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运动控制参考答案
运动控制参考答案运动控制参考答案运动控制是指通过控制系统对机械设备或工业机器人的运动进行精确控制的过程。
在现代工业中，运动控制技术被广泛应用于各种自动化设备和生产线中，以提高生产效率和质量。
本文将介绍一些常见的运动控制问题，并给出相应的参考答案。
一、速度控制问题速度控制是运动控制中的基本问题之一。
在实际应用中，常常需要根据特定的要求对机械设备进行速度调节。
例如，生产线上的传送带需要根据生产节奏来调整速度，以确保产品的顺利运输。
在这种情况下，可以采用PID控制算法来实现速度控制。
PID控制算法是一种经典的控制方法，通过不断调整控制器的输出信号，使得被控对象的输出值与期望值尽可能接近。
二、位置控制问题位置控制是指对机械设备的位置进行准确控制。
在很多应用中，需要将机械设备移动到特定的位置，以完成一系列操作。
例如，工业机器人需要准确地抓取和放置物体，这就需要对机器人的位置进行控制。
在这种情况下，可以采用闭环控制方法来实现位置控制。
闭环控制是指通过不断测量被控对象的输出值，并与期望值进行比较，从而调整控制器的输出信号，使得被控对象的输出值逐渐接近期望值。
三、力控制问题力控制是指对机械设备施加特定的力或压力进行控制。
在某些应用中，需要对机械设备施加特定的力或压力，以保证操作的安全性和稳定性。
例如，自动化装配线上的螺栓拧紧机需要根据螺栓的规格和要求施加特定的扭矩力。
在这种情况下，可以采用力传感器来测量施加在机械设备上的力，并通过闭环控制方法来实现力控制。
四、轨迹规划问题轨迹规划是指对机械设备的运动轨迹进行规划和控制。
在某些应用中，需要将机械设备按照特定的轨迹进行移动，以完成复杂的操作。
例如，自动化焊接机器人需要按照预定的轨迹进行焊接操作。
在这种情况下，可以采用插补控制方法来实现轨迹规划。
插补控制是指通过对机械设备的位置进行插值计算，从而实现平滑的运动轨迹。
总结：运动控制是现代工业中的重要技术之一。
通过对机械设备的速度、位置、力和轨迹进行精确控制，可以提高生产效率和质量。
运控控制系统课后题答案
第二章思考题 2-11转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么？答：转速、电流双闭环系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差都为0。
转速调节器的输出电压为电流给定dL d i i I I U U ββ===*， 电流调节器的输出电压为sdL n e sd e sdo c K RI U C K RI n C K U U +=+==α*。
2-14 转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均采用PI 调节器。
当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，系统重新进入稳态后，电流调节器的输入偏差电压i U ∆是否为零？为什么？答：转速反馈线突然断线，i U ∆不等于零,*n n U U =∆，转速调节器ASR 很快饱和输出，转速环失去作用，电流给定最大，达到稳态时dm dl d I I I <=由于负载不变所以负载电流不变，所以输入偏差0*>-=-=∆d dm i im i I I U U U ββ，因而不为零。
习题 2-8 （1）100010% 5.56(1)20(110%)N cl n S n D S ⨯∆===-⨯-01000 5.561005.56/minN cl n n n r =+=+=*max150.015min 1005.56minnmv V r rn Uα==≈⋅ 220940.15(2)0.2059.m in/100094(0.150.3)205.4.m in/0.2059N N ae Nd op eU I R C V rn R I n V rC --⨯===⨯+∆===205.411365.56op cln K n ∆≥-=-≈∆取k=3636.950.205912.354400.015e p s K C K K a⨯===⨯（3）取020R k =Ω，则102012.354247.68p R R K k k =⨯=Ω⨯=Ω（4）*1.51.1n comdbl Nscom dcr Ns U U I I R U I I R ⎧+≈=⎪⎪⎨⎪==⎪⎩两式联立解得41.360.4com s U VR =⎧⎨=Ω⎩ 20.4s R R ==Ω稳压管的击穿电压值为41.36V 2-23（1）当电压不饱和时，由0,0n n U ==∆可得n U U n n α==*得出*150.011500nm N U n α===，进而得出*5500/min 0.01nU n r α===0.1285002023.4730e d c sC n I RU V k +⨯+⨯===（2）电动机失磁时，φ立即减小，因为,d d e U E I E C nRφ-==，所以d I 立即增加。
运控习题答案
