机电运动控制系统作业(必做)
运动控制(1)大作业-单闭环直流调速系统仿真 直流电机Z4-132-1
本科生课程论文 ........................................................................... 错误!未定义书签。 一、仿真题目................................................................................................................ 2 单闭环直流调速系统仿真.................................................................................... 2 二、仿真过程................................................................................................................ 2 2.1 仿真总图......................................................................................................... 2 2.2 PWM 模块 ......................................ห้องสมุดไป่ตู้................................................................ 3 2.3 电机模块......................................................................................................... 3 2.4 仿真结果......................................................................................................... 4 三、心得体会.............................................................................................................. 10
PLC机电控制系统设计大作业
PLC机电控制系统设计大作业题目整流器自动装配流水线控制系统设计姓名学号专业班级分院完成日期目录一、设计任务 (2)二、电气和气动系统设计 (7)三、PLC程序设计 (10)四、人机界面设计 (12)五、总结 (12)一、设计任务整流器的自动装配流水线一共有六个工位，一起完成整流器的装配及检测。
1)第一个工位完成E片的装配，用到4个气缸磁性开关，1个电感式接近开关，3个气缸。
如图1.1。
图1.1 工位1流程图2)第二个工位完成线圈的装配，用到4个气缸磁性开关，1个电感式接近开关，3个气缸。
如图1.2。
图1.2 工位2流程图3)第三个工位完成铝丝的装配，用到2个气缸磁性开关，1个光纤式传感器2个气缸。
如图1.3。
图1.3 工位3流程图4)第四个工位完成I片的装配，用到4个气缸磁性开关，1个电感式接近开关，2个气缸。
如图1.4。
图1.4 工位4流程图5)第五个工位完成整流器的检测，用到2个气缸磁性开关，1个气缸。
如图1.5。
图1.5 工位5流程图6)第六个工位完成整流器的分拣，用到4个气缸磁性开关，1个吸合电磁铁，2个气缸。
如图1.6。
图1.6 工位6 流程图7)初始化包括通讯格式的设置以及各气缸初始化复位如图1.7。
图1.7 初始化程序8)转盘控制通过触摸屏来启停，加工时通过两个电感式接近开关控制，故障时停止。
如图2.8图1.8转盘控制9)故障处理分为各工位原材料用完和各工位故障，通过计时器来计时判断。
如图2.9。
图1.910)点动控制A.变频器点动控制。
如图2.10。
图1.10B.各气缸点动控制。
如图2.11。
图1.11二、电气和气动系统设计1)电气图。
如图2.1、图2.2。
图2.1 强电图图2.2 弱电图2)气动系统图如图2.2图2.2三、PLC程序设计1)IO分配，如表3.1。
表3.1图3.1 程序描述具体梯形图见附件。
四、人机界面设计图4.1五、总结通过此次对整流器流水线PLC程序的设计，我对梯形图的编程更加熟练，对各工位的动作流程有着清晰的认识，这不仅加强了我的实践及动手能力，同时也锻炼了我的逻辑思维和思考方式，这对我今后的工作生活有着深远的影响。
电机控制大作业
目录一、仿真实验目的和要求 (3)二、仿真实验内容 (3)三、仿真步骤与结果分析 (4)1. 各个模块功能介绍 (4)（1）速度给定模块 (4)（2）转矩给定模块 (5)（3）速度控制模块 (7)（4）电流控制模块 (8)（5）PWM波生成模块 (11)（6）滤波模块 (13)（7）测量模块 (15)（8）直流电机模块 (16)2. 仿真结果分析 (19)（1）恒转速、恒转矩输入 (19)（2）恒转速、阶跃转矩输入 (20)（3）阶跃转速、恒转矩输入 (21)（4）阶跃转速、阶跃转矩 (22)（5）增大给定转速 (22)（6）减小给定转速 (23)（7）增大给定转矩 (23)（8）减小给定转矩 (24)3. 转速PI调节器参数对电机运行性能的影响 (25)（1）增大比例系数Kp (25)（2）减小比例系数Kp (25)（3）增大积分系数Ki (26)（4）减小积分系数Ki (27)4. 电流调节器改用PI调节器仿真 (27)5. 加入位置闭环控制 (31)6. 速度无超调 (34)四、实验心得、体会 (35)电机控制大作业：直流电机双闭环控制调速系统一、仿真实验目的和要求1.加深对直流电机双闭环PWM调速模型的理解2.学会利用MATLAB中的SIMULINK工具进行建模仿真3.掌握PI调节器的使用，分析其参数对电机运行性能的影响。
