(完整版)电力拖动自动控制系统第4版复习要点汇总
电力拖动自动控制系统_第四版完整版_陈伯时
所以， （2）
ncl 8.33r / min
（3） （4） n K p K sU n I d R / Ce 1 K KU n / 1 K I d R / Ce 1 K
（2）
( R / 3) 1.0 1.5 0.8 / 3 1.1, 不符合要求，取Rs 1.1,
Rs ( R / 3)
需加电流反馈放大器
由于需要的检测电阻值大， 说明要求的电流信号值也大。要同时满足检测电 阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。为此，
取 Rs 1.1 ，则 Ucom I dcr Rs 15 1.1 16.5V
（3）
当 I d I dcr 时，有
* n K p K sU n / Ce 1 K K p K s K i Rs I d U com / Ce 1 K RI d / Ce 1 K * K p Ks Un K iU com / Ce 1 K R K p K s K i Rs I d / Ce 1 K
* 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 Uu 8.8V 、比
例调节器放大系数 K P 2 、晶闸管装置放大系数 K S 15 、反馈系数γ=0.7。求： （1）输出电压 U d ； （2）若把反馈线断开， U d 为何值？开环时的输出电压是闭 环是的多少倍？（3）若把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给
解：1）调速范围 D nmax nmin (均指额定负载情况下）
nmax n0max nN 1500 15 1485 nmin n0min nN 150 15 135 D nmax nmin 1485 135 11
电力拖动自动控制知识点总结
第1章 绪论1、电机的分类？①发电机(其她能→电能)直流发电机与交流发电机②电动机(电能→其她能)直流电动机:有换向器直流电动机(串励、并励、复励、她励)与无换向器直流电动机(又属于一种特殊的同步电动机)交流电动机:同步电动机异步电动机:鼠笼式、绕线式、伺服电机控制电机:旋转变压器自整角机力矩电机测速电机步进电机(反应式、永磁式、混合式)2、根据直流电机转速方程n — 转速(r/min); U — 电枢电压(V) I — 电枢电流(A); R — 电枢回路总电阻( Ω ); Φ — 励磁磁通(Wb);Ke — 由电机结构决定的电动势常数。
三种方法调节电动机的转速:(1)调节电枢供电电压 U ; (2)减弱励磁磁通 Φ;(3)改变电枢回路电阻 R 。
调压调速:调节电压供电电压进行调速,适应于:U ≤Unom,基频以下,在一定范围内无级平滑调速。
弱磁调速:无级,适用于Φ≤Φnom,一般只能配合调压调速方案,在基频以上(即电动机额定转速以上)作小范围的升速。
变电阻调速:有级调速。
问题3:请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点,并说明今后电力传动系统的发展的趋势。
* 直流电机调速系统优点:调速范围广,易于实现平滑调速,起动、制动性能好,过载转矩大,可靠性高,动态性能良好。
缺点:有机械整流器与电刷,噪声大,维护困难;换向产生火花,使用环境受限;结构复杂,容量、转速、电压受限。
* 交流电机调速系统(正好与直流电机调速系统相反)优点:异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉,使用环境广,运行可靠,便于制造大容量、高转速、高电压电机。
大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。
缺点:调速性能比直流电机差。
* 发展趋势:用直流调速方式控制交流调速系统,达到与直流调速系统相媲美的调速性能;或采用同步电机调速系统、第2章 闭环控制的直流调速系统1、常用的可控直流电源有以下三种⏹ 旋转变流机组——用交流电动机与直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。
电力拖动自动控制系统——运动控制系统 第4版 (阮毅 陈伯时 著) 机械工业出版社 复习提纲
第一章1.运动控制系统的基本结构和组成，对每个部件结构的理解；2.运动控制系统的转矩控制规律，系统运动方程的理解，运动控制系统稳定充要条件，电机的机械特性曲线，负载特性曲线及其二者关系，复习电机学相关知识。
第二章1.理解直流调速系统电源，V-M系统和PWM系统的比较；2.掌握直流调速系统调速指标，系统调速范围、净差率和额定速降的关系；3.掌握直流调速速度反馈的数学模型，理解开环系统机械特性和闭环系统机械特性关系和闭环系统控制的本质；转速负反馈系统结构，静态参数设计方法；4.掌握直流调速系统稳定性条件及控制器的设计计算；5.掌握直流调速数字控制的本质，测速方法；6.理解电流截止负反馈系统结构。
第三章1.掌握直流调速转速、电流反馈控制系统的组成，控制器动态过程分析；2.深入理解转速调节器和电流调节器作用和动态控制过程；3.深入理解转速调节器和电流调节器的工程设计方法，控制器限幅设计方法和原理；4.掌握转速调节器和电流调节器的工程设计方法及其基于运放电路的控制器设计。
第四章1.理解桥式可逆PWM变换器原理；2.理解V-M三相桥式反并联可逆调速电路结构、V—M三相桥式交叉连接可逆调速电路结构、V-M三相零式反并联可逆调速电路结构、逻辑无环流可逆调速系统电路结构；3.理解V-M逻辑无环流可逆调速系统过渡过程分析，强磁直流调速系统控制原理。
第五、六、七、八章1.理解异步电机的调速方法与气隙磁通；2.掌握异步电机调压调速系统的基本调速方法原理和应用；.3.掌握异步电机变压变频调速基本原理，掌握基频以上和以下的调速方法；掌握异步电机变压变频调速的机械特性和转矩特性4.掌握异步电机转差功率调速基本原理；5.掌握交流电机矢量控制基本控制原理；6.掌握交流电机直接转矩控制基本控制原理；7.掌握交流电机串级调速基本原理、系统结构和机械特性。
电力拖动自动控制系统运动控制系统-四版-复习题-考试题目
