 电流限制控制D. 温度补偿控制答案:D4. 在PLC编程中,LD指令表示的是什么操作?A. 装载B. 数据传送C. 逻辑与D. 数据比较答案:C5. 以下哪个传感器不适用于测量电机的转速?A. 霍尔效应传感器B. 光电传感器C. 压力传感器D. 磁电传感器答案:C二、填空题1. 交流电动机的转速与电源频率和极数有关,转速计算公式为:________未给出具体数值,需要根据实际情况填写。

2. 电机的星-三角启动法适用于降低________电动机的启动电流。

3. 在PLC控制系统中,________指令用于停止程序的执行。

4. 电机的绝缘等级表示其能够承受的最高温度,常见的绝缘等级有B 级、F级和H级,其中H级可以承受的温度最高。

5. 闭环控制系统相较于开环控制系统,其优点在于具有________能力,能够对系统误差进行自动校正。

答案:1. 转速 = (60 × 电源频率) / (极对数)2. 星-三角启动法适用于降低鼠笼型电动机的启动电流。

3. 在PLC控制系统中,STOP指令用于停止程序的执行。

4. 电机的绝缘等级表示其能够承受的最高温度,常见的绝缘等级有B 级、F级和H级,其中H级可以承受的最高温度为180℃。

5. 闭环控制系统相较于开环控制系统,其优点在于具有反馈调节能力,能够对系统误差进行自动校正。

三、简答题1. 请简述步进电动机的工作原理及其应用场景。

答:步进电动机是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的电动机。

机电控制考试题及答案

机电控制考试题及答案

机电控制考试题及答案一、选择题1. 机电控制系统中,PLC的全称是什么?A. Programmable Logic ControllerB. Power Line CommunicationC. Personal Learning CenterD. Product Life Cycle答案:A2. 伺服电机与步进电机相比,具有哪些优势?A. 价格更低B. 精度更高C. 体积更小D. 维护更简单答案:B3. 以下哪个不是传感器的类型?A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光敏传感器D. 电流传感器答案:D(电流传感器是传感器的一种,但题目中未明确指出电流传感器的类型)4. 什么是闭环控制系统?A. 只有一个反馈环节的系统B. 没有反馈环节的系统C. 有多个反馈环节的系统D. 有反馈环节,但反馈信号不参与控制的系统答案:A5. 在机电控制系统中,以下哪个不是执行元件?A. 电机B. 液压缸C. 传感器D. 气动元件答案:C二、简答题1. 简述机电控制系统的基本组成。

答案:机电控制系统通常由传感器、控制器、执行器和反馈环节组成。

传感器用于检测系统状态,控制器根据检测到的信息进行处理并发出指令,执行器根据指令执行相应的动作,而反馈环节则将执行结果反馈给控制器,形成闭环控制。

2. 描述伺服系统和步进系统的工作原理。

答案:伺服系统通过接收控制器的指令信号,控制电机的转速和方向,实现精确的位置控制。

步进系统则通过脉冲信号控制电机的步进角,通过步数的累加实现位置控制,但精度和响应速度通常不如伺服系统。

三、计算题1. 已知一个直流电机的额定功率为1kW,额定电压为220V,求其额定电流。

答案:根据功率公式 P = V * I,可得 I = P / V = 1000W / 220V ≈ 4.55A。

2. 如果一个伺服电机的控制精度为0.01mm,其控制周期为1ms,求该电机在一分钟内能移动的最大距离。

答案:一分钟内伺服电机的控制周期数为 60秒 * 1000ms/秒 = 60000个周期。

2021年国家开放大学《机电控制与可编程序控制器技术》形考任务(1-5)试题及答案解析

2021年国家开放大学《机电控制与可编程序控制器技术》形考任务(1-5)试题及答案解析

2021年国家开放大学《机电控制与可编程序控制器技术》形考任务(1-5)试题及答案解析形考任务一(红色标注为正确答案)一、填空题(每题0.2分,共1.2分)题目1正确获得0.20分中的0.20分标记题目题干可编程序控制器通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各类型的机械或生产过程。

题目2正确获得0.20分中的0.20分标记题目题干熔断器主要防止电路的过载或短路保护元件。

题目3正确获得0.20分中的0.20分标记题目题干电磁式接触器主要由电磁机构、触头系统和灭弧装置和其它部分组成。

题目4正确获得0.20分中的0.20分标记题目题干触点系统分为主触点和辅助触点,分别用来直接接通和断开交流主电路和控制电路。

题目5正确获得0.20分中的0.20分标记题目题干热继电器是利用电流流过发热元件产生热量来使检测元件弯曲,进而推动机构动作的一种保护电器,主要被用作电动机的长期保护。

题目6部分正确获得0.20分中的0.10分标记题目题干分闸时应先断开负荷开关正确获得1.00分中的1.00分,再断开隔离开关;合闸时应先合隔离开关,后合负荷开关。

如果违反操作规程,会造成隔离开关刀口弧光短路甚至更严重的事故。

标记题目信息文本二、判断题(每题0.44分,共8.8分)题目7正确获得0.44分中的0.44分标记题目题干PLC从早期开关量的输入、输出,模拟量的输入、输出,已经发展到能够完成复杂控制功能、通信联网功能的各种控制单元。

选择一项:对错题目8正确获得0.44分中的0.44分标记题目题干PLC是专门用来完成逻辑运算的控制器。

选择一项:对错题目9正确获得0.44分中的0.44分标记题目题干PLC具有监控和自诊断能力,若发生故障或异常,可及时判断故障原因,并排除故障。

选择一项:对错题目10正确获得0.44分中的0.44分标记题目题干由于PLC的可靠性和抗干扰能力较差,所以不能在恶劣的工业环境中应用。

选择一项:对错题目11正确获得0.44分中的0.44分标记题目题干在工业自动化领域,PLC,DCS与IPC技术正在趋于融合。

机电控制技术考试试题

机电控制技术考试试题

机电控制技术考试试题机电控制技术考试试题机电控制技术是现代工业领域中非常重要的一门学科,它涉及到机械、电气、电子等多个领域的知识。

在机电控制技术考试中,通常会涉及到各种各样的试题,下面我们就来看一些典型的试题。

一、选择题1. 下列哪个元件是一种主动元件?A. 电感器B. 电容器C. 电阻器D. 晶体管2. 在电路中,电流的单位是什么?A. 安培B. 伏特C. 瓦特D. 欧姆3. 在自动控制系统中,下列哪个元件常用于信号的放大和调节?A. 电容器B. 电阻器C. 变压器D. 运算放大器二、填空题1. 电阻的单位是______。