二、仿真实验内容图1 直流电机双闭环控制调速系统原理图实验电路图如上图所示，实验要求（*为必做实验）：1.描述每个模块的功能（*）2.仿真结果分析：包括速度改变、转矩改变下的电机运行性能，并解释响应现象（*）3.转速PI调节器参数对电机运行性能的影响（*）4.电流调节器改用PI调节器（*）5.加入位置闭环6.速度无超调三、仿真步骤与结果分析1.各个模块功能介绍（1）速度给定模块图2 速度给定模块原理图速度给定模块通过一个单刀双掷开关控制，分为两种方式：一种为恒速度给定，一种为阶跃速度给定。
机电运动控制系统作业答案(选做)
机电运动控制系统(习题集)选做作业 参考答案1．答:与直流发电机-电动机组机械特性相比, 不同之处是: (1) 分电流连续与电流断续二个区域;(2) 电流连续区因可控整流器内阻大 (特别有换流重迭压降引入的等效电阻) 而使机械特性软； 电流断续区则因电流不连续致使机械特性更软而无法负载工作。
三相半波可控整流器供电直流电机机械特性如图所示: 时，整流器工作在整流状态，电机工作在电动状态； 时，整流器工作在逆变状态，电机工作在制动状态。
2. 答:由于可控整流器供电直流电机调速系统负载轻时电流断续, 机械特性软, 调速特性差，无静差度可言。
解决办法：串接平波电抗器L ，增大晶闸管导通角以使电流连续。
平波电抗器电感量计算原则是: 能确保轻载下最小电流 时电流仍连续。
一般规律是I dmin 越小，要求平波电抗器电感量越大。
3．答：(1) 电网电压波动：影响整流电压U d ，整流电流I d ，反映到控制信号即u fi ，它从电流环介入，故电流调节器起主要作用。
(2)负载扰动：负载T L 的变化将影响转矩平衡关系，继而影响转速ωr ，n ，反映到控制信号即u fn ，它从速度环介入，故速度调节器起主要作用 4. 答：(1) 根据PI 调节器的特性，稳态时能实现无差调节，使反馈等于给定，即： △u n ＝ 0或00α<00α>dmin (5~10)%20%NNI I I ⎧=⎨⎩△u i ＝ 0 ，两个PI 调节器的输入偏差为零。
(2) 它们的输出电压应对应于第一次进入△u n ＝ 0 或△u i ＝ 0 时的输出状态值(如 u n ， u i ，α，U d ，I d ，T )。
这是由于PI 调节器有积分、记忆功能，对过去出现过的误差信号有记忆作用。
当 时， ，调节器输入为零，但由于PI 调节器的积分作用，对过去出现过的误差有记忆，则积分输出不为零，维持第一次出现时 的输出值 ，进而维持 （无差）5．答：两桥反并联且同时整流时, 产生的整流电压 会不经直流电机而顺串短路，因无电阻限流，会形成巨大环流。
机电控制作业
一、单项选择题1.在下图a）中，论述正确的是（D ）A．SB3是停止按钮B．SB2是点动按钮C．SB1是起动按钮D．KM为交流接触器2.在下图b）中，论述正确的是（ A ）A．SB1是停止按钮B．SB2是点动按钮C．SB2是起动按钮D．S为点动开关3.在下图c）中，论述错误的是（ B ）A．SB1是停止按钮B．SB2是自锁按钮C．SB3是点动按钮D．K为中间继电器4.用继电器、接触器控制线路实现电动机的起动，必须具有（ B ）功能。
A．互锁B．自锁C．点动D．正反转5.下列电器元件中，可用于实现机床工作台正反向自动循环转换功能的是（ B ）。
A．按钮B．行程开关C．速度继电器D．中间继电器6.机械设备的维修、调整常要求其控制线路具有（ C ）功能。
A．自锁B．互锁C．点动D．正反转7.多处起功能须用（ B ）方式来实现。
A．动合触点串联B．动合触点并联C．动断触点串联D．动断触点并联8. 多处停止功能须用（ C ）方式来实现。
A．动合触点串联 B．动合触点并联 C．动断触点串联 D．动断触点并联9.有关继电器、接触器控制线路设计正确的论述是（ B ）A．线圈可以串联 B．线圈只能出现一次C．线圈与触点可交叉联接 D．接触器线圈之间必须有互锁保护10. 有关中间继电器功能的论述错误的是（ C ）。
A．信号的传递与转换 B．实现多路控制C．动作延时 D．小功率信号控制大容量触点动作11．下列元件中，可用于实现机床工作台正反向起动转换功能的是（ A ）。
A．按钮 B．空气开关 C．速度继电器 D．中间继电器12．继电器、接触器控制系统的优点是（ B ）。
A．接线调试简便 B．控制功能简单时成本较低 C．柔性好 D．功能强大13.有关继电器、接触器控制线路设计错误的论述是（ D ）A．线圈不能串联 B．线圈只能出现一次 C．线圈可以并联 D．一个触点可以多处使用14.目前广泛使用的普通机床的机电控制大多采用（ B ）A．PLC控制 B．继电器、接触器控制 C．数字控制 D．计算机控制15. 选择时间继电器时要考虑多种因素，但下列因素中的（ D ）除外。
浙大远程最新机电运动控制系统作业必做答案
机电运动控制系统(习题集)必做作业1.直流电机有哪些调速方法? 根据其速度公式说明之, 并说明如何釆用电力电子手段实现。
答: 根据直流电机速度公式 φφe a a ae C I R U C E n -== , 有(1) 电枢电压 U a 控制 － 调压调速 （向下调速）采用电力电子手段时，有晶闸管可控整流器供电和自关断器件H 型桥脉宽调制(PWM)供电等方式, 其损耗小，控制性能好。
(2) 磁场φ 控制 － 弱磁（向上调速）,采用电力电子手段时，有晶闸管可控整流器供电励磁控制。
(3)由于运行损耗大、效率低, 一般不再釆用串 R a 调速。
2. 画出双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图（非方块图），须清楚表达两个闭环的关键元件，写出各部分名称，标注有关信号量；指出两闭环连接上的特点及相互关系。
答:双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图如下：两闭环连接上的关系是速度调节器的输出作为电流调节器的输入，这就使得该系统具有由速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流的特点。