电力拖动自动控制系统运动控制系统-四版-复习题-考试题目直流调速系统判断:1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
<）2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M 法适用于测高速，T法适用于测低速。
<）3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
<）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
<）5静差率和机械特性硬度是一回事。
< ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
< ）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk 的大小并非仅取决于速度定 Ug*的大小。
<）8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
< ）9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
<）10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向<正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
<）11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
<）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
< ）12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段<）13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
<）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。
<）15 闭环系统可以改造控制对象。
<）16闭环系统电动机转速与负载电流<或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。
<）18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
<）19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。
<）20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。
<）二选择题1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，< ）。
(完整版)电力拖动自动控制系统的重点复习
1.运动控制系统是由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，交流调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。
2.V-M系统：晶闸管整流器—电动机调速系统；SPVWM：电压空间矢量PWM控制3.直流PWM调速系统：脉宽调整变换器—直流电动机调速系统；脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速4.泵升电压：当系统工作在逆变状态时，会对滤波电路中滤波电容进行充电，使电容两端电压升高5.静特性：表示闭环系统电动机转速与负载电流（转矩）间的稳态关系6.有静差调速系统：在比例控制调速系统中，存在扰动引起的稳态误差；7.无静差调速系统：对于积分控制和比例积分控制系统，由阶跃扰动引起的稳态误差为0；8.电流截止负反馈：当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。
9.准时间最优控制：在设备物理上的允许条件下，实现最短时间的控制；10.双闭环调速系统：在电流、转速反馈控制系统中，从闭环结构上看，由电流环在里面构成的内环和由转速环在外面构成的外环，两个闭环构成的控制系统称作双闭环调速系统；11.可逆调速系统：可以实现电机正反转，具有四象限运行功能的调速系统称为可逆调速系统；12.环流的定义：采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流（1）静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。
瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。
（2）动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。
电力拖动自动控制系统第4版复习要点汇总
第2章 转速反馈控制的直流调速系统1 直流电机主要有哪几种基本调速方法?通过性能比较，你认为哪一种方法最好？ 答：直流电动机稳态表达式Φ-=e K IR U n 式中:n —转速（r/min ）,U —电枢电压（V ）,I —电枢电流（A ）,R —电枢回路总电阻（Ω）,Φ—励磁磁通（Wb ）,e K —电动势常数。
直流电机主要有三种基本调速方法：调节电枢供电电压 U ，减弱励磁磁通 Φ，改变电枢回路电阻 R 。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。
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，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。
2 常用的可控直流电源主要有哪些？答：常用的可控直流电源有以下三种：（1）旋转变流机组——用交流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．静差率s 与空载转速n 0的关系如何?答：静差率s 与空载转速n 0成反比，n 0下降，s 上升。