2. 电感的单位是______。

3. 电容的单位是______。

三、简答题1. 请简要说明什么是反馈控制系统?反馈控制系统是指通过对输出信号进行测量,并将测量结果与期望值进行比较,然后根据比较结果对输入信号进行调节的一种控制方式。

通过反馈控制系统,可以实现对系统的稳定性、精度和鲁棒性的控制。

2. 请简要说明什么是PLC?PLC全称可编程逻辑控制器,是一种专门用于工业自动化控制的电子设备。

它通过编程来控制机械设备的运行,可以实现对工业过程的自动化控制和监控。

3. 请简要说明什么是传感器?传感器是一种能够感知和测量某种物理量或化学量的装置。

它可以将感知到的信号转换为电信号,然后通过电路进行处理和控制。

四、计算题1. 一个电阻为100欧姆的电路中通过的电流为5安培,求该电路的电压是多少?2. 一个电感为10毫亨的电路中通过的电流为2安培,求该电路的电压是多少?3. 一个电容为100微法的电路中通过的电流为1安培,求该电路的电压是多少?五、综合题某工厂的生产线上有一个机械装置,需要通过PLC控制来实现自动化生产。

这个机械装置需要根据输入的信号来控制电动机的运行,同时需要监测温度和压力等参数,并在超过设定值时发出警报。

请设计一个简单的控制系统,实现对该机械装置的控制和监测。

以上是一些典型的机电控制技术考试试题,通过对这些试题的学习和掌握,可以更好地理解和应用机电控制技术。

完整版电机与电气控制技术试题库和答案

完整版电机与电气控制技术试题库和答案
主电路是(
)电流通过的电 路。
辅助电路是(小
)电流通过的电 路。
主电路标号一般由(
文字和数字
)组 成O O O
直流电源用(
水平)线画出
电气原理图按通过电流的大小分为(主电路
原理图中的各电器元件只画出其(导电 )部
件。。
原理图中的各电器触点按(没有外力作用或未通电的原始状态 )画
出O O O O
原理图中线路连接点用(黑点 )标
16、继电器:(C)
继电器是一种控制元件,利用各种物理量的变化,将电量或非电量信号转化为电磁力(有触头式)或
使输出状态发生阶跃变化(无触头式)
17、 热继电器:(C)
是利用电流的热效应原理来工作的保护电器。
18、 交流继电器:(C)
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吸引线圈电流为交流的继电器。
电机与电气控制技术试题库及答案
一、名词解释:(每题5分)
1、 低压电器:(B)
是指在交流额定电压1200V,直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节 作用的 电器。
2、 主令电器:(B)
自动控制系统中用于发送控制指令的电器。
3、 熔断器:(B)
是一种简单的短路或严重过载保护电器,其主体是低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体。
、电气控制系统
电气控制系统是由电气控制元器件按一定要求连接而成
、变极调速:(A)
异步电动机调速中,改变定子极对数的调速方法。
、电器元件位置图
电器元件布置图是用来表明电气原理中各元器件的实际安装位置的图
30、 电器元件接线图

机电控制与可编程序控制器技术(本科)-2020.07国家开放大学2020年春季学期期末考试试题及答案

机电控制与可编程序控制器技术(本科)-2020.07国家开放大学2020年春季学期期末考试试题及答案

试卷代号:1117国家开放大学2 0 2 0年春季学期期末统一考试机电控制与可编程序控制器技术试题2020年7月一、判断题(正确的打√,错误的打×,每题3分,共30分)1.PLC从早期开关量的输入、输出和模拟量的输入、输出的控制,已经发展到能够完成复杂控制功能、通信联网功能的各种控制单元。

( )2.合闸时应先合上负荷开关,后合上隔离开关。

( )3.选用按钮时,通常停止按钮宜选用绿色;启动按钮优先选用红色。

( )4.工程上,通常将电器元件布置图与电气安装接线图组合在一起,二者对照,提高工作效率。

( )5.大、中型PLC 一般采用模块式结构。

( )6.开关量输出单元可以将输入端不同电压或电流信号转换成微处理器所能接收的低电平信号。

( )7.PLC扫描周期的长短仅取决于程序的长度。

( )8.PLC程序由系统软件和用户程序两部分组成,其中操作系统由PLC的生产厂家提供,用户程序需要用户为完成特定控制任务自行编写。

( )9.字移位指令的最大移位位数为8位。

( )10.使用PC机运行的STEP7 - Micro/MIN软件编程时上载或下载应用程序是应用PPI协议实现。

( )二、简答题(每小题8分,共16分。

注:此题同学们可按自已理解的语言解答,意思正确即可)11.传统继电器接触器控制系统和PLC控制系统有何区别?12.试分析以下梯形图实现的基本功能。

三、读图分析题(每小题为单项选择题。

每题3分,共15分)单向起动反接制动控制线路如下图所示,RA为反接电阻,采用速度继电器BS来检测电动机转速的变化,电机转速在120~3000r/min范围内速度继电器触头动作,电机转速低于100r/min时,其触头复位。

请仔细阅读下图,完成以下小题:。

电机控制技术考核试卷

电机控制技术考核试卷
B.异步电机
C.直流电机
D.无刷电机
9.以下哪些是PWM技术的优点?()
A.调速范围宽
B.控制精度高
C.效率高
D.适用于所有类型的电机
10.以下哪些因素会影响电机温升?()
A.负载率
B.环境温度
C.电机效率
D.风扇散热效果
11.以下哪些电机在运行过程中需要换向?()
A.同步电机
B.异步电机
C.直流电机
A.电机本体
B.速度传感器
C.位置传感器
D.电流传感器
5.关于PWM(脉宽调制)技术,下列哪个说法正确?()
A.通过调节脉冲宽度实现电机速度控制
B.只能用于直流电机控制
C.脉冲宽度与电机转速成反比
D.脉冲频率与电机转速成正比
6.在三相交流异步电机中,若要提高启动转矩,可以采取以下哪种措施?()
A.提高电源电压
A.变频调速
B.电阻调速
C.电流调速
D.转子切割调速
16.以下哪些因素会影响电机控制系统的响应速度?()
A.控制器参数
B.传感器精度
C.执行机构响应时间
D.系统稳定性
17.以下哪些电机在运行过程中可以实现无级调速?()
A.同步电机
B.异步电机
C.直流电机
D.无刷电机
18.以下哪些方法可以减小电机运行时的噪音和振动?()
B.降低电源频率
C.减小负载转矩
D.减小电机极数
7.下列哪种电机可以实现快速启动和制动?()
A.同步电机
B.异步电机
C.直流电机
D.交流变频电机
8.关于电机控制技术,下列哪个说法错误?()
A.闭环控制系统可以实现更精确的控制