3. 分析双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统：(1) 如果要改变转速，应调节什么参数？为什么？(2) 如要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节什么参数？为什么？，因为它是速度答: (1) 改变转速时只能改变速度调节器的输入ug环的指令信号。
改变速度调节器的参数对稳态速度无调节作用，仅会影响动态响应速度快慢。
(2) 要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节速度调节器的输出限幅值。
因为速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流。
4. 填空 : 双闭环晶闸管━直流电动机调速系统中，内环为＿电流＿环，外环为＿速度＿环，其连接关系是：＿速度调节器＿的输出作为＿电流调节器＿的输入，因此外环调节器的输出限幅值应按＿调速系统允许最大电流＿来整定；内环调节器的输出限幅值应按＿可控整流器晶闸管最大、最小移相触发角＿来整定。
浙大远程机电运动控制系统作业必做答案完整版
浙大远程机电运动控制系统作业必做答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】机电运动控制系统(习题集)必做作业1.直流电机有哪些调速方法根据其速度公式说明之, 并说明如何釆用电力电子手段实现。
答: 根据直流电机速度公式 φφe a a a e C I R U C E n -== , 有 (1) 电枢电压 U a 控制 － 调压调速 （向下调速）采用电力电子手段时，有晶闸管可控整流器供电和自关断器件H 型桥脉宽调制(PWM)供电等方式, 其损耗小，控制性能好。
(2) 磁场φ 控制 － 弱磁（向上调速）,采用电力电子手段时，有晶闸管可控整流器供电励磁控制。
(3)由于运行损耗大、效率低, 一般不再釆用串 R a 调速。
2. 画出双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图（非方块图），须清楚表达两个闭环的关键元件，写出各部分名称，标注有关信号量；指出两闭环连接上的特点及相互关系。
答:双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图如下：两闭环连接上的关系是速度调节器的输出作为电流调节器的输入，这就使得该系统具有由速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流的特点。
3.分析双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统：(1) 如果要改变转速，应调节什么参数为什么(2) 如要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节什么参数为什么答: (1) 改变转速时只能改变速度调节器的输入u g ，因为它是速度环的指令信号。
改变速度调节器的参数对稳态速度无调节作用，仅会影响动态响应速度快慢。
(2) 要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节速度调节器的输出限幅值。
因为速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流。
4. 填空 : 双闭环晶闸管━直流电动机调速系统中，内环为＿电流＿环，外环为＿速度＿环，其连接关系是：＿速度调节器＿的输出作为＿电流调节器＿的输入，因此外环调节器的输出限幅值应按＿调速系统允许最大电流＿ 来整定；内环调节器的输出限幅值应按＿可控整流器晶闸管最大、最小移相触发角＿来整定。
机电运动控制系统离线作业(必)
浙江大学远程教育学院《机电运动控制系统》课程作业（必做）姓名：严超学号：716081202003年级：16秋电气学习中心：武义—————————————————————————————1.直流电机有哪些调速方法? 根据其速度公式说明之, 并说明如何釆用电力电子手段实现。
答：根据直流电机速度公式 .有（1）电枢电压Ua控制-调压调速（向下调速）：采用电力电子手段时.有晶闸管可控整流器供电和自关断器件H型桥脉宽调制（PWM）供电等方式.其损耗小.控制性能好。
（2）磁场φ控制-弱磁（向上调速）.采用电力电子手段时.有晶闸管可控整流器供电励磁控制。
（3）由于运行损耗大、效率低.一般不再采用串Ra调速。
2.画出双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图（非方块图）.须清楚表达两个闭环的关键元件.写出各部分名称.标注有关信号量；指出两闭环连接上的特点及相互关系。
答：双闭环晶闸管-直流电动机不可逆调速系统电路原理图如下：两闭环连接上的关系是速度调节器的输出作为电流调节器的输入.这就使得该系统具有由速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值.进面确定了系统的最大电流的特点。
3.分析双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统：(1) 如果要改变转速.应调节什么参数？为什么？(2) 如要控制系统的起动电流、确保系统运行安全.应调节什么参数？为什么？答：（1）改变转速时只能改变速度调节器的输入ug.因为它是速度环的指令信号。
改变速度调节哭的参数对稳态速度无调节作用.仅会影响动态响应速度快慢。
(2)要控制系统的起动电流、确保系统运行安全.应调节速度调节器的输出限幅值。
因为速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值.进而确定了系统的最大电流。
