《运动控制系统》复习题
运动控制系统试题库完整
目录
㈠直流调速系统（复习）P4
㈡交流调速系统（回顾）P9 ㈢交流异步电动机变频调速的理论基础P13
㈣交流异步电动机矢量变换控制P17
㈤交流异步电动机直接转矩控制P20
㈥PWM和 SPWM P31
㈦双馈调速和内反馈P36
㈧绕线转子异步电动机串级调速系统P42
㈨无速度传感器调速系统P46
㈩同步电机变频调速系统P52
( 十一) 开关磁阻电动机调速控制技术P56
(十二 ) 双定子电机调速系统P75
( 十三) 直线电机调速系统P82 . .
一、复习：直流调速系统
问题 1-1 ：电机的分类？
①发电机（其他能→电能）直流发电机
3 . .
交流发电机
②电动机（电能→其他能）直流电动机：有换向器直流电动机（串励、并励、复励、他励）
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
旋转变压器
控制电机自整角机
力矩电机
测速电机
步进电机（反应式、永磁式、混合式）
问题 1-2 ：衡量调速系统的性能指标是哪些？
①调速范围 D=nmax/n min=nnom/n min
静差率 S=△ n /n *100%对转差率要求高 . 同时要求调速范围大（ D 大 S 小）时 . 只能 nom 0
用闭环调速系统。
③和负载匹配情况：
一般要求：恒功率负载用恒功率调速. 恒转矩负载用恒转矩调速。
问题 1-3 ：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：有机械整流器和电刷 . 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。
运动控制系统复习题
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一、填空题
1、直流电动机有三种调速方案：（1）调节电枢供电电压U；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻R。
2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做电流截止负反馈。
3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成正比。
4、他励直流电动机的调速方法中，调压调速是从基速（额定转速）往下调，在不同转速下容许的输出恒定，所以又称为恒转矩调速。调磁调速是从基速往上调，励磁电流变小，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出功率基本相同，称为恒功率
调速。
5、直流调速系统的静态性能指标主要包括静差率和调速范围。
6、在比例积分调节调节过程中，比例部分的作用是迅速响应控制，积分部分的作用是消除稳态误差。
7、采用积分速度调节器的闭环调速系统是无静差的。
8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有旋转变流机组、静止式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。
9、所谓稳态是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态。
10、在额定负载下，生产工艺要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。
11、负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比叫做静差率。
12、一个调速系统的调速范围，是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。
13、反馈控制的作用是抵抗扰动、服从给定。
14、脉宽调制的方法是把恒定的直流电源电压调制成幅值相同、频率一定、宽度可变脉冲序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节转速。
运动控制系统练习题
运动控制系统练习题
运动控制系统是现代工业领域中的关键技术之一，主要用于控制机械设备的运动，从而实现自动化生产。为了提高对运动控制系统的理解和应用能力，我们为您准备了一些练习题。通过这些题目的答题过程，您将能够进一步熟悉运动控制系统的基本原理和操作方法。
1. 运动控制系统中的位置控制是指什么？如何实现位置控制？
2. 请简要介绍运动控制系统中的速度控制和加速度控制。
3. 在运动控制系统中，怎样实现对运动方向的控制？
4. 什么是PID控制器？请解释其作用和原理。
5. 在运动控制系统中，如何实现对步进电机的控制？
6. 请简述闭环控制和开环控制在运动控制系统中的应用。
7. 运动控制系统中，如何实现位置零点的设定和校准？
8. 在运动控制系统中，如何调整速度和加速度的大小？
9. 请解释运动控制系统中的伺服控制和步进控制的区别。
10. 运动控制系统中的PLC控制器有什么作用？请简要介绍其
特点和应用领域。
11. 在运动控制系统中，如何实现对转矩的控制？
12. 运动控制系统中，如何实现对运动过程中的位置误差的补偿？
13. 在运动控制系统中，如何实现对多个运动轴的同步控制？
14. 运动控制系统中的位置传感器有哪些类型？请简要介绍其原理和应用。
15. 如何通过运动控制系统实现物料输送的自动化控制？
以上是一些关于运动控制系统的练习题，通过对这些问题的思
考和解答，您将深入了解运动控制系统的原理和应用场景。希望这
些题目能够帮助您巩固对运动控制系统的知识，并提升您的运动控
制技术水平。
请注意，在实际应用运动控制系统时，确保安全是至关重要的。在操作过程中，请遵循相关安全规范，并保持警惕。
运动控制系统 考试复习题
1直流电动机转速和其它参量之间的稳态关系Φ
-=e K IR U n 可知直流电动机的调速方法有几
种？各有什么特点？
包括：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 ；