西华大学大三机电一体化专业机电控制工程技术考试试卷及参考答案4

西华大学大三机电一体化专业机电控制工程技术考试试卷及参考答案4

西华大学机电控制工程技术考试试卷及参考答案4一、单项选择题(5’)1.在单闭环直流调速系统中,若要组成有静差的调速系统,则调节器应采用()。

A、I调节器B、PI调节器C、P调节器D、PID调节器答案:C2.正常运转的直流无差调速系统,当△U=0时,系统将()。

A、停止运转B、在接近给定转速下运转C、在给定转速下运转D、以上都不是答案:D3.电压继电器的线圈与电流继电器的线圈相比,特点是()。

A、电压继电器的线圈与被测电路串联B、电压继电器的线圈匝数少、导线粗、电阻小C、电压继电器的线圈匝数多、导线细、电阻大D、电压继电器的线圈匝数少、导线粗、电阻大答案:C4.熔断器主要是用于电路的()保护。

A、过压B、过载C、短路D、漏电答案:C5.()是用来频繁地接通或分断带有负载(如电动机)的主电路的自动控制电器,按其主触头通过电流的种类不同,分为交流、直流两种。

A、接触器B、继电器C、接近开关D、行程开关答案:A6.τm是反映机电传动系统()_的物理量。

A、时间惯性B、机械惯性C、热惯性D、电磁惯性答案:B7.三相交流异步电动机采用能耗制动时,应采取的方法是()。

A、切断三相交流电源B、切断三相电源,并在定子二相绕组中通入交流电C、切断三相电源,并在定子二相绕组中通入直流电D、三相交流电源中任意两相反接答案:C8.为使某工作台在固定的区间做往复运动,并能防止其冲出滑道,应采用()。

A、时间控制B、速度控制和终端保护C、行程控制和终端保护D、安全保护答案:C9.一般对于经常启动的电动机来说,如果它的容量()就可以直接启动。

A、小于供电变压器容量的20%B、大于供电变压器容量的20%C、等于供电变压器的容量D、小于供电变压器容量的50%答案:A10.他励直流电动机的人为特性与固有特性相比,其理想空载转速和斜率都发生了变化,这条人为特性一定是()。

A、串电阻的人为特性B、降压的人为特性C、弱磁的人为特性答案:C11.下列电器中具欠压保护作用的是()。

机电控制技术试题库和答案

机电控制技术试题库和答案

一、填空:(每题2分)1、常用的低压电器是指工作电压在交流( )V以下、直流( )V以下的电器。

(B) 1200、 15002、选择低压断路器时,额定电压或额定电流应( )电路正常工作时的电压和电流。

(C) 不小于3、行程开关也称( 限位 )开关,可将( 机械位移 )信号转化为电信号,通过控制其它电器来控制运动部分的行程大小、运动方向或进行限位保护。

4、按钮常用于控制电路,( )色表示起动,( )色表示停止。

5、熔断器是由( )两部分组成的。

(C) 熔体 和 熔管6、多台电动机由一个熔断器保护时,熔体额定电流的计算公式为( )I≥(1.5~2.5)INmax+∑IN 。

7、交流接触器是一种用来(频繁)接通或分断(主 )电路的自动控制电器。

9、时间继电器是一种触头( )的控制电器。

(C) 延时接通 或 断开10、一般速度继电器的动作转速为(120 )r/min,复位转速为( 100 )r/min。

11、三相异步电动机的能耗制动可以按( )原则和( )原则来控制。

时间 速度12、反接制动时,当电机接近于( )时,应及时( )。

零 断开电源防止反转13、双速电动机的定子绕组在低速时是( )联结,高速时是( )联结。

(B)三角形 双星形14、通常电压继电器( )联在电路中,电流继电器( )联在电路中。

并 串16、在机床电气线路中异步电机常用的保护环节有( )、( )和( )。

短路 、 过载 、 零压和欠压18、电气原理图一般分为( )和( )两部分画出。

主电路 和 辅助电路19、电气原理图设计的基本方法有( )、( )两种。

经验设计 、 逻辑设计20、异步电动机的转速公式n=( )。

n= )1(601s pf 21、交流接触器的结构由( ) ( )( )和其他部件组成。

电磁机构 、 触头系统 、 灭弧装置22、熔断器的类型有瓷插式、( )和( )三种。

螺旋式 密封管式23、电气控制系统图分为( )( )和( )三类。

机电控制考试题及答案

机电控制考试题及答案

机电控制考试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 电动机的转速与电源频率的关系是:A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 成正弦关系答案:B2. 以下哪个不是直流电机的组成部分?A. 转子B. 定子C. 换向器D. 电刷答案:C3. 伺服电机的控制方式是:A. 开环控制B. 闭环控制C. 半闭环控制D. 以上都是答案:B4. PLC编程语言中,梯形图属于:A. 汇编语言B. 机器语言C. 高级语言D. 流程图语言答案:D5. 以下哪个不是传感器的类型?A. 温度传感器B. 压力传感器C. 声音传感器D. 颜色传感器答案:C6. 以下哪个不是电气控制线路的组成部分?A. 电源B. 负载C. 导线D. 电阻答案:D7. 电磁阀的工作原理是:A. 通过电磁铁吸引或释放阀芯B. 通过压缩空气控制阀芯C. 通过液压控制阀芯D. 通过机械力控制阀芯答案:A8. 在PLC中,输出继电器的缩写是:A. I/OB. O/PC. I/PD. M/R答案:B9. 以下哪个不是步进电机的特点?A. 精确控制B. 可变速C. 需要反馈D. 响应速度快答案:C10. 伺服电机和步进电机的主要区别在于:A. 价格B. 控制精度C. 应用领域D. 以上都是答案:B二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 以下哪些是PLC的特点?A. 可靠性高B. 编程简单C. 灵活性强D. 体积大答案:ABC2. 传感器的作用包括:A. 检测B. 转换C. 放大D. 控制答案:AB3. 以下哪些是直流电机的控制方式?A. 电压控制B. 电流控制C. 速度控制D. 位置控制答案:ABC4. 以下哪些是伺服电机的优点?A. 高精度B. 高响应速度C. 高扭矩D. 低噪音答案:ABCD5. 以下哪些是电磁阀的常见故障?A. 线圈烧坏B. 阀芯卡死C. 密封圈老化D. 电源不稳定答案:ABC三、判断题(每题2分,共10分)1. 直流电机的转速可以通过改变电源电压来调整。

