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1、系统的开环对数幅频特性渐进线(伯德图)如下图所示,定性说明中频段、低频段、高频段和截止频率c ω(或称剪切频率)与闭环系统稳定性、稳态精度和动态响应的关系。
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2、分析突加给定之后转速、电流双闭环直流调速系统的工作过程。
3、常用的数字测速方法有哪几种,分析各方法的基本特征,以及M 法测速的工作原理,转速计算表达式(需说明各变量的物理意义)。
4、分析并阐述电力电子技术、自动控制原理、电机与拖动基础这三门学科与运动控制系统的关联性。
5、根据系统分析该系统抗干扰能力:
6、根据典型I 型系统和典型Ⅱ型系统的开环传递函数及BODE 图,两种系统的性能区别。
7、分析如下电路图。
8、计算:(计算时小数点后保留3位,若数值较小时,应保留三位有效位)
转速、电流双闭环调速系统,已知电动机参数为:PN =5.5kw ,UN =220V ,IN =28A ,nN=1490 r/min ,电枢回路电阻R=0.8Ω,允许电流过载倍数λ=1.8,电磁时间常数Tl=0.048s ,机电时间常数Tm=0.185s ,电动势常数:0.133e C =,主电路采用三相桥式整流电路,触发整流环节的放大倍数Ks=35,整流电装置内阻Rres=1.3Ω
,平均失控
时间常数Ts=0.0017s,最大输入、输出电压均为10V,电流反馈滤波时间常数Toi=0.002s,转速反馈滤波时间常数Ton=0.015s。
(1)计算电流反馈系数β,转速反馈系数α。
(2)按典型I型系统设计电流调节器结构和参数,其中KT=0.5。
(3)按典型II型系统设计转速调节器,其中h=5,选择调节器结构并计算参数。
1、系统的开环对数幅频特性渐进线(伯德图)如下图所示,定性说明中频段、低频段、高频段和截止频率c ω(或称剪切频率)与闭环系统稳定性、稳态精度和动态响应的关系。
答: 系统为典型I 型系统,
高频段衰减越快,系统抗高频噪声干扰的能力强;(3分)
中频段以-20dB/dec 的斜率穿越0 dB 线,而且这一斜率能覆盖足够的频带宽度,则系统的稳定性好;(3分)
低频段的斜率为-20dB/dec ,系统的稳态精度一般;(3分)
截止频率c ω越高,则系统的快速性越好;(3分)
2、简述在转速电流双闭环调速系统中转速调节器的作用。
答:转速调节器的作用:
1,它是调速系统的主导调节器,它使转速很快跟随给定电压变化,稳态时可减小转速误差。
2,对负载变化起及时抗扰作用。
3,其输出限幅值决定电动机允许的最大电流
3、简述在转速电流双闭环调速系统中电流调节器的作用。
答:电流调节器的作用:
1,作为内环的调节器,在转速外环的调节过程中,它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压变化。
2,对电网电压的波动起及时抗扰作用。
3,在转速动态过程中,保证获得电动机允许的最大电流,从而加快动态过程。 4,当电动机过载甚至堵转时,限制电枢电流的最大值,起快速的自动保护作用
4、简述转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程。
答:Ⅰ段:ASR 很快进入饱和状态,输出限幅值*
im U ,在ACR 的调节下,电流迅速上升到d dm I I ≈,电流上升阶段。(4分)
Ⅱ段:ASR 始终饱和,相当于转速开环,系统成为在*im U 下的电流调节系统,同时为
了克服反电动势E ,所以在ACR 的作用下,d I 基本上保持略小于
dm I 的恒值,恒流升速阶段。(4分)
Ⅲ段:ASR 退饱和,*i U ,d I
迅速减小,该段ASR ,ACR 都不饱和。ASR 起主导的转速
调节作用,ACR 则使d I 尽快地跟随*i U ,转速调节阶段。(4分)
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5、常用的数字测速方法有哪几种,分析各方法的基本特征,以及M 法测速的工作原理,转速计算表达式(需说明各变量的物理意义)。
解:M 法:在一定的时间c T 内,测取旋转编码器输出的脉冲个数1M ,转速1
60c M n ZT = ,Z 是每转一圈的脉冲个数,误差率:11100%M ⨯ 适用于高速
T 法 :在编码器两个相邻脉冲的间隔时间内,测高频时钟脉冲个数
2M ,0260f n ZM = ,
0f 为高频时钟频率,误差率: 21100%1M ⨯- 适用于低速 M/T 法: 既检测1M , 也检测2M , 两个计数器同时开启或关闭计数可适用的速度范围广。
6、分析并阐述电力电子技术、自动控制原理、电机与拖动基础这三门学科与运动控制系统的关联性。
答:电动机是运动控制系统的控制对象,是运动控制系统的执行机构,电动机的结构和原理决定了运动控制系统的设计方法和运行性能,从控制对象的不同可分为分为直流调速系统、交流调速系统。(4分)
以电力电子器件为基础的功率放大与变换装置是弱电控制强电的媒介,在运动控制系统中作为电动机的可控电源,其输出电源质量直接影响运动控制系统的运行状态和性能。(4分)
控制理论是运动控制系统的理论基础,是指导系统分析和设计的依据。控制系统实际问题的解决常常能推动理论的发展,而新的控制理论的诞生,又为研究和设计各种新型的运动控制系统提供了理论依据。(4分)
7、调速系统的控制要求有哪些方面。
(1)调速——在一定的最高转速和最低转速范围内调节转速;
(2)稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行,在各种干扰下不允许有过大的转速波动;
(3)加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快;不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。
8、根据系统分析抗干扰能力:
(1)反馈控制系统的作用是:抵抗扰动, 服从给定
反馈控制系统具有良好的抗扰性能,它能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用,对于给定作用的变化唯命是从。
(2)系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度
反馈控制系统无法鉴别是对给定电压的正常调节还是不应有的给定电压的电源波动。