所以检验静差率时应以最低速时的静差率 mino n n s ∆=为准。
5转速控制的要求是什么？答：1）调速-在一定的最高转速和最低转速的范围内，分档的或平滑的调节转速。
2）稳速-以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种可能的干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量。
3）加、减速-频繁起、制动的设备要求尽量快的加、减速以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。
6 解释反馈控制规律？答（1）被调量有静差（2）抵抗扰动与服从给定（3）系统精度依赖于给定和反馈检测精度7 闭环空载转速cl n 0比开环空载转速op n 0小多少?答： cl n 0是op n 0的1/（1+K ）。
电力拖动自动控制系统--运动控制系统 第四版 复习题 考试题目
考试题型及分数分配1 判断题（20分，10~20小题）范围广，2 选择题（20分，10~20小题）内容深，细节区分3 填空题（10分，10小题）4 设计题（10分，2小题）For personal use only in study and research; not for commercial use5 简述题（10分，2小题）6 无传感器算法：磁链、转矩的计算算法异步电动机转子磁链和定子磁链的估算、转矩的估算For personal use only in study and research; not for commercial use7 分析计算题（20分，3小题）直流调速系统一判断题1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
（Ⅹ）2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。
（√）3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
（√）5静差率和机械特性硬度是一回事。
（Ⅹ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
（Ⅹ）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U的大小并非仅取决于k速度定 U g * 的大小。
（√）8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
（ Ⅹ ） 9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
（Ⅹ）10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
（√）11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
（Ⅹ） 与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
（ Ⅹ ）12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√）13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID 调节器时转速总有超调。
（Ⅹ） 14 电压闭环相当于电流变化率闭环。
电机与拖动 第4版 第1章 电机学基础知识
磁动势F =Ni（单位安匝At）
磁阻Rm = l/(μA) （单位每亨H-1）
第一章 电机学基础知识
12/99
1.2 电机的基本原理
2) 磁路及基本定律
基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第二定律
l0A0μ0ϕ0 i N
l1A1μ1ϕ1 ϕ1
ϕ2 l2A2μ2ϕ2
l3A3μ3ϕ3 ϕ3
l6A6μ6ϕ6
l5A5μ5ϕ5 l4A4μ4ϕ4
第一章 电机学基础知识
目录
1.1 电机的基本功能与主要类型 1.2 电机的基本原理 1.3 电机的制造材料
第一章 电机学基础知识
2/99
1.1 电机的基本功能
电机（包括变压器和旋转电机 ）是实现能量转换和 信号传递的电磁装置。
电机是一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。
电机是实现能量转换和信号转换的电磁装置。
6/99
1.2 电机的基本原理
1) 磁场基本概念
同性相斥、异性相吸。 铁磁材料性质。
第一章 电机学基础知识
7/99
1.2 电机的基本原理
1) 磁场基本概念
磁通量Φ（单位：韦伯 Wb ） 垂直穿过某截面的磁感线总和。
磁通连续性定理—通过任意封闭曲面的磁通量等于零。
第一章 电机学基础知识
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1.2 电机的基本原理
电机泛指所有实施电能特性变换的机械装置。电气工 程学科关注的电机，研究限于依据磁场耦合实现机电 能量转换和信号传递与转换的装置（电磁式电机）。
the devices used in the interconversion of electric and mechanical energy. Emphasis is placed on electromagnetic rotating machinery, by means of which the bulk of this energy conversion takes place. However, the techniques developed are generally applicable to a wide range of additional devices including linear machines, actuators, and sensors.