机电控制技术试题一及答案

机电控制技术试题一及答案

机电限制技术试题一及答案一、填空题〔每题2分,共10分〕1.可编程限制器是计算机技术与继电接触器限制技术相结合的产物.2.接触器主要是由电磁机构、触头机构和灭弧装置组成.3.电气限制系统图一般有三种:电气原理图〔电路图〕、电气接线图、电器元件布置图.4.阅读电气原理图的方法有三种:查线读图法、逻辑分析法、过程图示法.5.实现电动机降压启动的限制线路有:定子串电阻降压启动的限制线路、自耦变压器降压启动的限制线路、星型三角形降压启动的限制线路.二、简做题〔每题5分,共20分〕1. PLC有那些根本编程元件?答:输入继电器,输出继电器,辅助继电器,移位存放器,特殊功能辅助继电器,定时器,记数器,状态器,等.〔F1系列〕或者:输入映像存放器,输出映像存放器,变量存储器,内部标志位,特殊标志位,计时器,计数器,模拟量输入存放器,模拟量输出存放器,累加器,高速计数器,特殊标志位,等.〔S7 200 系列〕2.列举可编程限制器可能应用的场合,并说明理由.答:随着PLC的本钱的下降和功能大大增强,在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等各行业.由于PLC提供一定类型的硬件,可以与现场的各种信号相连,PLC提供编程软件,用户可以根据自己的工艺编制出自己的程序.3.STL指令与LD指令有什么区别?请举例说明.答:STL是步进开始指令.步进开始指令只能和状态元件配合使用,表示状态元件的常开触点与主母线相连.然后,在副母线上直接连接线圈或通过触点驱动线圈.与STL相连的起始触点要使用LD、LDI指令.LD常开触点逻辑运算起始指令,操作元件X、Y、M、S、T、C程序号为1.4.什么是低压电器?常用的低压电器有哪些?答:工作在交流电压1200V或直流电压1500V以下的电器属于低压电器〔3分〕;常用的低压电器有接触器,继电器,空气开关,行程开关,按纽,等等.〔2分〕三、〔三菱FX系列〕梯形图与指令语句表的转换〔每题10分,共20分〕.1、根据以下指令程序画出对应的梯形图.a r用令★上七匕止疗外号令告第件弓o LD xo6LDI X41OR YO7AZDr>AZI X 1S ORB3OR.M 1 <)9AZB4LD X2IO OUT YO5AZO X3 1 1END2.根据以下梯形图写出对应的指令程序.AT 4后令皆挣小「声疗:m令岩部4 A号O LD X35LD X 11AZD X56AZD X52OR X I OR X33AZD X2S AZD X44OUT Y I9OUT YN四、分析下面“继电器-接触器电路〞限制系统的工作原理,采用EX2-16MR可编程限制器进行限制.〔20分〕.1. 口2-16MR实际接线图设计;【5分】2.我X,-16MR的I/O分配表;【5分】3.梯形图;【5分】4.指令表【5分】步尸y 小令2部彳4:号•・A字y将令在2小上弓.o LD X 15LD X21OR YC6OR Y 12AZI XC AZI XO3AZI Y 1s AZ[YO4CUT Y()9OUT Y 1五、典型设备电气限制电路分析〔30分〕普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床,主要用来车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型外表,并可以通过尾架进行钻孔、钱孔、攻螺纹等加工.现以C650普通车床为例,按要求分析电气原理图.1.从车削加工工艺要求出发,简述各电动机的限制要求.【10分】1〕主轴电动机Ml, 30kW采用全压下的空载直接起动,能实现正、反向旋转的连续运行.为便于对工件作调整运动,主轴电动机能实现单方向的点动限制, 同时定子串人电阻得低速点动.主轴电动机停车时,由于加工工件转动惯量较大,采用反接制动.加工过程中为显示电动机工作电流设有电流监视环节.2〕冷却泵电动机M2,用以车削加工时提供冷却液,采用直接起动,单向旋转,连续工作.3〕快速移动电动机M3,单向点动、短时运转.4〕电路应有必要的保护和联锁,有平安可靠的照明电路2.简单分析C650普通车床电气原理图.【10分】〔1〕主电路分析带脱扣器的低压断路器Qs将三相电源引入,FU1为主轴电动Ml短路保护用熔断器,FR1为Ml的过载保护热继电器.R为限流电阻,限制反接制动时电流冲击,预防在点动时连续起动电流造成电动机的过载.通过电流互感器TA监视主轴电动机线电流.KM1、KM2为主轴电动机正、反转接触器, KM3为制动限流接触器.冷却泵电动机M2由接触器KM4限制单向连续运转,FU2为短路保护熔断器, FR2为过载保护用热继电器.快速移动电动机M3由接触器KM5限制单向旋转点动限制,获得短时工作,FU3 短路保护用熔断器.〔2〕限制电路分析限制电路电源由限制变压器TC供应限制电路交流电压110V,照明电路电压36V.FU5为限制电路短路保护用熔断器,FU6为照明电路熔断器,局部照明灯EL由主令开关SA限制3.主电动机的点动调整限制电路分析,包括点动和制动两个过程.【10分】按下SB2一接触器心11线圈通电吸合一 KM1主触头闭合-Ml定子绕组经限流电阻R与电源接通一电动机在低速下正向起动.当转速到达速度继电器KS动作值时,KS正转触头KS-1闭合,为点动停止反接制动作准备.松开SB2一 KM1线圈断电-KM1触头复原一KS-1乃闭合,使得KM2线圈通电-Ml被反接串入电阻继续反接制动停车一当转速到达KS释放转速时,KS-1触头断开f反接制动结束.附图:C650电气原理图10 ] “ 口〞[ 14 ]5]2 ]。