对于要求在一定范围内无级平滑调速系统来说，以调节电枢供电电压方式为最好。改变电阻只能实现有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但是调速范围不大，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。
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww 2何谓电动机的充分利用？
所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww
3、在电流断续时，V-M 系统机械特性很软，理想空载转速翘得很高。（√ ）
3/2πθ=的曲线是电流断续区与连续区的分界线。θ一个电流脉波的道通角
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww 4根据下图试叙述桥式（H 形）双极式控制方式过程：其中U g1 =U g4，U g2 =U g3
桥式可逆PWM 变换器
（1）正向运行：⏹第1阶段，在 0 ≤ t ≤ t on 期间， U g1 、 U g4为正， VT 1 、 VT 4导通， U g2 、 U g3为负，VT 2 、 VT 3截止，电流 i d 沿回路1流通，电动机M 两端电压U AB = +U s ；
运动控制系统-试题
一、单项选择题〔在每题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确序号填在题中的括号。每题１分，共２５分。〕
１．在电机调速控制系统中，对于〔〕的扰动，系统是无能为力的。
Ａ、运算放大器的参数的变化
Ｂ、电机励磁电压的变化
Ｃ、转速反应参数的变化
Ｄ、电网电压的变化
２．带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反应值与给定值相等，则调节器的输出为〔〕
Ａ、零
Ｂ、大于零的定值
Ｃ、小于零的定值
Ｄ、保持原先的值不变
３．在单闭环调速成系统中，为了实施限流保护，可以引进〔〕环节。
Ａ、电流截止正反应
Ｂ、电流截止负反应
Ｃ、电压截止正反应
Ｄ、电压截止负反应
４．无静差调速系统的ＰＩ调节器中Ｐ部份的作用是〔〕
Ａ、消除稳态误差
Ｂ、加快动态响应
Ｃ、既消除稳态误差又加快动态响应
Ｄ、不能消除稳态误差也不能加快动态响应
５．电流正反应可以作为调速系统的补偿控制，在实际系统中应用的是电流正反应的〔〕
Ａ、欠补偿
Ｂ、全补偿
Ｃ、过补偿
Ｄ、临界补偿
６．双闭环调速系统在稳定时，控制电压Ｕct的大小取决于〔〕。
Ａ、转速n
Ｂ、负载电流Idl
Ｃ、转速n和负载电流Idl
Ｄ、电流反应系数β
７．转速电流双闭环调速系统在起动的恒流升速阶段中，两个调节器的关系为〔〕
Ａ、ＡＳＲ和ＡＣＲ均饱和限幅输出
Ｂ、ＡＳＲ不饱和，ＡＣＲ饱的限幅输出
Ｃ、ＡＳＲ饱和限幅输出，ＡＣＲ不饱和
Ｄ、ＡＳＲ和ＡＣＲ均不饱和
８．在α=β配合控制可逆调速系统中当αf=60。时，αr= 〔)。
Ａ、６０。
Ｂ、１２０。
Ｃ、１８０。
Ｄ、２４０。
９．α=β配合控制有环流可逆调速系统中存在的是〔〕环流。
运动控制考试复习题及答案(完整版)
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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、直流电机调速方法有变压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。异
步电动机调速方式常见有6种分别是：降压调速、差离合调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变级调速、变压变频调速。其中转差率不变型有：变级调速、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）
按按转差功率可以怎么划分电动机:转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型
3、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。
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
运动控制系统题库
整流电路 Um m Ud0
单相全波 2U 2 * 2
0 .9U 2 cos
三相半波
2U 2
3
1 .17 U 2 cos
三相全波
6U 2
6
2 .34 U 2 cos
六相半波
2U 2
6
1 .35 U 2 cos
7．在 V-M 系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。 为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是：
要求 S 30 % 时： D
nN S
1430 0。3
5。3
n
（
N
1
S）
115 0。7
要求 S 20 % 时： D
nN S
1430 0。2
3。1
n （N 1 S ） 115 0。8
-1-
自动控制系统——运动控制系统
W ( s ) U do ( s ) K
1
S
S
U ct ( s )
TS s 1
整流电路形式 单相半波
单相桥式（全波） 三相半波
三相桥式、六相半波
最大失控时间 Tsmax（ms） 平均失控时间 Ts（ms）
20
10
10
5
6.67
3.33
3.33
1.67
9．脉冲宽度调制（PWM）变换器的作用是：用 PWM 调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成 频率一定、幅值一定、宽度可变的脉冲电压系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机 转速。
运动控制系统-试题.