电力拖动自动控制系统--运动控制系统_第四版_复习题_考试题目
直流调速系统一判断题1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
（Ⅹ）2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。
（√）3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
（√）5静差率和机械特性硬度是一回事。
（Ⅹ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
（Ⅹ）的大小并非仅取决于7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk*的大小。
（√）速度定 Ug8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
（Ⅹ）9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
（Ⅹ）10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
（√）11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
（Ⅹ）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
（Ⅹ）12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√）13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
（Ⅹ）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。
（√）15 闭环系统可以改造控制对象。
（√）16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。
（√）18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
（Ⅹ）19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。
（√）20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。
（√）二 选择题1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，（ A ）。
A ACR 抑制电网电压波动，ASR 抑制转矩波动 B ACR 抑制转矩波动，ASR 抑制电压波动 C ACR 放大转矩波动，ASR 抑制电压波动 D ACR 放大电网电压波动，ASR 抑制转矩波动2桥式可逆PWM 变换器给直流电动机供电时采用双极性控制方式，其输出平均电压d U 等于（B ）。
电力拖动自动控制系统考试复习资料
1、 直流电动机的稳态转速可以表示为：n=U-IR/K e Φ2、 调节电动机转速的方法：三种（1）调节电枢供电电压U ；（2）减弱励磁磁通Φ；（3）改变电枢回路电阻R 。
三种方法的优缺点：对于要求在一定范围内无极平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。
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，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。
3、调速范围和静差率，这两个指标合称调速系统的稳态性能指标。
（1）调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速n max 和最低转速n min 之比叫做调速范围，用字母D 表示，即：D=n max /n min 。
n max 和n min 一般都指电动机在额定负载时的最高转速和最低转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的最高转速和最低转速。
（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∆n N 与理想空载转速n 0之比，称为系统的静差率s,即：s=∆n N / n 0或用百分数表示s=∆n N / n 0×100%。
4、例题2-1：某直流调速系统电动机额定转速n N =1430r/min ，额定速降∆n N =115r/min ，当要求静差率s ≤30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s ≤20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？解：D=n N s/∆n N （1-s ）=)3.01(1153.01430-⨯⨯≈5.3 若要求s ≤20%，则允许的调速范围只有：D=n N s/∆n N （1-s ）=)2.01(1152.01430-⨯⨯≈3.1 若调速范围达到10，则静差率只能是s=D ∆n N /n N + D ∆n N =11510143011510⨯+⨯≈44.6%5、反馈控制的基本作用：根据自动控制原理，将系统的被调节量作为反馈量引入系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值对系统进行控制，可以有效地抑制甚至消除扰动造成的影响，而维持被调节量很少变化或者不变，这就是反馈控制的基本作用。
电力拖动自动控制系统期末复习重点
电力拖动自动控制系统期末复习重点第一章1、电力拖动实现了电能与机械能之间的能量变换。
2、功率放大与变换装置有电机型、电磁型、电力电子型等，现在多用电力电子型的。
3、控制器分模拟控制器和数字控制器两类，也有模数混合的控制器，现在已越来越多地采用全数字控制器。
4、几种典型的生产机械负载转矩：恒转矩负载恒功率负载风机、泵类负载第二章1、三种调节直流电动机转速的方法：调节电枢供电电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。
2、可控直流电源主要由两大类：相控整流器（v-m）、直流脉宽变换器（pwm-m）3、单相全波整流电路：U d0=0.9U2cosa 三相半波：U d0=1.17U2cosa 三相全波：U d0=2.34U2cosa4、电流连续时v-m系统的机械特性5、晶闸管可控整流器组成的直流电源的不足之处：1）晶闸管是单向导电的，它不允许电流反向，给电动机的可逆运行带来困难。
2）晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与du/di都十分敏感，其中任一指标超过允许值都可能在很短的时间内损坏晶闸管。
