运动控制系统 期末复习资料
青岛科技大学运动控制系统期末考试复习题及参考答案(见后)
运动控制系统（C卷）（考生注意：答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）一、填空题（共10小题，每空2分，共20分）1. 运动控制的根本问题是控制，也是控制转速和转角的唯一途径。
2. 直流调速系统稳态性能指标中，用以衡量系统在负载变化下转速的相对稳定性的指标是。
3. 闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此须增设电压放大器以及。
4. 数字化测速方法检测转速或转角的器件是。
5. 转速反馈控制的单闭环直流调速系统引入环节解决系统起动和堵转时电流过大问题。
6. 转速电流双闭环直流调速系统中转速取决于转速给定和。
7. α=β配合控制有环流可逆直流调速系统的主回路中的环流是。
8. 交流调速技术中转差功率是评价调速系统效率高低的标志，从对转差功率的处理方式上，可将调速系统分为转差功率消耗型、转差功率不变型和转差功率馈送型三类，其中变频调速属于。
9. 异步电动机在恒压频比控制方式工作时，其最大转矩随电机电源频率的降低而降低，应采用补偿，增强带载能力。
10. 进行异步电动机动态数学模型简化的基本方法为。
二、选择题（每题仅有1个正确答案，共10小题，每题2分，共20分）1.运动控制系统控制对象是（）A. 电动机B. 控制器C. 功率变换装置D. 检测与反馈环节2.关于开环直流调速系统缺点描述错误的是（）A.机械特性软B.静特性差，开环自身无法克服C.对扰动有抵抗能力D.无检测环节3.下列扰动中能够被闭环系统所抑制的是( )A.电网电压波动B.给定电压的电源波动C.测速发电机励磁的变化D.反馈环节检测误差4.数字测速方法中通过检测旋转编码器两个输出脉冲之间的间隔时间来计算转速的方法是（）A. M法B. T法C. M/T法D. 以上皆不对5.转速电流双闭环直流调速系统中，关于ASR和ACR均不饱和时稳定工作情况描述错误的是（）A. ASR的输入偏差电压为零B. ASR的输出未达到限幅值C. ACR的输入偏差电压为零D. ACR的输出达到限幅值6. V-M可逆直流调速系统采用α=β配合控制的目的是消除（）A.直流平均环流B.瞬时脉动环流C.动态环流D.以上皆不对7.关于异步电动机调压调速方法说法错误的是（）A.主电路采用双向晶闸管交流调压器构成；B.转差功率保持不变；C.理想空载转速保持为同步转速不变；D.带恒转矩负载时调速范围有限；8.关于异步电动机变压变频调速的控制特性描述错误的是（）A.基频以下采用电动势频率比为恒值的控制方式，以保持磁通恒定；B.基频以下低频时应人为把定子电压抬高一些，以补偿定子阻抗压降；C.基频以上磁通与频率成反比降低，电机工作在弱磁状态；D.基频以上电压随频率升高而增大，以保持磁通恒定；9.下列PWM控制技术中，以输出正弦电压波为控制目标的方式是（）A. SPWMB. SHEPWMC. CFPWMD. SVPWM10.下列关于按转子磁链定向矢量控制的说法错误的一项是（）A.按转子磁链定向，实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦；B.按转子磁链定向的同步旋转坐标系中，异步电机数学模型与直流电机模型相当；C.按转子磁链定向的矢量控制系统需获取转子磁链的幅值和空间位置；D.按转子磁链定向的矢量控制系统转子磁链计算精度不受转子电阻影响；三、名词解释（共4小题，每题5分，共20分）1. 闭环系统静特性2.可逆直流调速系统3.SVPWM4.矢量控制系统四、简答题（共2小题，每题10分，共20分）1. 矢量变换坐标系有哪几种？不同电动机模型彼此等效的原则是什么？2. 简述位置伺服系统的主要任务，并比较位置伺服系统与调速系统的不同点。
运动控制系统 复习知识点总结
1 运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。
（运动控制系统框图）2. 运动控制系统的控制对象为电动机，运动控制的目的是控制电动机的转速和转角，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。
因此，转矩控制是运动控制的根本问题。
第1章可控直流电源-电动机系统内容提要相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标1相控整流器-电动机调速系统原理2.晶闸管可控整流器的特点（1）晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。
（2）晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。
晶闸管可控整流器的不足之处晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。
晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。
在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变。
需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。
3.V-M系统机械特4.最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。