一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确序号填在题中的括号内。每小题１分，共２５分。）
１．在电机调速控制系统中，对于（）的扰动，系统是无能为力的。
Ａ、运算放大器的参数的变化
Ｂ、电机励磁电压的变化
Ｃ、转速反馈参数的变化
Ｄ、电网电压的变化
２．带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（）
Ａ、零
Ｂ、大于零的定值
Ｃ、小于零的定值
Ｄ、保持原先的值不变
３．在单闭环调速成系统中，为了实施限流保护，可以引进（）环节。Ａ、电流截止正反馈
Ｂ、电流截止负反馈
Ｃ、电压截止正反馈
Ｄ、电压截止负反馈
４．无静差调速系统的ＰＩ调节器中Ｐ部份的作用是（）
Ａ、消除稳态误差
Ｂ、加快动态响应
Ｃ、既消除稳态误差又加快动态响应
Ｄ、不能消除稳态误差也不能加快动态响应
５．电流正反馈可以作为调速系统的补偿控制，在实际系统中应用的是电流正反馈的（）
Ｂ、全补偿
Ｃ、过补偿
Ｄ、临界补偿
６．双闭环调速系统在稳定时，控制电压Ｕct的大小取决于（）。
Ａ、转速n
Ｂ、负载电流Idl
Ｃ、转速n和负载电流Idl
Ｄ、电流反馈系数β
７．转速电流双闭环调速系统在起动的恒流升速阶段中，两个调节器的关系为（）
Ａ、ＡＳＲ和ＡＣＲ均饱和限幅输出
Ｂ、ＡＳＲ不饱和，ＡＣＲ饱的限幅输出
Ｃ、ＡＳＲ饱和限幅输出，ＡＣＲ不饱和
Ｄ、ＡＳＲ和ＡＣＲ均不饱和
８．在α=β配合控制可逆调速系统中当αf=60。时，αr= （ )。Ａ、６０。
Ｂ、１２０。
Ｃ、１８０。
Ｄ、２４０。
９．α=β配合控制有环流可逆调速系统中存在的是（）环流。
运动控制系统复习整理
5.8试比较转子磁链的电压模型和电流模型的运算方法及其优缺点。 答： 根据 描述磁链与电流关系的磁链方程来计算转子磁链， 所得出的模型叫做电流模型。 根据电压方程中感应电动势等于磁链变化率的关系， 取电动势的积分就可以得 到磁链， 这样的模型叫电压模型。 转子磁链模型需要实测的电流和转速信号， 但也都受电机参数变化的影响， 从而 改变时间常数 Tr， 磁饱和程度将影响电感Lm和Lr，从而Tr也改变。这些影响都 将导致磁链幅值与相位信号失真，而反馈信号的失真必然使磁链闭环控制系统 的性能降低。 电压模型只需要实测的电流和电压信号， 不需要转速信号， 且算法与转子电阻Rr 无关，只与定子电阻有关它是容易测得的。 与电流模型相比，电压模型受电动机参数变化的影响较小，而且算法简单，便 于应用。但是， 由于电压模型包含纯积分项， 积分的初始值和累积误差都影响计 算结果， 低速时， 定子电阻压降变化的影响也较大。 电压模型适合中、 高速范围， 而电流模型能适应低速。
2.3 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？为什么？ 答：仍然受影响。因为无静差转速单闭环调速系统只是实现了稳态误差为零， 因此若给点电 源发生偏移，或者测速发电机精度受到影响而使反馈电压发生改 变，系统仍会认为是给定或转 速发生改变，从而改变转速，以达到电压偏差为 零。 2.4 在转速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 Kp。（2） 供电电网电压 Ud。（3） 电枢电阻 Ra。 （4）电动机励磁电流 If。 （5）转速反馈系数 α。 答： （1） 有。假设 Kp 减小，则控制电压减小，则电力电子变换器输出减小，则电动机 转速下降；而电动机转速下降，则反馈电压减小，则偏差电压增大，则控制电 压增大，则转速上升。 （2）有（3）有（4）有（5）没有 2.5（1）在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行 状态，此时晶闸管整 流装置的输出电压 Ud 较之负载变化前是增加、减少还是 不变？（2）在无静差调速系统中，突加负载后进入稳态时转速 n 和整流装置的 输出电压 Ud 是增加、减少还是不变？ 答： （1）Ud 减小。因负载减小，转速上升，反馈电压增加，给定电压一定，偏 差电压减小，控制电压减小，故输出电压减小。 （2）n 不变，Ud 增加。转速负 反馈调速系统转速仅取决于给定电压，故不变；因为负载电流增加。 2.9 某双闭环调速系统， ASR、 均采用 PI 调节器， ACR 调试中怎样才能做到 Uim*=6V 时， Idm=20A； 如欲使 Un*=10V 时， n=1000rpm， 应调什么参数？ 答： （1）调节电流反馈系数β=0.3； （2）调节转速反馈系数α=0.01。
运动控制系统复习考试
运动控制系统复习考试(总8
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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U
的大小并非仅取决
k
*的大小。（√）
于速度定 U
g
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。