3）晶闸管的可控性是基于对其门极的移相触发控制，在较低速度运行时，晶闸管的导通角很小，使得系统的功率因数变差，并在交流侧产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变，被称为“电力公害”。
5、pwm-m系统中，直流电动机电枢两端的平均电压为：U d=(t on/T)U S6、直流pwm调速系统（电流连续）的机械特性：7、调速系统的稳态性能指标：调速范围（D）、静差率（S）额定速降8、调速范围，静差率，额定速降之间的关系：9、一个系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。
10、例题2-1（p23.）例题2-2（p24.）11、开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系：结论：比例控制的直流调速系统可以获得比开环调速系统硬的多的稳态系统，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此，需设置电压放大器和转速检测装置。
电力拖动自动控制知识点总结
电力拖动自动控制知识点总结电力拖动自动控制是一种利用电动机作为动力源，完成一系列运动控制和操作的技术。
它通过电力传动系统来把控制命令转换为电机动力输出，实现对设备的位置、速度和转矩等参数的精确控制。
电力拖动自动控制在各个行业的自动化生产中广泛应用，提高了生产效率和产品质量，降低了劳动强度和人为失误。
一、电力拖动自动控制基本原理电力拖动自动控制的基本原理是通过电动机来实现运动控制。
一般来说，电力拖动自动控制主要包括三个基本组成部分：传感器、控制器和执行器。
传感器用于采集反馈信号，控制器进行信号处理和计算，并将处理后的信号发送给执行器。
执行器则根据控制信号，调节电动机的转速、方向和输出力矩，实现对设备的运动控制。
二、电力拖动自动控制系统组成1.电动机电动机是电力拖动自动控制系统的核心部件，它将电能转换为机械能来驱动设备运动。
常用的电动机有直流电动机、交流感应电动机和步进电动机等。
选择合适的电动机型号和规格，对于实现精确控制至关重要。
2.传感器传感器用于采集各种物理信号，比如位置、速度、力矩等，并将其转换为电信号送入控制器。
常用的传感器有编码器、接近开关、力传感器和位移传感器等。
传感器的准确度和稳定性对于控制系统的精确性和性能至关重要。
3.控制器控制器是电力拖动自动控制系统的智能核心，负责信号的处理和控制算法的执行。
根据控制要求和应用场景的不同，常用的控制器有PLC（可编程逻辑控制器）、单片机和工控机等。
控制器的设计和参数设置决定了系统的稳定性和运行特性。
4.电力传动装置电力传动装置一般由电动机、传动装置和工作机构组成。
传动装置根据控制信号来调整输出轴的转速和转矩，使工作机构按照预设的规律运动。
常用的电力传动装置有齿轮传动、皮带传动、链传动和螺杆传动等。
5.控制回路控制回路是电力拖动自动控制系统中最关键的部分，它根据输入信号和反馈信号进行比较和判断，产生控制信号送入执行器。
常见的控制回路有位置闭环控制、速度闭环控制和转矩闭环控制等。
电力拖动重点知识整理
1.电力拖动自动控制系统按控制的物理量分类：调速系统、位置随动系统、张力控制系统、多电机同步控制系统2.直流调速系统用的可控直流电源：旋转变流机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器3.晶闸管管可控整流装置中电路，谐波与无功功率造成的电力危害，必须添置无功补偿和谐波滤波装置。
4.V-M系统中整流电路输出电流波形是脉动的，可能出现电流连续和断续两种情况。
抑制电流脉动的措施：1增加整流电路相数或采用多重化技术2设置平波电抗器5.桥式可逆PWM系统，PWM变化器中的电容作用：1滤波2当电机制动时吸收运行系统动能。
由于直流电源靠二极管整流器供电，不能回馈电能，电机制动时只能对滤波电容充电，电容两端电压升高，称作“泵升电压”6.静态性能指标：调速范围、静差率7.一个系统的调速范围是指在低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
8.开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系结论：1闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多2闭环系统静差率比开环系统小得多3静差率一定时，闭环系统可大大提高调速范围4获得以上优势闭环系统必须设置放大器9.反馈控制规律：1只有比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍有静差2反馈控制系统的作用：抵抗扰动，服从给定3系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度10.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，克服了各自的缺点，扬长避短，互相补充。
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11.电压负反馈的构成：反馈检测原件即起分压作用的电位器。
12.转速、电流双闭环直流调速系统，设置2个调节器分别调节转速和电流，即引入转速负反馈和电流负反馈。
二者串级联接，转速调节器的输出作为电流调节器的输入电流调节器输出控制电力电子变换器。
从闭环结构上，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。
这就形成了转速、电流双闭环调速系统13.（判断）PI调节器输出量在动态过程中决定于输入量的积分，达到稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关，而是由他后面的环节决定14.双闭环直流调速系统根据起动过程中转速调节器ASR经历不饱和、饱和、退饱和3种情况动态过程分为3个阶段：电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段。
《电力拖动自动控制系统》复习要点
阮毅、陈伯时《电力拖动自动控制系统（第4版）》复习要点第一章绪论1、运动控制系统的组成2、运动控制系统的基本运动方程式me L d JT T dt ω=-mm d dtθω=3、转矩控制是运动控制的根本问题。
4、负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载。
a ）位能性恒转矩负载b)反抗性恒转矩负载。
5、负载转矩与转速成反比，而功率为常数，称作恒功率负载。
6、负载转矩与转速的平方成正比，称作风机、泵类负载。