5.（1）直流脉宽变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类（2）简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统（3）有制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统（4）桥式可逆PWM变换器（5）双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点双极式控制方式的不足之处（6）直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题”。
（7）直流PWM调速系统的机械特性6..生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D来表示（D的表达式）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电动机转速的变化率，称为静差率s。
运动控制复习1-1 (自动保存的)
运动控制复习一、填空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。
2、调速范围的公式是：min max n n D =，静差率的公式是：0n n s N ∆=；调速范围与静态速降和静差率直接的关系是：)1(s n s n D N N -∆=。
（用公式表示）3、直流调速系统用的可控直流电源有：晶闸管整流器-电动机系统、直流PWM 变换器-电动机系统、旋转变流机组。
4、双闭环调速系统中，转速调节器对 负载 起抗干扰作用；电流调节器对 电网电压 起抗干扰作用。
5、在直流调速系统中，为了进行定量分析，定义了两个稳定性能指标，分别是调速范围和静差率。
6、双速闭环调速系统的起动过程有如下三个特点：饱和非线性控制、转速超调、准时间最优控制。
7、在控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗干扰指标，而调速系统的动态指标通常以抗干扰为主。
8、系统中有2个时间常数的惯性环节111+S T 、112+S T 可以近似地处理为1)(121++s T T （写数字表达式），其时间常数为T1+T2近似条件为21101T T ≤ω 9、环流是指：不流过电动机或其他负载，直接在两组晶闸管间流通的短路电流；环流可以分为静态环流和动态环流，其中静态环流又可以分为直流平均环流、瞬时脉动环流。
10、按照交流异步电动机的原理，从定子传输到转子的电磁功率Pm 分成两部分，一部分是电拖负载的机械功率mech P = (1-s)Pm 另一部分是传输给转子的转差功率P3= sPm ，根据转差功率的处理方式，可以将异步电动机调速系统分为三类：转差功率消耗型调速系统、转差功率馈送型调速系统、转差功率不变型调速系统。
11、在变压变频调速系统中，异步电动机由三相PWM 逆变器供电时，其输出有8个空间电压矢量，其中6个为有效的，它们的幅值相等，空间角度互差60度，另外两个为0。
12、异步电动机变压变频调速系统中，在基频以下由磁通恒定，采用的是恒转矩调速的方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，属于近似的恒功率调速方式。
运动控制期末复习
一、填充题：1. 运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。
2. 转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。
3. 生产机械常见的三种负载是恒转矩负载、恒功率负载和平方率负载。
4. 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，允许的调速范围为 5.3,若当要求静差率s _20% 时，则调速范围为31,如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是44.6%。
5. 数字测速中，T法测速适用于低速，M法测速适用于高聖。
6. 生产机械对调速系统转速控制的要求有调速、稳速和加减速三个方面。
7. 直流电机调速的三种方法是：调压调速、串电阻调速和弱磁调速。
&双闭环直流调速系统的起动过程分为电流上升阶段、恒流升速阶段和转速调节三个阶段。
9. 单闭环比例控制直流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的改变电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降的变化。
1.恒压频比控制方式是指给异步电动机供电的电压和频率之比为常数。
10. 异步电机基于稳态模型的控制方法有调压调速和变压变频调速；基于动态数学模型的高性能控制方法有FOC和DTC。
11. 异步电动机变压变频调速控制特性曲线中，基频以下调速称为恒转矩调速,基频以上调速称为恒功率调速。
12. 控制变频器逆变部分的常见的脉冲宽度调制技术有(1)以追求电压正弦为目的的SPWM控制技术，(2)以追求电流正弦为目的的CFPWM 控制技术，(3)以追求磁链正弦为目的的SVPWM控制技术。
13. 转差频率控制的两个基本特点是：(1)定子电压和频率比协调控制保持空隙磁通恒定，(2)气隙磁通不变时，电磁转矩与转差频率成正比。
14. 电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积产生感应电动势。
运动控制复习资料
1.调节电动机的转速有三种方法：a 调节电枢供电电压b 减弱励磁磁通c 改变电枢回路电阻2.常用可控直流电源有三种：a 旋转变流机组b 静止式可控整流器c 直流斩波器或脉宽调制变换器3.V-M系统工作原理：VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压Ud,从而实现平滑调速。