4. 填空 : 双闭环晶闸管━直流电动机调速系统中.内环为＿电流＿环.外环为＿速度环.其连接关系是：＿速度调节器＿的输出作为＿＿电流调节器的输入.因此外环调节器的输出限幅值应按＿＿调速系统允许最大电流＿来整定；内环调节器的输出限幅值应按＿＿可控整流器晶闸管最大、最小移相触发角＿来整定。
机电运动控制系统作业(必做2)答案
1．交－直－交变频调速系统：（1）六阶梯波逆变器中，①改变U l依靠调节＿可控整流器的移相触发角＿＿来实现，②改变f1依靠调节＿逆变器晶闸管换流快慢(频率)＿＿＿来实现，③改变电机转向依靠改变＿逆变器晶闸管触发脉冲的分配规律＿来实现。
（2）在正弦脉宽调制型SPWM逆变器中，①改变U l依靠调节＿正弦调制波幅值＿来实现，②改变f1依靠调节＿正弦调制波频率＿来实现，③改变电机转向依靠改变＿逆变器开关元件驱动脉冲的分配规律＿＿来实现。
2．变流器非正弦供电对电机运行性能有何影响？答：变流器非正弦供电对电机运行性能的影响有:(1) 磁路工作点: 使六阶梯波电压源供电电机气隙磁密比正弦波供电时大10%, 磁路将饱和，使力能指标η↓，cosΦ↓设计非正弦电压源供电电机时，其磁路设计和空载试验须提高电压10%，以计及谐波磁场的饱和效应(2)电流中的谐波将使槽电流增大（1.1倍），槽磁势增大，漏磁路饱和，使定子漏抗减小（15~20）%(3)转子参数:谐波滑差S k = 1 ，转子频率f2= S k f1 = f1为高频，转子集肤效应严重。
转子电阻增大；转子电流挤向槽口，分布不均，槽漏抗减小。
(4)功率因数: 电流谐波→增大电流有效值→提高磁路饱和程度→增加励磁电流→cosφ降低(5)损耗与效率: 变频器非正弦供电时，谐波电流增加了损耗、降低了效率。
但变化趋势与变频器型有关:①电压源型逆变器供电时, 谐波电流大小及产生的谐波损耗Δp不随负载Ρ2变化而恒定,造成: 轻载时，η↓多；满载时，η↓少（2%）②电流源型逆变器供电时, 电流中各次谐波含量比例确定，大小随负载变,造成: 满载时，损耗增大，η、cosΦ↓多；轻载时，损耗较小，η、cosΦ↓少。
(6) 谐波转矩①恒定谐波转矩气隙磁通中谐波磁通与在转子中感应出同次谐波电流相互作用产生的异步性质谐波转矩,）,影响可忽略。
其值恒定但很小（1%TN②脉动转矩不同次数谐波磁场(主要是幅值最大的5、7次)与基波磁场的相互作用产生出六倍频谐波转矩.其性质为脉振转矩,平均值为零。
机电运动控制系统离线作业答案(必)2017
浙江大学远程教育学院《机电运动控制系统》课程作业（必做）姓名：学 号： 年级： 2015年春 学习中心： 广东（珠海）—————————————————————————————1. 直流电机有哪些调速方法? 根据其速度公式说明之, 并说明如何釆用电力电子手段实现。
答: 根据直流电机速度公式 , 有 (1) 电枢电压 Ua 控制 － 调压调速 （向下调速）采用电力电子手段时，有晶闸管可控整流器供电和自关断器件H 型桥脉宽调制(PWM)供电等方式, 其损耗小，控制性能好。
(2) 磁场φ 控制 － 弱磁（向上调速）,采用电力电子手段时，有晶闸管可控整流器供电励磁控制。
(3)由于运行损耗大、效率低, 一般不再釆用串 Ra 调速。
2. 画出双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图（非方块图），须清楚表达两个闭环的关键元件，写出各部分名称，标注有关信号量；指出两闭环连接上的特点及相互关系。
答:双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图如下：两闭环连接上的关系是速度调节器的输出作为电流调节器的输入，这就使得该系统具有由速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流的特点。
3. 分析双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统：(1) 如果要改变转速，应调节什么参数？为什么？(2) 如要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节什么参数？为什么？答: (1) 改变转速时只能改变速度调节器的输入u g ，因为它是速度环的指令信号。
改变速度调节器的参数对稳态速度无调节作用，仅会影响动态响应速度快慢。
(2) 要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节速度调节器的输出限幅值。
因为速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流。
4. 填空 :双闭环晶闸管━直流电动机调速系统中，内环为＿电流＿环，外环为 ＿速度＿环，其连接关系是：速度调节器＿的输出作为＿电流调节器＿的输入，因此外环调节器的输出限幅值应按＿＿调速系统允许最大电流＿来整定；内环调节器的输出限幅值应按＿可控整流器晶闸管最大、最小移相触发角＿来整定。
机电控制系统分析与设计大作业安排
机电控制系统分析与设计课程大作业指导书哈尔滨工业大学机电工程学院机电控制及自动化实验室2011年 6 月《机电控制系统分析与设计》课程大作业之一基于MATLAB 的直流电机 双闭环调速系统的设计与仿真1. 设置该大作业的目的在转速闭环直流调速系统中，只有电流截止负反馈环节对电枢电流加以保护，缺少对电枢电流的精确控制，也就无法充分发挥直流伺服电动机的过载能力，因而也就达不到调速系统的快速起动和制动的效果。
通过在转速闭环直流调速系统的基础上增加电流闭环，即按照快速起动和制动的要求，实现对电枢电流的精确控制，实质上是在起动或制动过程的主要阶段，实现一种以电动机最大电磁力矩输出能力进行启动或制动的过程。
此外，通过完成本大作业题目，让学生体会反馈校正方法所具有的独特优点：改造受控对象的固有特性，使其满足更高的动态品质指标。