直流调速系统第二章转速反馈控制的直流调速系统1、直流电动机的稳态转速：e U IR n K -=Φ2、调节直流电动机转速的方法：（1）调节电枢供电电压；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻。
3、V-M系统原理图4、触发装置GT 的作用就是把控制电压U c 转换成触发脉冲的触发延迟角α。
改变触发延迟角α可得到不同的U d0，相应的机械特性为一族平行的直线。
5、脉宽调制变换器的作用：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。
6、调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速n max 和最低转速n min 之比。
7、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所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比。
8、调速范围、静差率和额定速降之间的关系：(1)N N n s D n s =∆-N N ND n s n D n ∆=+∆(1)N N n s n D s ∆=-9、转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图10、直流电动机的动态结构11、开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系：（1）闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多；（2）闭环系统的静差率要比开环系统小得多；（3）如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。
12、当负载转矩增大，闭环调速系统转速自动调节的过程：TL ↑→I d ↑→n ↓→U n ↓→∆U n ↑→U c ↑→U d0↑→n ↑13、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。
[修订]电力拖动自动控制系统--运动控制系统_第四版_复习题_考试题目 (1)
![[修订]电力拖动自动控制系统--运动控制系统_第四版_复习题_考试题目 (1)](https://img.taocdn.com/s3/m/4bee0ef00508763231121292.png)
1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。
（Ⅹ）2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。
（√）3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
（√）5静差率和机械特性硬度是一回事。
（Ⅹ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
（Ⅹ）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k的大小并非仅取决于速度定 U g*的大小。
（√）8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
（Ⅹ）9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
（Ⅹ）10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
（√）11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
（Ⅹ）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
（Ⅹ）12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√）13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
（Ⅹ）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。
（√）15 闭环系统可以改造控制对象。
（√）16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。
（√）18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
（Ⅹ）19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。
（√）20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。
（√）二 选择题1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，（ A ）。
A ACR 抑制电网电压波动，ASR 抑制转矩波动B ACR 抑制转矩波动，ASR 抑制电压波动C ACR 放大转矩波动，ASR 抑制电压波动D ACR 放大电网电压波动，ASR 抑制转矩波动3与机组相比，相控整流方式的优点是（A 、B 、C 、D ），缺点是（ E 、F ）。
电力拖动自动控制基础知识点总结
根据直流电机转速方程n — 转速（r/min ）； U — 电枢电压（V ） I — 电枢电流（A ）； R — 电枢回路总电阻（ Ω ）； Φ — 励磁磁通（Wb ）；Ke — 由电机结构决定的电动势常数。
三种方法调节电动机的转速：（1）调节电枢供电电压 U ； （2）减弱励磁磁通 Φ；（3）改变电枢回路电阻 R 。
第1章 闭环控制的直流调速系统1、常用的可控直流电源有以下三种⏹ 旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。
⏹ 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。
⏹ 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。
2、由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）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 i f 即可改变其输出电压 U ，从而调节电动机的转速 n 。
这样的调速系统简称G-M 系统，国际上通称Ward-Leonard 系统。