4.抑制电流脉动的措施:a增加整流电路相数，或采用多重化技术。
b设置平波电抗器9.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。
10.静差率：负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落△nN与理想空载转速n0之比.(s=△nN/ n0)13.调速系统的静差率指标应以：最低速时所能达到的数值为准。
15.调速范围，静差率和额定速降之间的关系：D=nNs/△nN(1-s)16.一个调速系统的调速范围应：在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
17.PWM系统的优越性：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；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，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。
26.开，闭环系统静特性比较：a闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多。
b闭环系统的静差率要比开环系统小的多。
c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。
d要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。
综上所述，闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。
30.转速反馈闭环调速系统三个基本特征（规律）：a 只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。
运动控制期末复习
填空题1.单闭换比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于他能够随着负载的变化而相应的改变，以补偿电枢回路电阻压降的变化。
2.双闭环调速系统中，当ASR输出达到限幅值Um*，转速外环呈状态，转速变化对转速环不会产生影响，双闭环系统变成一个调节系统3.调速系统采用旋转编码器进行数字测速的方法有三种，分别是：4.转速、电流双闭环调速系统中，转速环按典型型系统设计，抗干扰能力，稳态转速无静差。
转速环按典型型系统设计，抗干扰能力，超调小。
5.交流调速系统按对转差功率处理方式分为三类：、、、6.异步电动机通过坐标变换简化其数学模型时,异步电动机定子绕组是静止的,因此只要进行3/2变换即可:而转子绕组是旋转的,因此必须通过及才能变换到静止两相正交坐标系。
7.现代变频器主要采用PWM控制技术,传统的交流PWM技术是用正弦波来调制等腰三角波,称为控制技术,随着控制技术的发展还产生了控制技术和控制技术。
8.基于动态模型的异步电动机调速系统,可采用按转子磁链定向的，另外还可以采用按定子磁链控制的。
9.直流调速系统采用的可控直流电源的主要有和，考虑到电源装置的性能优越性,在中考虑到小功率场含应用较多。
10.比较开环系统机械特性和闭环系统静特性性，系统机械特性比较硬，系统的调速范国较小静差率一定时系统的机械特性系统的调速范围可以大大提高。
11.当电流增加到一定值时才出现的电流负反馈，叫做12.对转速、电流闭环调速系统来说,动态干扰主要有负扰动和电网电压抗动,其中调节器对负载扰动起调节作用；当电网电压变化时首先由调节器及时调节。
13.控制系统的动态性能指标中反映系统快速性的指标是；反映系统稳定性能的指标是；能够同时反映快速性和稳定性的指标是。
14.光电式应转编码器可以实现调速系统的数字化转速检测的,这种编码器主要有两种类型分别是和。
采用数字PID控制的调节器，其中PID数字控制算法有和两种。
15.对于基于稳态模型的异步电动机调速系统面言，采用调速是一种性能较好的调速方法，在基频以下采用的控制方法，基频以上调速受电动机绝缘耐压和磁路饱和限制需要保持不变。
期末考试运动控制
练习一、 填空题1.直流电动机转速表达式为 n=(U-IR)/Ke Φ ，依其转速表达式调速方法有调节电枢供电电压 U 、减弱励磁磁通 Φ、改变电枢回路电阻 R。
2.比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，积分调节器的输出则包含了输入偏差的全部历史。
3.一般来说，在动态性能中典型I 型系统可以在跟随性能上到超调小、但抗干扰性能稍差，典型II 型系统超调量相对较大、抗干扰性能却比较好。
5.设计多环控制系统的一般原则是 先内环后外环 。
6. 扰动 性能是反馈控制系统最突出的特征之一。
7.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，比例部分能迅速响应控制作用，而积分部分则最终消除稳态偏差。
8.一般来说，调速系统的动态指标以 抗扰性能 为主，随动系统的动态指标以 跟随性能 为主。
9．α = β 配合控制的可逆V-M 系统是有环流 （有环流，无环流），其正向制动过渡过程包含三个阶段分别是： 本组逆变阶段 、 它组反接制动 、 它组逆变阶段 。
10．比例放大器的反馈控制系统叫做 有静差调速系统 。
实际上，这种系统正是依靠 被调量的偏差 进行控制的。
11．电力拖动自动控制系统有调速系统 、 位置随动系统 、张力控制、多电机同步控制等类型， 其中最基本的是 调速系统 。
12．一般地，PWM 可以看成是一个滞后环节，其传递函数为13． 当PWM 的开关频率高达10kHz 时，滞后环节可以简化为一阶惯性环节，简化后的传递函数为 。