2. 大作业具体内容设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动，已知电动机参数为：额定功率200W ； 额定转速48V ； 额定电流4A ； 额定转速=500r/min ； 电枢回路总电阻8=R Ω； 允许电流过载倍数λ=2； 电势系数=e C 0.04Vmin/r ； 电磁时间常数=L T 0.008s ； 机电时间常数=m T 0.5；电流反馈滤波时间常数=oi T 0.2ms ； 转速反馈滤波时间常数=on T 1ms ；要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压==**im nmU U 10V ；两调节器的输出限幅电压为10V；PWM功率变换器的开关频率=f10kHz；放大倍数=K 4.8。
s试对该系统进行动态参数设计，设计指标：稳态无静差；电流超调量≤σ5%；i空载起动到额定转速时的转速超调量σ≤ 25%；过渡过程时间=t0.5 s。
s3. 具体要求(1) 计算电流和转速反馈系数；(2) 按工程设计法，详细写出电流环的动态校正过程和设计结果；(3) 编制Matlab程序，绘制经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线；(4) 编制Matlab程序，绘制未经过小参数环节合并近似处理的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线；(5) 按工程设计法，详细写出转速环的动态校正过程和设计结果；(6) 编制Matlab程序，绘制经过小参数环节合并近似后的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线；(7) 编制Matlab程序，绘制未经过小参数环节合并近似处理的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线；(8) 建立转速电流双闭环直流调速系统的Simulink仿真模型，对上述分析设计结果进行仿真；(9) 给出阶跃信号速度输入条件下的转速、电流、转速调节器输出、电流调节器输出过渡过程曲线，分析设计结果与要求指标的符合性；(10) 在布置作业后提交详细书面报告，要求单面打印并在左侧装订。
《机电系统控制基础》大作业一
《机电系统控制基础》大作业一基于MATLAB的机电控制系统响应分析哈尔滨工业大学2013年11月1作业题目1. 用MATLAB 绘制系统2()25()()425C s s R s s s Φ==++的单位阶跃响应曲线、单位斜坡响应曲线。
2. 用MATLAB 求系统2()25()()425C s s R s s s Φ==++的单位阶跃响应性能指标：上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。
3. 数控直线运动工作平台位置控制示意图如下：X i伺服电机原理图如下：LR(1)假定电动机转子轴上的转动惯量为J 1，减速器输出轴上的转动惯量为J 2，减速器减速比为i ，滚珠丝杠的螺距为P ，试计算折算到电机主轴上的总的转动惯量J ；(2)假定工作台质量m ，给定环节的传递函数为K a ，放大环节的传递函数为K b ，包括检测装置在内的反馈环节传递函数为K c ，电动机的反电势常数为K d ，电动机的电磁力矩常数为K m ，试建立该数控直线工作平台的数学模型，画出其控制系统框图；(3)忽略电感L 时，令参数K a =K c =K d =R=J=1，K m =10，P/i =4π，利用MATLAB 分析kb 的取值对于系统的性能的影响。
2 题目1解：1.利用Matlab绘制Bode图时先通过tf函数建立系统模型。
2.运用step函数对线性连续系统的时间响应进行仿真分析。
3.利用plot函数输出绘制结果。
Matlab程序如下：clearclct=0:0.01:2;num=[ 25];den=[1 4 25];den1=[1 4 25 0];G=tf(num,den);G1=tf(num,den1);[y1,T]=step(G,t);[y2,T]=step(G1,t);plot(T,y1,'--r',T,y2,'--b')ylabel('x(t)');xlabel('t(sec)')legend('--单位阶跃','--单位斜坡');grid on3题目2解：1.利用Matlab 绘制Bode 图时先通过tf 函数建立系统模型。
运控大作业
《运动控制系统》大作业转速电流双闭环直流调速系统The speed and current double loop speed control system院（部）：电子信息与电气工程学院专业班级：2012级电气工程及其自动化（2）班学生姓名：刘自立学生学号：201202040066指导教师姓名：雷慧杰指导教师职称：讲师2015 年12月任务书1.设计题目转速、电流双闭环直流调速系统的设计2.设计任务直流他励电机：功率Pe＝145KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=6.5A，磁极对数P=，ne=1500r/min,，励磁电压220V，电枢绕组电阻Ra=3.7Ω,，电路总电阻R ＝7.4Ω，Ks=27，电磁时间常数Tl=0.033ms，Ton=0.01s，机电时间常数Tm=0.26ms，滤波时间常数Toi=0.0031s，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大电压值Um*=8V，速度给定最大电压值Un*=10V，α=0.007Vmin/r，β=0.77V/A3.设计要求要求：稳态无静差，电流超调量σi％≤5%；空载起动到额定转速时的转速超调σn％≤10％。