《运动控制系统》综合复习题
一、单项选择题
1.只能实现有级调速调速方式为（ C ）
2.调速系统的静差率指标，应以（ D ）
3.某直流调速系统电动机额定转速nN=1430r/min，额定速降ΔnN=115r/min，当要求静差率s≤30%时，允许的
调速范围是（ C ）
4.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B）
5.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ）
6.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（D）
7.不是跟随性能指标是（D ）
8.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ）
9.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ）
10.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉
冲的初始相位都整定在（C ）
11.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，当正组的控制角小于反组的逆变角时，将会产生（B ）
12.交-直-交PWM变压变频器中，逆变器起作用是（A ）
13.当交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹是一个（A ）
14.不是异步电动机动态数学模型的特点为（B ）
15.不是直接转矩控制的特点为（A ）
16.采用旋转编码器的数字测速方法不包括（ D ）
17.交流电动机带恒转矩负载作调压调速时，其转差功率与转差率（ A ）
18.在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式为（ D ）
19.不是异步电动机动态数学模型的特点。（D ）
20.电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时（ A ）
《运动控制系统》综合复习题
一、单项选择题
1.只能实现有级调速调速方式为（ C ）
2.调速系统的静差率指标，应以（ D ）
3.某直流调速系统电动机额定转速nN=1430r/min，额定速降ΔnN=115r/min，当要求静差率s≤30%时，允许的
调速范围是（ C ）
4.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B）
5.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ）
6.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（D）
7.不是跟随性能指标是（D ）
8.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ）
9.￥
10.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ）
11.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉
冲的初始相位都整定在（C ）
12.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，当正组的控制角小于反组的逆变角时，将会产生（B ）
13.交-直-交PWM变压变频器中，逆变器起作用是（A ）
14.当交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹是一个（A ）
15.不是异步电动机动态数学模型的特点为（B ）
16.不是直接转矩控制的特点为（A ）
17.采用旋转编码器的数字测速方法不包括（D ）
18.交流电动机带恒转矩负载作调压调速时，其转差功率与转差率（ A ）
19.<
20.在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式为（ D ）
21.不是异步电动机动态数学模型的特点。（D ）
22.电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时（ A ）
运动控制系统运动控制系统试卷(练习题库)(2023版)
运动控制系统运动控制系统试卷（练习题库）
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、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。
8、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。
9、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。