14．对于调速系统的转速控制的要求有 调速 、 稳速 和 加减速 三个方面。
Ｐ１９15．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 之比叫静差率。
定义式为 。
静差率可以用来衡量调速系统在负载变化时转速的稳定度的.16．双闭环直流调速系统的两个调节器各有什么作用？1. 转速调节器的作用（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速 n 很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI 调节器，则可实现无静差。
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1. 单项选择题（约15%，10~15小题）范围广，注意细节区分2. 多项选择题（约20%，5~10小题，少选扣分，错选0分）范围广，内容深，注意细节区分3. 填空题（约15%，5~10小题）范围广，基本概念4. 作图与简述题（约40%，4~6小题），课程重点内容5. 分析计算题（10%，1~2题），课程重点内容6. 判断题（与单选题二选一，约15%）范围广，注意细节区分•电机控制的三个层面：速度控制位移控制电流控制直流减速电机的控制器:：脉宽调制信号驱动方式：H桥闭环控制可以达到的三个层面:速度闭环\位移闭环\电流闭环经典控制方法：比例微分积分控制（PID）先进控制方法：模糊控制，神经元网络控制，模糊神经元控制，等等运动控制系统按照被控物理量可划分为：调速系统(以转速为被控量)；伺服系统(以位移为被控量)以电动机及其拖动的机械设备为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率转换装置为执行机构，在控制理论等指导下可实现电气传动功能的自动控制系统, 称为运动控制系统直流电机基本上有三种永磁式电机、串激式电机、并激式电机运动控制系统的分类按驱动电机分：直流传动系统－－用直流电机带动生产机械；交流传动系统－－用交流电机带动生产机械；按被控物理量分：调速系统－－以转速为被控量；位置随动系统（伺服系统）－－以角位移或直线位移为被控量；按控制器的类型分：模拟控制系统－－以模拟电路构成控制器；数字控制系统－－以数字电路构成控制器（PC、PLC、DSP）；按闭环数分：单环，双环，多环系统将直流电动机的工作原理归结如下：•将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。
•电机内部有磁场存在(可以由永磁体或定子励磁电流im产生（他励），磁动势F=im N)。
•载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f 的作用f=Bli （左手定则）•所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转。
有三种方法可以调节电动机的转速：（1）调节电枢供电电压Ud0 ；（2）减弱励磁磁通Φ；（3）改变电枢回路电阻 R ；自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。
运动控制系统复习考试
运动控制整理一判断题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Uk 的大小并非仅取决于速度定Ug*的大小。
（√）89101112α=131415161718192021.交—22.普通23.水平。
25.26.27.（√）28.（√）2930.同步电动机只需改变定子频率就可调节转速，不必采用VVVF控制。
（Ⅹ）31.SVPWM以圆形旋转磁场为控制目标，而SPWM以正弦电压为控制目标。
（√）32.SVPWM输出电压比SPWM高出15%，即直流电压的利用率高。
（√）串级调速系统能够实现电气制动。
（Ⅹ）33.转差频率矢量控制系统没有转子磁链闭环。
（Ⅹ）34.异步电动机的状态方程至少是一个5阶系统。
（√）35.异步电动机VVVF调速系统中速度给定信号可以是阶跃信号。
（Ⅹ）36.气隙磁链是定子、转子通过气隙相互交链的那部分磁链。
（√）计算转子磁链的电压模型更适合于中、高速范围，而电流模型能适应低速。
37.在串级调速系统故障时，可短接转子在额定转速下运行，可靠高。
（√）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 ）。
AACR 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 CACR 放大转矩波动，ASR 抑制电压波动 DACR 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 ）。
运动控制期末复习
一、填充题：1. 运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。
2. 转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。
3. 生产机械常见的三种负载是恒转矩负载、恒功率负载和平方率负载。
4. 某直流调速系统电动机额定转速1430/min N n r =，额定速降115/minN n r ∆=，当要求静差率30%s ≤时，允许的调速范围为5.3，若当要求静差率20%s ≤时，则调速范围为3.1，如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是44.6%。
5. 数字测速中，T 法测速适用于 低速，M 法测速适用于高速 。