前言 (4)第一章双闭环直流调速系统的工作原理 (5)1.1 双闭环直流调速系统的介绍 (5)1.2 双闭环直流调速系统的组成 (6)1.3 双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 (6)1.4 双闭环直流调速系统的数学模型 (8)第二章调节器的工程设计 (11)2.1 调节器的设计原则 (11)2.2 Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能比较 (12)2.3 系统的给定电源 (13)2.4 电抗器参数计算与选择 (14)第三章电流调节器的设计 (15)3. 1 结构框图的化简和结构的选择 (15)3.2 时间常数的计算 (16)3.3调节器的限幅 (21)第四章计算机仿真 (24)4.1空载起动 (25)4.2 空载起动特性 (26)第五章设计心得 (27)参考文献 (28)前言许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。
《电机与运动控制系统》课程模拟试卷(一)
《电机与运动控制系统》课程模拟试卷（一）考试时间：90分钟一、填空题（每空1分，共30分）1、电机是一种进行能量传递或机电能量转换的电磁机械装置，将电能转换为机械能的是，将一种等级的电能转换为另外一种等级的电能的是，将机械能转换为电能的是。
答案：电动机、变压器、发电机2、感应电动机根据转子结构可以分为电动机和电动机两种。
答案：鼠笼式、绕线式3、一台三相四极异步电动机，额定转速是1440r／min，若电源频率是50Hz，则电动机的同步转速是，额定转差率为；极对数为3的同步电动机通以60Hz的交流电，其转速为。
答案：1500r/min、 0.04、1200r/min4、运动控制系统的动态性能指标主要有，，，和。
答案：上升时间、超调量、调节时间、最大动态变化量、恢复时间5、一台他励直流电动机采用电动机惯例，当P1>0，P M<0时，电动机运行于状态，当E a>U N，n>0时，运行于状态。
答案：制动、正向回馈制动运行6、一台单相变压器的原边绕组匝数100匝，副边绕组匝数50匝，当原边加220V 频率50Hz的电压时，电流为10A，副边输出的电压是V，频率Hz，电流是A。
答案：110、50、207、常用的可控直流电源有和；实际应用中采用的传递函数分别是和。
答案：静止式可控整流器、直流斩波变换器（脉宽调制变换器）、1ss s K W T s =+、1ss s K W T s =+8、调节同步电机的 可以调节它的无功功率；为了改善电网的功率因数，同步电动机都运行在 状态；不带负载专门用来改善电网功率因数的同步电动机称为 。
答案：励磁电流、过励、补偿机（调相机）9、直流电动机的工作点在第 象限和第 象限时电动机工作在制动状态，在第三象限时电动机工作在 状态。
答案：二、四、反向电动10、磁路中的铁心损耗包含 损耗和 损耗。
答案：磁滞、涡流二、计算题（共30分）1. （6分）一台并励直流电动机，额定数据为：P N ＝10kW 、U N ＝440V 、ηN ＝90%、n N =1500r ／min ，电枢绕组的总电阻Ra ＝0.25Ω，试问： （1） 直接起动时，起动电流为多少?（2） 若限制起动电流为额定值的2倍，应在电枢中串接的起动变阻值为多少?答案与解析： （1） 4401760[A]0.25N aQ a U I R === （2分） （2） 因为 N N N N P U I η=， 所以：3101025.25[A]4400.9NN N N P I U η⨯===⨯ （2分）根据题意，假定串入电阻为R Ω，则：2N N a U I R R Ω=+ 8.46[]2N a NUR R I Ω⇒=-=Ω （2分）2. (9分)某三相绕线式感应电动机的额定数据如下：P N =7.5kW ，U N =380V ，I N =15.1A ，n N =1450r/min ，λM =2.0。
机电运动控制系统作业（必做）
机电运动控制系统作业（必做）机电运动控制系统(习题集)必做作业1.直流电机有哪些调速⽅法? 根据其速度公式说明之, 并说明如何⾤⽤电⼒电⼦⼿段实现。
答：根据直流电机速度公式，有（1）电枢电压Ua控制-调压调速（向下调速）：采⽤电⼒电⼦⼿段时，有晶闸管可控整流器供电和⾃关断器件H型桥脉宽调制（PWM）供电等⽅式，其损耗⼩，控制性能好。
（2）磁场φ控制-弱磁（向上调速），采⽤电⼒电⼦⼿段时，有晶闸管可控整流器供电励磁控制。
（3）由于运⾏损耗⼤、效率低，⼀般不再采⽤串Ra调速。
2.画出双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图（⾮⽅块图），须清楚表达两个闭环的关键元件，写出各部分名称，标注有关信号量；指出两闭环连接上的特点及相互关系。
答：双闭环晶闸管-直流电动机不可逆调速系统电路原理图如下：两闭环连接上的关系是速度调节器的输出作为电流调节器的输⼊，这就使得该系统具有由速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进⾯确定了系统的最⼤电流的特点。
3.分析双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统：(1) 如果要改变转速，应调节什么参数？为什么？(2) 如要控制系统的起动电流、确保系统运⾏安全，应调节什么参数？为什么？答：（1）改变转速时只能改变速度调节器的输⼊ug，因为它是速度环的指令信号。
改变速度调节哭的参数对稳态速度⽆调节作⽤，仅会影响动态响应速度快慢。
(2)要控制系统的起动电流、确保系统运⾏安全，应调节速度调节器的输出限幅值。
因为速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进⽽确定了系统的最⼤电流。
4. 填空: 双闭环晶闸管━直流电动机调速系统中，内环为＿电流＿环，外环为＿速度环，其连接关系是：＿速度调节器＿的输出作为＿＿电流调节器的输⼊，因此外环调节器的输出限幅值应按＿＿调速系统允许最⼤电流＿来整定；内环调节器的输出限幅值应按＿＿可控整流器晶闸管最⼤、最⼩移相触发⾓＿来整定。
两调节器均为＿PI＿型调节器，调速系统能够做到静态⽆差是由于调节器具有＿积分（记忆）功能；能实现快速动态调节是由于节器具有＿＿饱和限幅＿功能。
机电运动控制系统作业答案(选做)答案.