湖南工大机电控制技术试卷B及答案

湖南工大机电控制技术试卷B及答案

.湖南工业大学考试试卷纸系(院) 课程名称 班级 姓名 学号密封线课程名称:机电控制技术 (B 卷 闭卷) 适用专业年级 :机械09 考试时间100分钟题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 统分人 签名 题分 30 25 10 10 15 10 100 得分考生注意事项:1、本试卷共 3 页,试卷如有缺页或破损,请立即举手报告以便更换。

2、考试结束后,考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。

(答案请写在密封线内和纸卷正面,否则不记分)一、选择题:(从下列各题备选答案中选出正确答案,每小题2分,共30分)1.机电传动的目的是:A 将开关信号进行传递;B 将电能变为机械能;C 将控制信号进行转换和传递;D 将机械能变为电能。

2.恒转矩型机械特性为负载转矩是:A 常量;B 零;C 变量。

3、三相鼠笼式异步电动机在运行中断了一根电源线,则电动机的转速 A :增加; B :减少; C :停转;4、瞬时断开的动合触点是:5、为加快系统的过渡过程,减少机电时间常数m 的一种方法是: A :增大飞轮转矩2GD ; B :减少动态转矩d T ;C :采用小惯量直流电动机;D :在过渡过程中获得最佳的转矩波形。

6、晶体管直流脉宽调速系统比晶闸管直流调速系统动态响应速度: A 高;B 低;C 一样。

7、反应式步进电机的基本结构是:A 定子和转子均有绕组;B 定子有绕组,转子无绕组;C 定子无绕组,转子有绕组。

8、集中控制台一般放在离机床较远的地方,可以在控制台也可以在机床现场进行操作,实现的控制是: ( ) A :集中控制 B :分散控制9、直流电动机当电枢回路中串接电阻后,其固有的机械特性曲线是: A :由(0,no )出发的一簇向下倾斜的直线; B :一簇平行于固有特性曲线的人为特性曲线; C :;由(0,no )出发的一簇向上倾斜的直线; D :不确定;10、下列方法中哪一个不是消除交流伺服电动机“自转”的方法: A :增大转子转动惯量; B :增大转子电阻; C :减小转子转动惯量;11、如下图所示,曲线1和曲线2分别为电动机和负载的机械特性。

今年机电考试题目及答案

今年机电考试题目及答案

今年机电考试题目及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 以下哪个选项是机电一体化系统的基本组成?A. 机械系统B. 电子系统C. 控制系统D. 所有选项答案:D2. 伺服电机的控制方式不包括以下哪一项?A. 开环控制B. 闭环控制C. 半闭环控制D. 手动控制答案:D3. PLC编程语言中,梯形图的主要优点是什么?A. 直观易懂B. 易于编程C. 易于调试D. 所有选项答案:D4. 以下哪个不是传感器的类型?A. 温度传感器B. 压力传感器C. 速度传感器D. 颜色传感器5. 以下哪个选项不是机械传动的类型?A. 齿轮传动B. 链条传动C. 皮带传动D. 电磁传动答案:D6. 以下哪个是直流电机的特点?A. 转速恒定B. 启动力矩大C. 调速范围广D. 所有选项答案:D7. 在机电系统中,以下哪个不是执行元件?A. 电机B. 气缸C. 传感器D. 电磁阀答案:C8. 以下哪个不是机电系统设计中需要考虑的因素?A. 系统效率B. 成本C. 环保D. 美观答案:D9. 以下哪个是步进电机的特点?B. 响应速度快C. 力矩大D. 所有选项答案:A10. 以下哪个不是PLC的特点?A. 可靠性高B. 编程简单C. 灵活性差D. 易于扩展答案:C二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 以下哪些是机电一体化系统的优点?A. 自动化程度高B. 维护成本低C. 操作简便D. 系统稳定性好答案:A、C、D2. 以下哪些是机电一体化系统设计时需要考虑的要素?A. 系统性能B. 经济性C. 环境适应性D. 安全性答案:A、B、C、D3. 以下哪些是机电系统中常用的传感器?A. 位移传感器B. 力传感器C. 光传感器D. 声音传感器答案:A、B、C、D4. 以下哪些是机电系统中常用的传动方式?A. 齿轮传动B. 皮带传动C. 链条传动D. 液压传动答案:A、B、C、D5. 以下哪些是PLC在机电系统中的作用?A. 控制逻辑B. 数据处理C. 通信接口D. 用户界面答案:A、B、C、D三、判断题(每题1分,共10分)1. 机电一体化系统可以实现精确控制。

沈阳工程学院大三电气工程自动化专业机电控制工程技术考试试卷及参考答案1

沈阳工程学院大三电气工程自动化专业机电控制工程技术考试试卷及参考答案1

沈阳工程学院机电控制工程技术考试试卷及参考答案1一、单项选择题(5’)1.速度继电器的作用是()。

A、速度计量B、用于反接制动C、限制速度D、用于能耗制动答案:B2.()的作用方向恒定,与运动方向无关。

A、反抗转矩B、离心式转矩C、位能转矩D、恒功率转矩答案:C3.他励直流电动机,电源电压及负载转矩不变,如果磁场增强,通常情况下,电机()。

A、转速升高、电流增大B、转速降低、电流增大C、转速升高、电流减小D、转速降低、电流减小答案:A4.熔断器额定电流应()熔体额定电流。

A、大于B、大于等于C、小于D、小于等于答案:B5.一般情况下,速度继电器当转速小于()r/min以下时,触点就恢复原状,以达到准确的制动。

A、100B、200C、300D、400答案:A6.三相鼠笼式异步电动机电动机功率()变压器容量,可以直接起动(全电压起动)。

A、<10%B、<15%C、<20%D、25%答案:C7.采用交流接触器、按钮等构成的鼠笼式异步电动机直接启动控制电路,在合上电源开关后,电动机启动、停止控制都正常,但转向反了,原因是()。

A、接触器线圈反相B、控制回路自锁触头有问题C、引入电动机的电源相序错误D、电动机接法不符合铭牌答案:C8.电动机的额定功率是指()。

A、输出的机械功率B、输入的机械功率C、输出的电功率D、输入的电功率答案:A9.下面哪个不属于并励直流发电机自励的条件()。

A、电机必须有剩磁B、励磁绕组串联到电枢的极性必须正确C、励磁绕组并联到电枢的极性必须正确D、励磁回路中电阻小于rfc答案:B10.下列四种情况,()不会造成电源接通后电动机不起动。