6. 生产机械对调速系统转速控制的要求有 调速 、稳速和加减速 三个方面。
7.直流电机调速的三种方法是：调压调速、串电阻调速和弱磁调速。
8.双闭环直流调速系统的起动过程分为 电流上升阶段、恒流升速阶段和 转速调节 三个阶段。
9.单闭环比例控制直流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的 改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。
1．恒压频比控制方式是指给异步电动机供电的电压和 频率 之比为常数。
10.异步电机基于稳态模型的控制方法有调压调速和变压变频调速；基于动态数学模型的高性能控制方法有FOC 和DTC 。
11.异步电动机变压变频调速控制特性曲线中，基频以下调速称为恒 转矩 调速，基频以上调速称为恒功率调速。
12.控制变频器逆变部分的常见的脉冲宽度调制技术有（1）以追求电压正弦为目的的SPWM 控制技术，（2）以追求电流正弦为目的的CFPWM 控制技术，（3）以追求磁链正弦为目的的SVPWM 控制技术。
13.转差频率控制的两个基本特点是：（1）定子电压和频率比协调控制保持空隙磁通恒定，（2）气隙磁通不变时，电磁转矩与转差频率成正比。
14.电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积产生感应电动势。
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PWM 变换器的工作状态和电压、电流波形 P16-P171 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。
2 PWM 变换器电路有多种形式，总体上可分为不可逆与可逆两大类。
3 简单的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统： （a ）电路原理图Us----直流电源电压，C ——滤波电容器， VT--电力电子开关器件，VD--续流二极管， M —直流发电机。
（b ）电压和电流波形VT 的控制门级由脉宽可调的脉冲电压Ug 驱动，在一个开关周期T 内，当 on t t <≤0 时，Ug 为正，VT 饱和导通，电源电压Us 通过VT 加到直流电动机电枢两端。
当 T t t on <≤ 时，Ug 为负，VT 关断，电枢电路中的电流通过续流二极管VD 续流，直流电动机电枢电压近似等于零。
直流电动机电枢两端的平均电压d U 为s s ond U U Tt U ρ==改变占空比 )10(<≤ρρ ，即可实现直流电动机的调压调速。
令SdU U r =为PWM 电压系数，则在不可逆PWM 变换器中ρ=r 。
不可逆PWM 变换器-直流电动机系统不允许电流反向，续流二极管VD 的作用只是为id 提供一个续流的通道。
如果要实现电动机的制动，必须为其提供反向电流通道 。
图2-11 有制动电流通路的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统在一般电动状态中，id 始终为正值（其正方向示于图2-11(a)中）。
在0≤t<ton 期间，1g U 为正，VT1导通，2g U 为负，VT2关断。
电源电压s U 加到电枢两端，电流id 沿图中的回路1流通。
在ton ≤t<T 期间，1g U 和2g U 都改变极性，VT1关断，但是VT2却不能立即导通，因为id 沿回路2经二极管VD2续流。
在VD2两端产生的 压降给VT2施加反压，使它失去导通的可能， 实际上是由VT1和VD2交替导通， VT2和VD1始终关断。
运动控制复习资料
运动控制复习资料1.直流调速系统用的可控直流电源a.旋转变流机组b.静止式可控整流器c.直流暂波器或脉宽调制变换器2. 旋转变流机组原理原理：由原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3. 静止式可控整流器原理原理：通过调节触发装置GT 的控制电压U c来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压U d ，从而实现平滑调速。
这样的调速系统简称V-M系统4. 直流暂波器或脉宽调制变换器的原理原理：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，产生可变的平均电压。
5.抑制电流脉动的措施设置平波电抗器；增加整流电路相数；采用多重化技术6.转速控制的要求和调速指标要求：调速，稳速，加减速指标：调速范围，静差率7.开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。
闭环系统的静差率要小得多。
当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。
要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。
8.反馈控制规律被调量有静差抵抗扰动, 服从给定（一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从的。
）系统的精度依赖于给定和反馈检测精度9.电流截至负反馈为什么要引入电流截至负反馈：起动的冲击电流闭环调速系统突加给定起动的冲击电流堵转电流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。
这种方法叫做电流截止负反馈，简称截流反馈。