10、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。
11、与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
12、α=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、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。
17、直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
18、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。
19、对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。
20、静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，静差率（）
21、下列异步电动机调速方法属于转差功率不变型的调速系统是O
运动控制考试复习题及答案(完整版)
运动控制考试复习题及答案(完整版)
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、直流电机调速方法有变压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。异
步电动机调速方式常见有6种分别是：降压调速、差离合调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变级调速、变压变频调速。其中转差率不变型有：变级调速、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）
按按转差功率可以怎么划分电动机:转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型
3、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。
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
运动控制系统试题
运动控制系统试题
一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确序号填
在题中的括号内。每小题１分，共２５分。）１．在电机调速控制系统中，对于（）的扰动，系统是无能为力的。ａ、运算放大器的参数的变化ｂ、电机励磁电压的变化ｃ、转速
反馈参数的变化ｄ、电网电压的变化
２．带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调
节器的输出为（）ａ、零
ｂ、大于零的定值ｃ、大于零的定值ｄ、维持原先的值维持不变
３．在单闭环调速成系统中，为了实施限流保护，可以引进（）环节。ａ、电流截止
正反馈ｂ、电流截止负反馈ｃ、电压截止正反馈ｄ、电压截止负反馈
４．无静差变频系统的ｐｉ调节器中ｐ部份的促进作用就是（）ａ、消解稳态误差ｂ、大力推进动态积极响应
ｃ、既消除稳态误差又加快动态响应ｄ、不能消除稳态误差也不能加快动态响应
５．电流负反馈可以做为变频系统的补偿掌控，在实际系统中应用领域的就是电流负
反馈的（）
ａ、欠补偿ｂ、全补偿ｃ、过补偿ｄ、临界补偿
６．双闭环变频系统在平衡时，掌控电压ｕct的大小依赖于（）。ａ、输出功率nｂ、功率电流idl
ｃ、转速n和负载电流idlｄ、电流反馈系数β
７．输出功率电流双闭环变频系统在再生制动的恒流巴韦县阶段中，两个调节器的关
系为（）
ａ、ａｓｒ和ａｃｒ均饱和限幅输出ｂ、ａｓｒ不饱和，ａｃｒ饱的限幅输出ｃ、ａ
ｓｒ饱和限幅输出，ａｃｒ不饱和ｄ、ａｓｒ和ａｃｒ均不饱和
８．在α=β协调掌控对称变频系统中当αf=60。时，αr=（)。ａ、６０。ｂ、１
２０。ｃ、１８０。ｄ、２４０。
《运动控制系统》期末复习资料
第1章绪论
1.
什么是运动控制? 电力传动又称电力拖动，
是以电动机作为原动机驱动生产机械的系统的总称。
运动控制系统是将电能转变为机械能的装置，
用以实现生产机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其它应用的要求。2.
运动控制系统的组成：
现代运动控制技术是以电动机为控制对象，
以计算机和其它电子装置为控制手段，
以电力电子装置为弱电控制强电的纽带，
以自动控制理论和信息处理理论为理论基础，以计算机数字仿真或计算机辅助设计为研究和开发的工具。3.
运动控制系统的基本运动方程式：
第2章转速反馈控制的直流调速系统
1.
晶闸管-电动机（V-M ）系统的组成：纯滞后环节，一阶惯性环节。2.
V-M 系统的主要问题：
由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况。3.
稳态性能指标：调速范围D 和静差率s 。D =??(1-??)
，额定速降
??