A、定子绕组断线B、转子绕组断线C、电源电压过高D、负载过重或传动机构被卡住答案:C11.一台三相异步电动机,其额定转速n=975 r/min,电源频率f1=50 Hz。

则电动机的极对数和额定负载下的转差率是()。

A、1.5%B、2.5%C、0.5%D、3.0%答案:B12.刀开关额定电流应该不小于电动机额定电流的()倍。

机电控制技术第3单元测验 答案

机电控制技术第3单元测验 答案

《机电控制技术》第3单元复习及测试题一、选择题1.下面四个电力电子器件中,属于全控型电力电子器件的是( )A .二极管B .晶闸管C .功率晶体管D .逆导晶闸管2. 决定晶闸管触发脉冲最小宽度的一个重要因素是 ( )A. 维持电流I HB. 擎住电流I LC. 浪涌电流I TSmD. 额定电流3. 带电阻性负载的单相全控桥,晶闸管所承受的最大正向电压为( ) p267A.22U 2 B. 22U 2 C. 2U 2 D. 2U 24. 单相半波可控整流电路,带大电感负载和续流二极管,续流二极管的导通角为( )A. πB. π-αC. π+αD. 2π-α5. 当晶闸管串联时,为实现动态均压,可在各个晶闸管两端并联( )A. RB. LC. CD. RC6.单相全控桥式整流大电感负载电路中,控制角α的移相范围是( )A .0°~90°B .0°~180°C .90°~180°D .180°~360°7. 过电流保护动作最快的电路(器)是( )A. 快速熔断器B. 快速开关C. 过流继电器D. 反馈控制过流保护8.三相桥式变流电路工作于有源逆变状态,其整流侧平均输出电压U o 与直流反电动势电源E d 的关系为( )A .|U o |<|E d |B .|U o |>|E d |C .U o =E dD .|U o |=|E d |9.三相半波可控整流电路的自然换相点是( )A .交流相电压的过零点B .本相相电压与相邻相电压的交点C .比三相不可控整流电路的自然换相点超前30°D .比三相不可控整流电路的自然换相点滞后60°10.将交流电能转换成直流电能的变换器为( )A .整流器B .逆变器C .斩波器D .交交变频器 11. 晶闸管触发导通的条件是( )A . A 、K 具有正向电压B . 有触发脉冲C.A、K具有正向电压并有触发脉冲D. K、A具有正向电压并有触发脉冲12. 有源逆变指的是()A. 把交流电变为可调的直流电送到负载B. 把交流电变为固定的直流电送到负载。