堵转电流I db l =（1.5~2）I N额定电流截止（临界）电流I dcr ≥（1.1~1.2）I N额定电流10.掌握有静差调速系统的原理从静特性分析中可以看出，闭环系统的开环放大系数K值越大，系统的稳定性越好，然而，只要所设定的放大器仅仅是一个比例发大器，即K=常数，稳态速差只能减小，不能消除。
运动控制系统-复习知识点总结教学文案
运动控制系统复习知识点总结1 运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。
（运动控制系统框图）2. 运动控制系统的控制对象为电动机，运动控制的目的是控制电动机的转速和转角，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。
因此，转矩控制是运动控制的根本问题。
第1章可控直流电源-电动机系统内容提要相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标1相控整流器-电动机调速系统原理2.晶闸管可控整流器的特点（1）晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。
（2）晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。
晶闸管可控整流器的不足之处晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。
晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。
在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变。
需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。
3.V-M系统机械特4.最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。
5.（1）直流脉宽变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类（2）简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统（3）有制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统（4）桥式可逆PWM变换器（5）双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点双极式控制方式的不足之处（6）直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题”。
（7）直流PWM调速系统的机械特性6..生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D来表示（D的表达式）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电动机转速的变化率，称为静差率s。
运动控制复习资料整理
一、填空题1.控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗扰指标，而调速系统的动态指标通常以抗扰性能指标为主。
2.对于异步电动机变压变频调速，在基频以下，希望维持气隙磁通不变，需按比例同时控制定子电压和定子频率，低频时还应当抬高电压以补偿阻抗压降，基频以下调速属于恒转矩调速；而基频以上，由于电压无法升高，只好仅提高定子频率而迫使磁通减弱，相当直流电动机弱磁升速情况，基频以上调速属于恒功率调速。
3.直流电动机三种调速方法：降压调速、弱磁调速、能耗调速。
异步电动机调速方式常见有6种分别是：降电压调速、差离合调速、转子串电阻调速、绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速、变级对数调速、变压变频调速。
其中转差率不变型有：变级对数调速、变压变频调速，只有变压变频应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统。
同步电动机按频率控制方式不同分为：他控式变频调速和自控式变频调速。
变电阻调速：有级调速。
变转差率调速：无级调速。
调压调速：调节供电电压进行调速。
4.对于SPWM 型逆变器，SPWM 的含义为正弦波脉宽调制，以正弦波作为逆变器输出的期望波形，SPWM 波调制时，调制波为频率和期望波相同的正弦波，载波为频率比期望波高得多的等腰三角波，SPWM 型逆变器控制方式有同步调制、异步调制、混合调制。
SPWM 型逆变器的输出的基波频率取决于正弦波。
SPWM 控制技术包括单极性控制和双极性控制两种方式。
5.调速系统的稳定性能指标包括调速范围和静差率。
6.供变压调速使用的可控直流电源有：旋转交流机组（G-M 系统）、静止式可控整流器（V-M 系统）与直流斩波器（PWM-M 系统）或脉宽调制变换器。
7.典型 I 型系统与典型 II 型系统相比, 前者跟随性能好超调小，但抗扰性能差。
8.数字测速中,T 法测速适用于低速,M 法测速适用于高速。
9.PI 调节器的双重作用是指：一是比例部分加快动态进程；二是积分部分最终消除偏差。
10. 直流调速系统的理论依据φe n C R I U d d -=，交流调速系统的理论依据)1(60n s pf -=。
运动控制系统考试复习重点
在反馈控制的闭环直流调速系统中，与电动机同轴安装一台测速发电机 TG ，从而引 出与被调量转速成正比的负反馈电压 Un ，与给定电压 U*n 相比较后，得到转速偏差电压 Un ，经过放大器 A，产生电力电子变换器 UPE 的控制电压 Uc ，用以控制电动机转速 n。 25. 转速负反馈直流调速系统中各环节的稳态关系如下: 电压比较环节 : U n U n U n ;