机电运动控制系统 选做作业1. 晶闸管可控整流器供电直流电机调压调速的机械特性有何特点? 画出三相半波可控整流器供电直流电机机械特性并说明之。
答:与直流发电机-电动机组机械特性相比, 不同之处是: (1) 分电流连续与电流断续二个区域;(2) 电流连续区因可控整流器内阻大 (特别有换流重迭压降引入的等效电阻) 而使机械特性软； 电流断续区则因电流不连续致使机械特性更软而无法负载工作。
三相半波可控整流器供电直流电机机械特性如图所示: 时，整流器工作在整流状态，电机工作在电动状态； 时，整流器工作在逆变状态，电机工作在制动状态。
2. 可控整流器供电直流电机调速系统主回路中为何要釆用平波电抗器?其电感量应按什么要求来设计? 答:由于可控整流器供电直流电机调速系统负载轻时电流断续, 机械特性软, 调速特性差，无静差度可言。
解决办法：串接平波电抗器L ，增大晶闸管导通角以使电流连续。
平波电抗器电感量计算原则是: 能确保轻载下最小电流 时电流仍连续。
一般规律是I dmin 越小，要求平波电抗器电感量越大。
3．在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网电压波动与负载扰动时，各是哪个调节器起主要调节作用？ 答：(1) 电网电压波动：影响整流电压U d ，整流电流I d ，反映到控制信号即u fi ，它从电流环介入，故电流调节器起主要作用。
(2)负载扰动：负载T L 的变化将影响转矩平衡关系，继而影响转速ωr ，n ，反映到控制信号即u fn ，它从速度环介入，故速度调节器起主要作用00α<00α>d min (5~10)%20%NNI I I ⎧=⎨⎩4. 双闭环调速系统稳态运行时，两个PI 调节器的输入偏差(给定与反馈之差)是多少？它们的输出电压应对应于何种状态的值？为什么？ 答：(1) 根据PI 调节器的特性，稳态时能实现无差调节，使反馈等于给定，即： △u n ＝ 0 或△u i ＝ 0 ，两个PI 调节器的输入偏差为零。
机电传动控制作业(参考)
2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速的、减速的、稳定的和静止的各种状态？M L d T T T -=d T >0时，系统加速；d T =0时，系统稳定；d T <0时，系统减速；2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）a ： TM-TL=0系统匀速b ： TM-TL<0系统减速c ： -TM-TL<0系统减速d ： TM-TL>0系统加速e ： -TM-TL<0系统减速f ： -TM+TL=0系统匀速2.11 在题2.11图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？（d ）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。
3.8一台他励直流电动机的铭牌数据为：N P =5.5KW, N U =110V , N I =62A, N n =1000r/min,试绘出它的固有机械特性曲线。
22110625500(0.5~0.75)(0.5~0.75)(0.172~0.258)62N N N N U I P Ra I -⨯-==⨯=Ω N a a e N NU I R K n -Φ= 011010001107~1170(/min)11062(0.172~0.258)N N e N N a a U U n n r K U I R ⨯====Φ--⨯ 55009.559.5552.53()1000N N N N P P T N m n ω===⨯=⋅ 根据点（0，0n ）和点（N T ，N n ）可画出机械特性曲线。
3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=6.5KW,U N=220V , I N=34.4A, n N=1500r/min, Ra =0.242Ω,试计算出此电动机的如下特性：①固有机械特性；②电枢服加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性；③电枢电压为U N/2时的人为机械特性；④磁通φ=0.8φN 时的人为机械特性； ①（1）22034.40.2420.141121500N a a e N N U I R K n --⨯Φ=== 022*********(/min)22034.40.242N N e N N a a U U n n r K U I R ⨯====Φ--⨯ 65009.559.5541.4()1500NN N N P P T N m n ω===⨯=⋅3.19直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何在？电动机的电动状态特点是电动机所发出的转矩T的方向与转速n的方向相同。
机电运动控制系统模拟卷_答案
《机电运动控制系统》模拟卷答案一、双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图如下：两闭环连接上的关系是速度调节器的输出作为电流调节器的输入，这就使得该系统具有由速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流的特点。
(1) 改变转速时只能改变速度调节器的输入u g ，因为它是速度环的指令信号。
改变速度调节器的参数对稳态速度无调菜作用，仅会影响动态响应速度快慢。
(2) 要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节速度调节器的输出限幅值。
因为速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流。
二、异步电机调速方法可按其速度公式来分类： (1) 变同步速调速 , 具体有 ① 变频调速。
可采用直一交变换的逆变器戓交一交变频器改变电机供电频率f l 。
② 变极调速。
需同时改变定、转子极对数，故只适合鼠笼式异步电机。
(2) 变滑差S 调速。
这是一种改变转子滑差功率消耗的调速方式。
具体有：① 交流调压调速 采用双向晶闸管构成的交流固态调压器实现。
② 转子串电阻调速，仅适合绕线式异步电机。
③ 串级调速，绕线式异步电机转子中串入与转子同频的电势吸收或补充滑差功率来实现速度的调节，采用不控整流器一有源逆变器装置。
④ 双馈调速，绕线式异步电机转子中采用功率可双向流动变频装置，实现同步速上、下的调速和四限象运行。
三、异步电机变频调速当频率变化时，电机端电压U 1要随运行频率f 1变化，以保持电机磁路工作点φm 不变或按要求规律变。
其规律如图所示：(1) 基频以下(f l ≤ f 1N ) 作恒电压频率比(U l ／f l ＝ C )控制，以保持电机气隙磁通φm 不变，但在频率很低时应作电压提升，以补偿定子电阻压降的影响。
(1)sn-s n =160s f n p =(2)基频以上(f l≥f1N )则维持电压为恒定(U1N ＝ C )，此时电机气隙磁通、电磁转矩反比频率变化，使电机进入弱磁状态，电机作恒功率运行。
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机电运动控制系统(习题集)