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Mechatronic Control SystemsSpring 2013Dr. Bin YaoFINAL EXAMApril 30, 2013INSTRUCTIONS:1.This is a Closed book exam. You are allowed one help sheet of hand-writtensummary.2.Your exams must be stapled.3.Circle your final answers.4.Be neat and clear.PROBLEM 1 (20Points)Consider the following feedback system:where()3()(1)sP ss s+=-.You are required to design a controller to meet the following performance specifications: (P1).Zero steady-state error for ramp type reference input ()r t and constant disturbance ()d t(P2).The resulting closed-loop system should not have excessive transient responses for step reference input ()R s, i.e., your design should avoid either excessive large overshoot or large undershoot in the step responses.To solve this problem, you are required to follow the following procedure:a)Determine the correct controller structure that is needed to meet the performancerequirement P1. To receive full credit, you need to justify your answer as well.b)Determine the suitable desired pole locations of the closed-loop system so that theperformance requirement P2 can be satisfied. Again, to receive full credit, you need to justify your answer as well.c)Determine the unknown controller parameters to meet the above performancerequirements.Solutions:由上面两条定理可以得到结论:1、a). As the plant has an integrator, to satisfy (P1), the controller only needs one integrator, i.e.,()()()(),with order()order()1()CC CCN sC s N sD ssD s=≤+(1) With the controller (1), the closed-loop output is given by()()()()()()223()3()()()()1()3()1()3()C CC C C Cs N s s sD sY s R s d ss s D s s N s s s D s s N s++=+-++-++(2)Y(s)-()R s()d s()C s()P sController PlantThus, for ramp type reference input (i.e., 2()/c R s r s =) and constant disturbance (i.e., ()/d d s A s =), the system output tracking error is()()()()()()()()()()2222()()()1()3() ()()1()3()1()3()1()3() 1()3()C C C C C C C c C dC C E s R s Y s s sD s s sD s R s d s s s D s s N s s s D s s N s s D s r s D s A s s D s s N s =--+=--++-++--+=-++ (3)So as long as the CL system is stable (i.e., the denominator in (3) has all roots in LHP), the condition for applying FVT is satisfied. By FVT, you can easily show that the steady-state error in (3) is zero.PROBLEM 1 (conts)b). As the plant has an unstable pole at 1, to avoid excessive overshoot due to this unstable pole, the CL bandwidth should be higher than the break frequency of this unstable pole, which can be roughly met by imposing the following conditions on dominant CL poles:{}Re 1CL p > (4) As the plant has a stable zero at -3 which tends to increase the overshoot significantly when itis slower comparing to the CL bandwidth, to avoid excessive overshoot, the following condition on dominant CL poles should be imposed normally:{}Re 3CL p < (5) Thus we can place the dominant CL poles around 2 to make a compromise between theconflicting requirements of (4) and (5). Note that as this zero is stable, you can also cancel this zero in the controller design (by placing one CL pole at -3) to remove its effect on the CL response with respect to the reference input as well. In that case, its effect still appears in the CLTF from the disturbance input to the output.c). With a second-order controller of the form (1),22101()()c c c c b s b s b C s s s a ++=+ (6) we have four controller parameters free to choose and the resulting CL system has four poles. Thus we can arbitrarily place all four CL poles with the controller form of (6). For simplicity, let all CL poles at -2, which leads to the following desired CL characteristic polynomial (CLCP):4432()(2)8243216CLd A s s s s s s =+=++++ (7)From (2), the actual CLCP with the controller (6) is()()()()()22121043212112010()1()(3)1333CL c c c c c c c c c c c c A s s s s a b s b s b s s a b s a b b s b b s b =-+++++=+-++-+++++ (8) Comparing (7) and (8), we obtain12111220110018107/36 2.97324217/36633280/98.931616/3 5.3c c c c c c c c c c c c a b a a b b b b b b b b -+===⎧⎧⎪⎪-++===⎪⎪⇒⎨⎨+===⎪⎪⎪⎪===⎩⎩ (9)Thus,268.9 5.3()( 2.97)s s C s s s ++=+ (10)PROBLEM 2 (20 Points)Consider the following two-DOF feedback system:Fig.2.1where1()P s s=and the system has the following characteristics:(C1) The input disturbance ()i d t has significant energy in the frequency band [0, 1] rad/s. (C2) The measurement noise ()n t has significant energy in the frequency band [5, 100]rad/s. (C3) The reference signal ()r t has significant energy in the frequency band [0, 10] rad/s. You are required to synthesize proper controller transfer functions ()F s and ()C s to meet the following specific design goals while taking into account the above system characteristics: (P1) Zero steady-state errors for ramp type output disturbances ()o d t(P2) The response of the closed-loop system for step reference input ()r t has no oscillations. (P3) The closed-loop system should follow the reference signal well in the frequency bandspecified in (C3).To solve this problem, you may want to follow the following procedure:a) Determine the correct structure of feedback controller ()C s that is needed to meet the steady-state performance requirement P1.b) Determine the suitable desired pole locations of the closed-loop system that take into account the system characteristics (C1)-(C3). To receive full credit, you need to justify your answer as well.c) Determine the parameters of the feedback controller ()C s to place the closed-loop poles at the desired locations.d) Determine a suitable filter transfer function ()F s so that (P2) and (P3) are satisfied.Solutions:a). As the plant has an integrator, to satisfy (P1), the controller only needs one integrator, i.e.,()()()(),with order ()order ()1()C C C C N s C s N sD s sD s =≤+ (1)b). (C1) demands that the CL bandwidth should be at least higher than 1 rad/s to have certain attenuation to the input disturbance in the frequency band of [0, 1] rad/s. (C2) implies that the CL bandwidth should not be set too high to amplify the effect of noise in the frequency band of [5, 100] rad/s. Thus a good compromise for the CL bandwidth to meet both requirementsshould be around 2 to 3 rad/s. So assume that we would like to place dominant CL poles at -3 in the following.c). With a first-order controller of the form (C1)10()c c b s b C s s+= (2)there will be two controller parameters free to choose and the resulting CL system will be of order 2. Thus we can arbitrarily place the two CL poles. With 3CLd p =-, the desired CLCP is22()(3)69CLd A s s s s =+=++ (3)The actual CLCP with the controller (2) is210()CL c c A s s b s b =++(4) Comparing (3) and (4), we obtain10669()9c c b s C s b s =⎧+⇒=⎨=⎩ (5) d). With the controller (5), the CLTF from ()R s to ()Y s is()12()69()()3CL Y s s G s R s s +==+ (6)Thus, to be able to track reference signal ()r t in the frequency band of [0, 10] rad/s, a feedforward TF ()F s is needed so that the resulting CLTF from ()R s to ()Y s has abandwidth far more than 10 rad/s. As such, we needs to cancel the slow CL poles at -3 in (6). Furthermore, to avoid overshoot, the stable zero in (6) should be cancelled as well. With all these in mind, we can choose()()()23()1()()691()1CL f f s Y s F s G s s s R s s ττ+=⇒==+++ (7)where 1/100.1f τ<<= is the small time constant of the additional filter needed to make()F s proper.Problem 3 (40 Points)Consider the control of an inertia load such as the rigid ECP emulator introduced in the lectures and the homework. In the presence of disturbance forces such as the Coulomb friction force, the inertia load dynamics can be described by:()[]12010(),41110x y x x u d t x x y y x⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=++==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦=where ()d t represents the disturbance force. Assume that the disturbance force is constant butunknown (i.e., ()d t =unknown constant), and only the output y is measured.a) Design a minimum-order observer to estimate the unmeasured state (i.e., the velocity) and the unknown constant disturbance force. The observer gain should be chosen to place all observer poles at -5.b) Consider the following output feedback control law with disturbance estimate:ˆˆ()u Kxd t r =--+ where ˆ()xt and ˆ()d t represent the plant state and disturbance estimates from part a), and r represents the filtered reference input. Determine the feedback gain K so that allun-cancelled poles of the closed-loop transfer function from the filtered reference inputr to the output, i.e., ()()()CL Y s G s R s =, are at -1. c) Draw the equivalent block diagram of the closed-loop system with the above controller and estimator using transfer functions. To receive full credit, you need to obtain the explicit expressions of all relevant transfer functions.d) Obtain the closed-loop transfer function from the filter reference input r to the output,()()()CL Y s G s R s = and verify that all its un-cancelled poles are at -1 as required. e) Obtain the closed-loop transfer function from the disturbance input ()d t to the output,()()()dCL Y s G s d s =. Use this transfer function to show that constant disturbances will not cause any steady-state error in the output as expected.Solutions:a). 