，D =????
，s =
????0
4.闭环控制系统的动态特性；静态特性、结构图？
5.
反馈控制规律和闭环调速系统的几个实际问题，积分控制规律和比例积分控制规律。积分控制规律：t 0
n c
d 1
t
U U 比例积分控制规律：稳态精度高，动态响应快6.
有静差、无静差的主要区别：
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。比例积分放大器的结构：PI 调节器
7.数字测速方法：M 法测速、T 法测速、M/T 法测速。
8.
电流截止负反馈的原理：采用某种方法，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。
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异步电动机三相动态模型的数学表达式
三相绕组电压平衡方程
d A u A iA Rs dt d B uB iB Rs dt d C uC iC Rs dt
从频率控制的方式来看，同步电动机调速可分为
他控变频调速和自控变频调速两类。
自控变频调速利用转子磁极位置检测信号来控制 变压变频装置换相，又称作无换向器电动机调速， 或无刷直流电动机调速。
异步电动机
稳态等效电路：
假定条件： ①忽略空间和时间谐波， ②忽略磁饱和，③忽略铁 损 忽略励磁电流
异步电动机
图6-1 三相异步电动机的物理模型
异步电动机三相动态模型的数学表达式
异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、 转矩方程和运动方程组成。 磁链方程和转矩方程为代数方程 电压方程和运动方程为微分方程
异步电动机三相动态模型的数学表达式
磁链方程
异步电动机每个绕组的磁链是它本身的自感磁链 和其它绕组对它的互感磁链之和
异步电动机
系统硬件包括： 主电路、驱动电路、 微机控制电路、信 号采集与故障综合 电路。
数字控制通用变频器-异步 电动机调速系统硬件原理 图
异步电动机
变压变频调速系统—转速闭环变压变频调速系统 转差频率控制的基本概念及特点
定义转差角频率 电磁转矩
s s1
2
Te K mΦm
s Rr' '2 Rr ( s L'lr ) 2
脉冲宽度调制
异步电动机
变压变频器 变频器：异步电动机变频调速需要电压与频率均可调的
交流电源，常用的交流可调电源是由电力电子 器件构成的静止式功率变换器。 现代变频器中用得最多的控制技术是脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），简称PWM。
异步电动机
a） 交 -直 - 交
变频器 b）交-交变 频器
A LAA L B BA C LCA a LaA b LbA c LcA LAB LBB LCB LaB LbB LcB LAC LBC LCC LaC LbC LcC LAa LBa LCa Laa Lba Lca LAb LBb LCb Lab Lbb Lcb LAc iA i LBc B LCc iC Lac ia Lbc ib Lcc ic
异步电动机
转差频率控制的转速闭环变压变频调速系统结构原理 图
电力拖动自动控制系统 —运动控制系 统
第 6章
基于动态模型的异 步电动机调速系统
异步电动机动态数学模型的性质
异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、 强耦合的多变量系统。
（1）异步电动机变压变频调速时需要进行电压 （或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流） 和频率两种独立的输入变量。在输出变量中，除 转速外，磁通也是一个输出变量。
异步电动机
交-直-交变频器主回路结构图
异步电动机
变压变频调速系统—转速开环变压变频调速系统
图5-40 转速开环变压变频调速系统
异步电动机
交流电动机工作在发电制动状态时，能量
从电动机侧回馈至直流侧，导致直流电压 上升，称为泵升电压。 电动机储存的动能较大、制动时间较短或 电动机长时间工作在发电制动状态时，泵 升电压很高，严重时将损坏变频器。
习题
什么叫恒功率调速？什么叫恒转矩调速？
习题
什么叫恒功率调速？什么叫恒转矩调速？
答：在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不
变时，电磁转矩也不变，这种调速叫恒转矩调速。
在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变
时，功率也不变，叫恒功率调速。