3、晶闸管-电动机调速系统（简称V-M 系统，又称静止的Ward-Leonard 系统），4、采用简单的单管控制时，称作直流斩波器，后来逐渐发展成采用各种脉冲宽度调制开关的电路，脉宽调制变换器（PWM-Pulse Width Modulation ）。
PWM 系统的优点（1）主电路线路简单，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，因而装置效率较高；（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
5、晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数在动态过程中，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。
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第2章转速反馈控制的直流调速系统1直流电机主要有哪几种基本调速方法 ？通过性能比较，你认为哪一种方法最好? 答：直流电动机稳态表达式式中:n —转速（r/min ） ,U —电枢电压（V ）, I —电枢电流（A ） ,R —电枢回路总电阻（Q ）—励磁磁通（Wb ） , K e —电动势常数。
直流电机主要有三种基本调速方法：调节电枢供电电压 U ,减弱励磁磁通，改变电枢回路电阻 R 。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。
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，在基速（即电机额定转速）以上作 小范围的弱磁升速。
因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。
2 常用的可控直流电源主要有哪些？答：常用的可控直流电源有以下三种：（1） 旋转变流机组一一用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。
（2） 静止式可控整流器一一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一一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 .静差率s 与空载转速n o 的关系如何？答:静差率s 与空载转速n o 成反比，n o 下降，s 上升。
所以检验静差率时应以最低速时的静差率s ——为准。
n omin5转速控制的要求是什么？答：1）调速-在一定的最高转速和最低转速的范围内，分档的或平滑的调节转速。
2）稳速-以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种可能的干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品 质量。
3）加、减速-频繁起、制动的设备要求尽量快的加、减速以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要 求起、制动尽量平稳。
6解释反馈控制规律？答（1）被调量有静差（2）抵抗扰动与服从给定（3 ）系统精度依赖于给定和反馈检测精度7闭环空载转速n °ci 比开环空载转速n oop 小多少？答：n °ci 是 n 0op 的 1/ (1+K )。
8试说明转速负反馈调速系统工作原理。
答：转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器 等组成；U IR n K eASR 、触发器GT 、晶闸管变流器 VT 、测速发电机 TG当电动机负载T L 增加时，电枢电流I d 也增加，电枢回路压降增加，电动机转速下降，则转速反馈电压 相应下降，而转速给定电压 U ；不变，U n u ； U n 增加。
转速调节器 ASR 输出U c 增加，使控制角 减小,晶闸管整流装置输出电压 U d 增加，于是电动机转速便相应自动回升，其调节过程可简述为:9下图带转速负反馈的闭环直流调速系统原理图，各部件的名称和作用。
答：1 ）比较器： 给定值与测速发电机的负反馈电压比较，得到转速偏差电压U n2） 比例放大器 A :将转速偏差电压U n 放大，产生电力电子变换器UPE 所需的控制电压U c 。
3） 电力电子变换器 UPE :将输入的三相交流电源转换为可控的直流电压 U d 。
4） M 电机：驱动电机。
5） TG 发电机：测速发电机检测驱动电机的转速。
6 ）电位器：将测速发电机输出电压降压，以适应给定电压幅值U ；。
10说明单闭环调速系统能减少稳态速降的原因，改变给定电压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转 速?为什么？答：负反馈单闭环调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用， 在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。
稳态转速为：从上式可可得：改变给定电压能改变稳态转速；调整转速反馈系数，则 变稳态转速。
11闭环系统静特性的定义？与开环系统比较有何特点?（2）特点：1） 闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多，2） 如果比较同一 N 0的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小的多。
3） 当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。
4） 要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。
12闭环控制系统具有良好的抗扰能力和控制精度的原因？答：闭环控制系统是建立在负反馈基础上，按偏差进行控制。
当系统中由于某种原因使被控量偏离希望值而出规偏差时，必定产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差， 使被控制量与希望值趋于一致， 所以闭环控制系统具有良好的抗扰动能力和控制精度。
13反馈控制系统为什么极性不能接错？U n 也T LI d l d (R R d ) n U fnU d nU 0U c上述过程循环往复，直至 U 0为止。
K p K sK飞-也要改变，因此也能改答（1）定义：表示闭环系统电动机转速与负载电流的稳态关系。
K p K s U n n C e (1 K)I d R C e (1 K)答：控制系统一般都是负反馈系统。
如果错接成正反馈系统，对调速系统造成超速飞车”或振荡等故障，后果非常严重。
14有静差系统与无差系统的区别？答：根本区别在于结构上（控制器中）有无积分控制作用，PI控制器可消除阶跃输入和阶跃扰动作用下的静差，称为无静差系统，P控制器只能降低静差，却不能消除静差，故称有静差系统。