降阶观测器极点配置的方法For constant disturbance ()d t, the augmented system model is[]01004111,0000100a ay y y x d y y u x y d dt d d d y x ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=--+==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦= (1)which is in the standard form for designing minimum-order observer with 2e x y x d d ⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦and[]1111141110,10,,,0,0000e e ee e a A A A b B --⎡⎤⎡⎤⎡⎤======⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦(2) The observer gain matrix 12e e e l L l ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦can then be determined by placing the eigenvalues of112110e ee e e e l A L A l --⎡⎤-=⎢⎥-⎣⎦(3)at -5, i.e.,()()212212211151025e e e e s l s l s l s s s ls ++-⎡⎤=+++=+=++⎢⎥⎣⎦(4) ⇒129,25e e l l ==(5)The minimum-order observer is thus given by[]111111ˆˆ()()()101691ˆ 25022509ˆˆˆ25p ee e e p ee e e e e e e e p e p e p xA L A x A L A L A L a yB L b u x y u xx L y x y =-+-+-+---⎡⎤⎡⎤⎡⎤=++⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎡⎤=+=+⎢⎥⎣⎦(6)b).状态反馈极点配置的求法 :根据独立性原则,状态观测器和状态反馈互不影响,也就是K 和L 互不影响The closed-loop poles due to the state feedback gain K are determined by()[]()1212221101041411 14p p ssI A B K sI k k k s k s k s k -⎛⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤--=--= ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥+++--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎝⎭=++++ (7)Thus, to have the un-cancelled CL poles at -1,()()2221121413,1s k s k s k k ++++=+⇒=-=(8)c). With the minimum-order observer (6), the control law is given by[][][]21ˆˆˆ()31ˆˆ 311ˆ 3111e e e p y u Kx d t r x r x y x r y xr ⎡⎤=--+=---+⎢⎥⎣⎦=-+=--+ (9)Substituting (9) into (6),101691ˆˆ25022501101001ˆ 2502250p p p x x y u x y r --⎡⎤⎡⎤⎡⎤=++⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦--⎡⎤⎡⎤⎡⎤=++⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦(10)Thus,()11101001ˆ()()()2502250010011()()2511225011p X s sI Y s R s s Y s R s s s s -⎛-⎫⎧-⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤=-+⎨⎬ ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎝⎭⎩⎭⎧-⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎢⎥-+-+⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎩⎭(11)and the control law (9) in s-domain is given by[]()()()()()22ˆ()31()11()()3252525 31()1()11113116255 ()()1111pU s Y s X s R s s s Y s R s s s s s s s s Y s R s s s s s =--+--⎛⎫⎛⎫=-++- ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭+++=-+++ (12)The equivalent block diagram of the above CL system can then be drawn below :图中从u+d 到Y 的输出是由原系统中的A 、B 、C 矩阵求出来的!-)(s R ()d s ()()2511s s s ++214s s ++()Y s ()223116255s s s +++or-)(s R ()d s ()225311625s s s +++214s s ++()Y s ()231162511s s s s +++d). From Fig.1, the CLTF from ()R s to ()Y s is()()()()()2224322222()5311625()()3116251246602551151CL Y s s s s G s R s s s s s s s s s s s +++==+++++++==+++ (13)which has all uncancelled poles at -1.e). From Fig.1, the CLTF from ()d s to ()Y s is()()()22()11()()15dCL Y s s s G s d s s s +==++ (14)which has a s in the numerator. As such, (0)0dCL G =, indicating that the constant disturbances will not cause steady-state error.Problem 4 (20 Points)Consider the same second-order system as in Problem 3 but with an input disturbance, i.e.,()[]011()10111x x u d t y x⎡⎤⎡⎤=++⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦= where ()d t represents the disturbance force. Assume that the disturbance force is constant butunknown (i.e., ()d t =unknown constant), and only the output y is measured. Design an output feedback controller using the technique of state-estimator with disturbance estimation andcompensation (i.e., ˆˆ()u Kxd t r =--+) to achieve the following performance requirement: a) Stable closed-loop system.b) Zero state-steady error for any constant input disturbance ()d t .c) All the un-cancelled poles of the closed-loop transfer function from the filtered reference input r to the output, i.e., ()()()CL Y s G s R s =, are at -2.d) All other assignable closed-loop poles should be placed at -10.Solutions 1:As shown in Problem 3, the given system is not observable but detectable, and is not controllable but stabilizable.By introducing the coordinate transformation of11221211,,or 11c c x z z x T z T x z z =+⎡⎤==⎢⎥=--⎣⎦(a1)The system matrices in the new coordinate z are[]11101,,20010c c c c A T AT B T B C CT --⎡⎤⎡⎤======⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦(a2) which isolates the uncontrollable and unobservable mode 21λ=- represented by thecoordinate 2z . Though this mode cannot be moved with any state feedback and observable design, it is stable and does not contribute to the overall TF from the input to the output. Thus we can ignore this mode and only consider the controllable and the observable mode in synthesizing the output feedback controller. Thus the given system is reduced to()111()2z z u d t y z =++=(a3)For constant disturbance ()d t , the augmented system model is[]1111,00020a aaa a a B A aC z x x u x d y x ⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦= (a4)A full-order observer can then used to estimate the augmented states in (a4). The observer gain matrix []12TL l l =should be chosen such that the eigenvalues of[]112212*********a a l l A LC l l -⎡⎤⎡⎤⎡⎤-=-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦(a5)are at -10, -10, i.e.,()()212122121212102s l s l s l s l s -+-⎡⎤=+-+=+⎢⎥⎣⎦ (a6)⇒1210.5,50l l == (a7)With the above observer gain, a full-order observer can be constructed as()201110.5ˆˆˆ1000050a a a a a a x A LC x B u Ly x u y -⎡⎤⎡⎤⎡⎤=-++=++⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦(a8) To have the CL poles by the state feedback at -2, from (a3), the state feedback gain z K for 1z should be chosen as (忽略Z1,因为不可观)21)(+=+-=--s K s BpK Ap sI3z K =(a9)With the observer (a8) and the above gain z K in (a9), the following stabilizing output feedback control law can be used:[]1ˆˆˆ()31z a u K z d t r x r =--+=-+ (a10)Solutions 2:For constant disturbance ()d t , the augmented system model is[]1201111011,0000110aaaa a a B A aC x x x x u x x d d y x ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦= (1)As shown in Problem 3, the above system is not observable but detectable, which means thatwe cannot move the unobservable mode 21λ=- with any observable designs but we still can design a stable state observer. So when a full-order observer is used to estimate theaugmented states in (1), we can arbitrarily place the other two observer CL poles while the third one should be at -1. Thus, the observer gain matrix []123TL l l l =should be chosensuch that the eigenvalues of[]11122233301111101110110000a a l l l A LC l l l l l l --⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥-=-=--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦(3) are at -10, -10, and -1, i.e.,()()()()112222213331111112101s l l l s l s s l l s l s s l l s +-+-⎡⎤⎢⎥⎡⎤-++-=+++-+=++⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦(4) ⇒21321,50l l l +== (5)The fact that there are infinite number of solutions to the observer gains is due to theappearance of unobservable mode. With the observer gains satisfying (5), a stable full-order observer can be constructed as()111111111ˆˆˆ2021112150500050a a a a a a l l l x A LC x B u Ly l l x u l y --⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-++=-+-++-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦(6) where 1l can be any value.Again, as shown in Problem 3, the given system is not controllable but stabilizable with the uncontrollable mode given by 21λ=-. Thus, we cannot use state feedback to move theuncontrollable mode 21λ=-. The state feedback gain K should thus be chosen such that the eigenvalues of()[]()121212212121210111101 1(1)(1)p p s k k sI A B K sI k k k s k s k k s k k s s k k +-⎛⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤--=--= ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥-++⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎝⎭=++++-=+++- (7)at -1 and -2 as required, which leads to123k k +=(8)Again, the non-unique solution to K is due to the appearance of uncontrollable mode.With the observer (6) and the gain K in (8), the following stabilizing output feedback control law can be used:[]22ˆˆˆ()31a u Kx d t r k k x r =--+=--+ (9)where 2k can be any value.。

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