关系图分析：负载电流Id 增大时，开环系统的转速会降低，而闭环系统则会通过自动调 节来保持转速稳定， 从图上来看， 闭环系统的静特性就是这样在许多开环机械特性上各取一 个相应的工作点，如图 1-26 中的 A、B、C、D、„，再由这些工作点连接而成。 过程分析：在开环系统中，当负载电流增大时，电枢压降也增大，转速只能降下来；闭 环系统装有反馈装置，转速稍有降落，反馈电压就会降低，通过比较和放大提高电力电子装 置的输出电压Ud0 ，使系统工作在新的机械特性上，因而转速又有所回升。 结论： 闭环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。 只用比例调节器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。 从静特性分析中可以看出，闭环系统的开环放大系数 K 值越大，系统的稳态性能越好。 直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流。 为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题， 系统中必须有自动限制电 枢电流的环节，即电流截止负反馈环节。 33. 电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 Kp Ks R s ，因而稳态速降极大，特 性急剧下垂。 34. 反馈控制系统闭环直流调速系统动态结构框图各环节的物理意义： ①比例放大器； ②IGBT 脉宽控制与变换转置； ③直流电动机； ④测速反馈环节。
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PWM 变换器的工作状态和电压、电流波形 P16-P17
1 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。
2 PWM 变换器电路有多种形式，总体上可分为不可逆与可逆两大类。
3 简单的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统： （a ）电路原理图
Us----直流电源电压，C ——滤波电容器， VT--电力电子开关器件，VD--续流二极管， M —直流发电机。
（b ）电压和电流波形
VT 的控制门级由脉宽可调的脉冲电压Ug 驱动，在一个开关周期T 内，当 on t t <≤0 时，Ug 为正，VT 饱和导通，电源电压Us 通过VT 加到直流电动机电枢两端。
当 T t t on <≤ 时，Ug 为负，VT 关断，电枢电路中的电流通过续流二极管VD 续流，直流电动机电枢电压近似等于零。
直流电动机电枢两端的平均电压d U 为
s s on
d U U T
t U ρ==
改变占空比 )10(<≤ρρ ，即可实现直流电动机的调压调速。
令S
d
U U r =
为PWM 电压系数，则在不可逆PWM 变换器中ρ=r 。
不可逆PWM 变换器-直流电动机系统不允许电流反向，
续流二极管VD 的作用只是为id 提供一个续流的通道。
如果要实现电动机的制动，必须为其提供反向电流通道 。
图2-11 有制动电流通路的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统
在一般电动状态中，id 始终为正值（其正方向示于图2-11(a)中）。
在0≤t<ton 期间，1g U 为正，VT1导通，2g U 为负，VT2关断。
电源电压s U 加到电枢两端，电流id 沿图中的回路1流通。
在ton ≤t<T 期间，1g U 和2g U 都改变极性，
VT1关断，但是VT2却不能立即导通，因为id 沿回路2经二极管VD2续流。
在VD2两端产生的 压降给VT2施加反压，使它失去导通的可能， 实际上是由VT1和VD2交替导通， VT2和VD1始终关断。
2．反馈控制规律
（1）比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统
⏹比例控制反馈控制系统的开环放大系数值越
大，系统的稳态性能越好。
⏹但只要比例放大系数Kp＝常数，开环放大系数K
≠∞，反馈控制就只能减小稳态误差，而不能消
除它，
⏹这样的控制系统叫做有静差控制系统。
（3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度
(P58) 2-9 , 2-12 类似。
，静差率围。
要求系统满足调速范数触发整流环节的放大倍流装置内阻整电枢回路电阻器电阻阻电枢电调速系统：电动机参数有一%1020.35,0.1,8.0,5.1min,/1500,.512,220,.22≤==Ω=Ω=Ω=====-D K R R Ra r n A I V U KW P M V s rec L N N N N
（1） 计算开环系统的静态速降op n ∆和调速要求所应
许的闭环静态速降1c n ∆。
（2） 采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原
理图和静态结构图。
（3） 调整该系统系数，使当
,,15*N N d n n n I I V U ===时，则转速负反馈系数α
应该是多少？
（4） 计算放大器所需的放大倍数。
答：(1)
（2）系统的原理图
静态结构图
（3）
2-12 有一个晶闸管
3-8(P94)
在一个由三相零式
P135
P148- 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统
P150。