必做作业
1.直流电机有哪些调速方法? 根据其速度公式说明之, 并说明如何釆用电力电子手段实现。
2.画出双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图（非方块图），须清楚表达两个闭环的关键元件，写出各部分名称，标注有关信号量；指出两闭环连接上的特点及相互关系。
3.分析双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统：
(1) 如果要改变转速，应调节什么参数？为什么？
(2) 如要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节什么参数？为什么？
4. 填空: 双闭环晶闸管━直流电动机调速系统中，内环为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿环，外环为＿＿＿＿＿＿＿＿＿环，其连接关系是：＿＿＿＿＿的输出作为＿＿＿＿＿＿的输入，因此外环调节器的输出限幅值应按＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来整定；内环调节器的输出限幅值应按＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来整定。
两调节器均为＿＿＿＿＿＿型调节器，调速系统能够做到静态无差是由于调节器具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿功能；能实现快速动态调节是由于节器具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿功能。
5.在转速、电流双闭环系统中，速度调节器有哪些作用？其输出限幅值应按什么要求来调整？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值应如何调整？
6. 双闭环调速系统正常工作时，调节什么参数可以改变电动机转速？如果速度闭环的转速反馈线突然断掉，会发生什么现象？电动机还能否调速？
7. 以双闭环直流调速系统两个闭环之间连接上的特点及各个闭环的功能为依据，详细解释
下图所示从静止起动至给定转速n g并带负载（以负载电流I L表示）的过程，即说明(1)、(2)、(3) 阶段转速n、电枢电流i d的变化规律。
8.在直流可逆调速系统中，主回路为何需要双桥反并联？
9.图示为直流电动机脉宽调制(PWM)调速系统主电路(H型桥)，各功率开关元件编号及电机反电势E a方向如图。
当采用双极性脉宽调制时:
⑴画出VTl ～VT4 基极控制信号u bl～u b4及电机端电压U a波形；
⑵说明为何叫双极性？如何实现正、反转？何时速度为零？
10. 图示为直流电动机脉宽调制(斩波)调速系统主电路(H型桥)，各功率开关元件编号及电机反电势E a方向如图。
当采用双极性脉宽调制时,分析: ①不同时刻的导通元件及导通原因; ②画出各阶段的电流路径及维持电流的源泉(电源电压、电枢反电势、自感电势
等)③电机运行状态(电动、能耗制动、再生制动、反接制动等)及其原因。
11.异步电机有哪些调速方法？从转速公式上进行分类说明。
这些调速方法又各采用什么样的电力电子手段来实现？
12. 鼠笼式异步电机采用调压调速时，适合拖动什么样的负载？为什么？
13.交－直－交变频调速系统：
（1）六阶梯波逆变器中，①改变U l依靠调节＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来实现，
②改变f1依靠调节＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来实现，
③改变电机转向依靠改变＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来实现。
（2）在正弦脉宽调制型SPWM逆变器中，①改变U l依靠调节＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来实现，
②改变f1依靠调节＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来实现，
③改变电机转向依靠改变＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来实现。
14.变流器非正弦供电对电机运行性能有何影响？
15.在设计及选用变流器非正弦供电电机时, 应作如何考虑？
16. 异步电机非正弦供电下，存在两种谐波转矩：
(1) 恒定谐波转矩，①性质：＿(a)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，
(b)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
②产生机理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2) 交变谐波转矩，①性质：＿(a)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，
(b)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
②产生机理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
17.变频调速系统中，逆变器有电压源逆变器（VSI）及电流源逆变器（CSI）之分，试从以下三方面对比说明其差异，并详细说明其理由：
⑴直流环节所用滤波元件及造成的电源内阻特性上；
⑵功率开关元件导通型式及造成的输出电压、电流特性上；
⑶拖动多机及四象限运行能力上。
18.在采用六阶梯波 ( 方波 ) 逆变器构成的交一直一交变频调速系统中，分别阐述：
①改变电机端电压依靠调节什么来实现？
②改变电机运行频率依靠调节什么来实现？
③改变电机转向又是依靠什么来实现？
19.按电压与频率协调控制的实现方式区分,交—直—交变频器有几种结构形式? 图示说明。
20.在采用SPWM（正弦脉宽调制）逆变器构成的交一直一交变频调速系统中，分别阐述：
①改变电机端电压依靠调节什么来实现？
②改变电机运行频率依靠调节什么来实现？
③改变电机转向又是依靠什么来实现？
21.PWM型变频器输出电压的幅值和频率是如何调节的？分别就正弦脉宽调制(SPWM)和磁链追踪控制(SVPWM)两种不同方式作出说明。
22.３9.脉宽调制(PWM)变频器与方波(六阶梯波) 变频器相比有何优点？正弦脉宽调制(SPWM)变频器如何获得正弦脉宽的输出电压？又如何实现输出频率和输出电压大小的调节。
23. 异步电机变频调速时，电机端电压应如何变化? 图示说明之。
24. 画出频率开环、电压源(SPWM)逆变器—异步电机变频调速系统原理图(包括详细的主电路、控制电路)，说明主功率开关器件旁为何必须反并联续流二极管？
25.频率开环、电压源(SPWM)逆变器—异步电机变频调速系统中：
(1) 两个控制通道各自如何工作的？相互间如何协调的？靠什么单元协调？画出该单元的输入、输出关系曲线，并作合理说明；
(2) 如何形成SPWM调制控制(如何变频、调压)？
完。