15比例积分（PI）调节器的特点？1答：PI调节器的输出电压U c由两部分组成。
第一部分K P U i是比例部分，第二部分 -U i dt是积分部分。
当t=0 T i突加U i瞬间，电容C相当于短路，反馈回路只有电阻R f,此时相当于P调节器，输出电压U。
K p U j，随着电容C被充电开始积分，输出电压U c线性增加，只要输入U i继续存在，U c一直增加饱和值（或限幅值）为止。
16 PID控制各环节的作用是什么？答：PID控制器各环节的作用是：（1）比例环节P:成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦出现，控制器立即产生控制作用，以便减少偏差，保证系统的快速性。
（2）积分环节I :主要用于消除静差，提高系统的控制精度和无差度。
（3）微分环节D:反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号变得过大之前，在系统中引入一个早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。
18采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是否有静差？为什么？试说明理由。
答：采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是无静差的。
电压负反馈实际是一个自动调压系统，只有被包围的电力电子装置内阻引起的稳态速降被减小到1/（1+K），它的稳态性能比带同样放大器的转速负反馈系统要差。
但基本控制原理与转速负反馈类似。
它与转速负反馈一样可以实现无静差调节。
19光电式旋转编码器的数字测速方法主要有哪几种？各用于何种场合？答：采用中光电式旋转编码器的数字测速方法主要有M法测速，T法测速，M/T法测速，M法适用于测高速，T法适用于测低速，M/T法即适用于测低速，又适用于测高速。
（2-4）为什么PWM —电动机系统比晶闸管一电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM —电动机系统在很多方面有较大的优越性: （1）主电路线路简单，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）若与快速响应的电动机配合，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，因而装置效率较高。
（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
（2-11）（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？它取决于那些因素？答：在动态过程中，当U n 变化时，只要其极性不变，积分调节器的输出U c 便一直增长；只有达到U n*U n，U n 0 时，U c 才停止上升；不到U n 变负，U c 不会下降。
当U n 0 时，U c 并不是零，而是一个终值；如果U n 不再变化，这个终值便保持恒定而不再变化，这是积分控制的特点。
因此，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。
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。
虽然现在U n 0 ，但历史上有过U n ，其积分就有一定数值，足以产生稳态运行时需要的控制电压U c。
（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？并说明理由。
答：系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
因此转速的稳态精度还受给定电源和测速发电机精度的影响。
（2-15）在电压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？（1）放大器的放大系数K p ；（2）供电电网电压；（3）电枢电阻R a ；（4）电动机励磁电流；（5）电压反馈系数。
答：在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当放大器的放大系数K p 发生变化时系统有调节作用再通过反馈控制作用，因为他们的变化最终会影响到转速，减小它们对稳态转速的影响。
电动机励磁电流、电枢电阻R a 发生变化时仍然和开环系统一样，因为电枢电阻处于反馈环外。
当供电电网电压发生变化时系统有调节作用。
因为电网电压是系统的给定反馈控制系统完全服从给定。
当电压反馈系数发生变化时，它不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。
反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。
（例题2-1 ）某直流调速系统电动机额定转速为n N =1430r/min，额定速降n N =115r/min，当要求静差率s< 30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s w 20% ,则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10,所能满足的静差率是多少?解：在要求s< 30%时，允许的调速范围为若要求s< 20%，则允许的调速范围只有若调速范围达到10,则静差率只能是（例题2-2 ）某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW , 220V, 305A , 1000r/min，采用V-M系统,主电路总电阻R=0.18 Q,电动机电动势系数C e=0.2Vmi n/r。
如果要求调速范围D=20 ,静差率s< 5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降n N最多能有多少？解：当电流连续时，V-M系统的额定速降开环系统在额定转速时的静差率为如要求D 20, s 5%，即要求（例题2-3 ）在例题2-2中，龙门刨床要求D=20, s< 5%，已知K s=30, = 0.015Vmin/r , C e=0.2Vmin/r，采用比例控制闭环调速系统满足上述要求时，比例放大器的放大系数应该有多少？解：闭环系统额定速降须为n c i 2.63 r/min ,已知开环系统额定速降为n op=275 r/min ,n op 由式nd *可得K n°pn d2752.63103.6则得K pKK s /C e103.630 0.015/ 0.246即只要放大器的放大系数等于或大于46。