习题
ASR
PWM
习题
ASR
PWM
转速调节器
中没有附加的损耗，效率最高。
须配置与电动机容量相当的变压变频器，设备 成本最高。
变极对数调速也是转差功率不变型调速系统， 属于有级调速。
同步电动机调速
同步电动机没有转差，也就没有转差功率，所以
同步电动机调速系统只能是转差功率不变型。
同步电动机转子极对数是固定的，只能靠变压变 频调速。
同步电动机调速
异步电动机
变压变频调速系统 措施： 在直流侧并入一个制动电阻，当泵升电压达到一 定值时，开通与制动电阻相串联的功率器件，通 过制动电阻释放电能，以降低泵升电压。
在 直 流 侧 并 入 一 组 晶 闸 管 有 源 逆 变 器 或 采 用
PWM可控整流，当泵升电压升高时，将能量回馈 至电网，以限制泵升电压。
结构简单，设备成本少，还有一定的应用价值。
转差功率馈送型（绕线电机串行调速）
转差功率一部分被消耗掉，大部分则通过变流装
置回馈给电网或转化成机械能予以利用。
功率既可以从转子馈入又可以馈出的系统称作双 馈调速系统。
效率较高，只能采用绕线转子感应电动机。
转差功率不变型（变压变频调速）
变压变频调速，转子铜损基本不变，转子电路
特点？
答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。
位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向 无关。
交流调速系统
交流电动机有异步电动机和同步电动机两大类。
按转差功率将异步电动机的调速系统分成三类：
转差功率消耗型
转差功率不变型 转差功率不变型
转差功率消耗型（调压调速）
全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中。 以增加转差功率的消耗来换取转速降低（恒转 矩负载时），越到低速效率越低。
异步电动机的三相数学模型
作如下的假设： （1）忽略空间谐波，三相绕组对称，产生的磁动 势沿气隙按正弦规律分布。 （2）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒 定的。 （3）忽略铁心损耗。 （4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影 响。
异步电动机的三相数学模型
定子三相绕组
轴线A、B、C在 空间是固定的。 转子绕组轴线a、 b、c随转子旋转。
s
转矩近似与s成正比，机械特性近似为直线
异步电动机
当s较大时，忽略分母中s的一次项和零次项
1 Te 2 2 2 ' s 1s Rs 1 Lls Llr
3n pU R
2 s
' r
转矩近似与s成反比，机械特性是一段双曲线
异步电动机
机械特性
异步电动机由额定 电压、额定频率供 电，且无外加电阻 和电抗时的机械特 性方程式，称作固
在同一轴上，负载转矩和转速之间
的函数关系，称为生产机械的机械 特性。
生产机械的负载转矩特性
介绍几种典型的生产机械负载转矩特性：
负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载
a）反抗性恒转矩负载 b) 位能性恒转矩负载
恒功率负载 风机、泵类负载
生产机械的负载转矩特性
1．反抗转矩：又称摩擦性转矩， 其特点如下：
恒功率负载
负载转矩与转速
成反比，而功率
为常数，称作恒 功率负载
TL
m
PL
常数
m
图1-4 恒功率转矩负载
风机、泵类负载
负载转矩与转速的
平方成正比，称作
风机、泵类负载
TL n
2 m
2
图1-5 风机、泵类负载
练习题
反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么
特点？
练习题
反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么
绪论 内 容 提 要
运动控制系统及其组成 运动控制系统转矩控制规律
生产机械的负载转矩特性
运动控制系统及其组成
电机学 电力电子技术 微电子技术 计算机控制技术 控制理论 信号检测与处理技 术
图1-1运动控制及其相关学科
运动控制系统及其组成
图1-2 运动控制系统及其组成
运动控制系统的转矩控制规律
转矩大小恒定不变； 作用方向始终与速度n的方 向相反， 当n的方向发生变化时，它的作用方 向也随之发生变化，恒与运动方向相 图1-3 恒转矩负载
反，即总是阻碍运动的。
生产机械的负载转矩特性
2．位能转矩 , 其特点为：
转矩大小恒定不变；
作用方向不变，与运动方向无关，
即在某一方向阻碍运动而在另一 方向促进运动。
调压调速的机械特性
临界转矩
Tem
21 Rs R ( Lls L )
2 s 2 1
3n pU
2 s ' 2 lr
随定子电压的减小而成平方比地下降
异步电动机
调压调速的机械特性
调速范围有限，图中A、 B、C为恒转矩负载在 不同电压时的稳定工作 点。 带风机类负载运行，调 速范围可以稍大一些， 图中D、E、F为风机 类负载在不同电压时的 稳定工作点。
最大转矩，又称临界转矩
Tem
21 Rs Rs2 12 ( Lls L'lr ) 2
3n pU s2
临界转差率：对应最大转矩的转差率
sm
' Rr 2 Rs
wk.baidu.com
2 1 ( Lls
' 2 Llr )
异步电动机
当s很小时，忽略分母中含s各项
Te
3npU s
1R
2 s ' r
异步电动机
图5-10 异步电动机变压变频调速的控制特性
异步电动机
变压变频调速
在恒压频比的条件下把频率向下调节时，机械
特性基本上是平行下移的。
当频率较低时，电动机带载能力减弱，采用低频
定子压降补偿，适当地提高电压，可以增强带载能
力。
异步电动机
变压变频调速时的机械特性
图5-11 异步电动机变压变频调速机械特性
图 异步电动机的机械特性
有特性或自然特性。
异步电动机
异步电动机的调速方法
所谓调速，就是人为地改变机械特性的参数，
使电动机的稳定工作点偏离固有特性，工作在
人为机械特性上，以达到调速的目的。 能够改变的参数可分为3类： 电动机参数、电源电压和电源频率（或角频率）
异步电动机
调压调速：
保持电源频率为额定频率，只改变定子电压的调 速方法称作调压调速。
额度电流不变时，电动机允许输出的转矩将随磁 通变化。在基频以下，由于磁通恒定，允许输出 转矩也恒定。
异步电动机
变压变频调速
在基频以上调速时，频率从向上升高，受到电机
绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之
升高，最多只能保持额定电压不变。
这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电
动机工作在弱磁状态。
异步电动机调压调速的机械特性
异步电动机
变压变频调速
变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种 调速方法，同步转速随频率而变化
60 f1 601 n1 np 2n p
异步电动机
变压变频调速
基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。
Eg 4.44 Ns kNS ΦmN 常值 f1
运动控制系统的基本运动方程式
d m J Te TL D m K m dt d m m dt
运动控制系统的转矩控制规律
忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩，运
动控制系统的简化运动方程式
d m J Te TL dt d m m dt
生产机械的负载转矩特性
2
s Lls L
2 2 1
' lr
2
U s 可调
电磁转矩与定子电压的平方成正比
异步电动机
调压调速的机械特性： 理想空载转速保持为同步转速不变
n0 n1N
临界转差率保持不变
sm Rr' R s2 12 ( Lls L'lr ) 2
异步电动机
异步电动机动态数学模型的性质
（2）异步电动机无法单独对磁通进行控制，电流 乘磁通产生转矩，转速乘磁通产生感应电动势， 在数学模型中含有两个变量的乘积项。 （3）三相异步电动机三相绕组存在交叉耦合，每 个绕组都有各自的电磁惯性，再考虑运动系统的 机电惯性，转速与转角的积分关系等，动态模型 是一个高阶系统。
由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制，定子电压 只能降低，不能升高，故又称作降压调速。
异步电动机
调压调速的主电路
TVC——双向晶 闸管交流调压 器 a) 不可逆电路 b) 可逆电路
晶闸管交流调压器调速
异步电动机
调压调速的机械特性表达式
Te
3n pU s2 Rr' s
' 1 sR R s r
转差率s较小，转矩可近似表示
Te K mΦm
2
s
Rr'
异步电动机
变压变频调速系统—转速闭环变压变频调速系统
转差频率控制的基本概念及特点
保持气隙磁通不变，在s值较小的稳态运行范围内，异步
电动机的转矩就近似与转差角频率成正比。
在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过控制转差角频
率来控制转矩，这就是转差频率控制的基本思想。