习题三双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nm U =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N 1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =Ω,设cm im nmU U U ==**=8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
交通管理与控制习题参考答案.doc
《交通控制与管理》计算题所以15% 地点车速=20+15 ~10 X4 =22.518-1050-4250% 地点车速=36+ -------- X4=3860-4285% 地点车速=48+—----- X4 =5090-802.某信号交叉口的一条进口道上，绿灯期内饱和车头时距为2秒，如果均匀到达的流量为720 辆/小时，停车时的车头间距为8米，若红灯时间是42秒，则在每周期内车辆排队的尾部一直要延伸至上游多少米。
解：依据排队最远距离公式，得：N (/ +/4)<2排队排队达到的最远距离为：L = 〒= ~-Kj 0由题中数据分别计算上式中各个量：O =3600/2=180(veh/h), K.=1000/8=125(veh/km)匚加J404x1800 …门/八V f = —= ---------------- = 576(如2 / 力)Kj 125VV = V f一- K = 57.6 - 0.4068KK j而t A =t r =42s = 0.011667/?二0州j _______ | j _____________ LK2~ 心 _ K\上式中，K、= 0.5K/1 - Jl-菁)=0.5x125(1-Jl-陽)=14.088( / km)% =57.6-0.4608^ =51.11(^//?)£ =_51 11: =811.497 (veh/h) 125 — 14.008而又Q = I匕七 1 1K；K v上式中：匕为饱和流量所对应的车速，K,为饱和流量所对应的密度，于是冇, V v = 0.5V f =28・8伙加/力)，K s =0・5Kj = 62.5(veh/km)0-28^8 =3600(^A/A)125 _ 623t = Mi =Q W2_Qw x =0.011667x811.497 _ 0 003395/7 3600-811.497N = (t A+ t s)Q W} = (0.011667 + 0.003395)x811.497 = l2.2veh,取整为12veh O’7.05$18.3L ==丄二=0.096如 7 = 96m 0 125即车辆排队的尾部一直要延伸至上游96m 处3.某信号控制交叉口的其中一进口道为左直右混行一车道。
运控问题答案
1、 直流电动机有哪几种调速方法，各有何特点？P7调节电枢供电电压；无级平滑调速、调速范围大减弱励磁磁通；无级平滑调速、调速范围小改变电枢回路电阻：有级调速2、 试写出调速范围和静差率的定义式，并推出两者之间的关系。
P21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 之比称为调速范围，用字母D 表示，即 ⏹ n max 和n min 是电动机在额定负载时的最高和最低转速， ⏹ 对于少数负载很轻的机械，也可用实际负载时的最高和最低转速。
静差率s⏹ 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： ⏹ 用百分数表示⏹ 对于同一个调速系统，Δn N 值是定值。
⏹ 要求s 值越小时，系统能够允许的调速范围D 也越小。
⏹ 一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
3、 试给出开环和转速闭环的转速降表达式，并说明为何闭环的调速范围大于开环？P30在同样的负载扰动下， 开环系统的转速降落 闭环系统的转速降落⏹ 如果电动机的最高转速都是n N ，最低速静差率都是s ，可得 开环时，闭环时， ⏹ 得到K 为闭环的开环放大系数，K>0，故闭环的调速范围大于开环。
4、 转速闭环无静差调速系统中，哪些干扰可以有效抑制，哪些不能有效抑制？为什么？P31 Φ-=e C IR U n min maxn n D =0n n s N ∆=%1000⨯∆=n n s N )1(s n s n D N N -∆=e d op C RI n =∆)1(K C RI n e d cl +=∆)1(s n s n D op N op -∆=)1(s n s n D cl N cl -∆=op cl D K D )1(+=被反馈环所包围的前向通道的扰动可以有效抑制，而反馈通道上的干扰不能有效抑制。
负载变化、交流电源电压的波动（使Ks 变化）、电动机励磁的变化（使Ce 变化）、放大器输出电压的漂移（使Kp 变化）、由温升引起主电路电阻R 的增大等，这些干扰都会影响到转速，都会被测速装置检测出来，再通过反馈控制的作用，减小它们对稳态转速的影响。
中南大学11级运控试卷答案
---○---○------○---○---………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封线 ………… 中南大学考试试卷 2014~2015学年 1 学期《运动控制系统》课程（A ）一、填空题(本题30分，每空1分) 1. 一般电流环设计为典型 I 型 系统，因为电流环强调 静态 性能；而转速环设计为典型 II 型 系统，因为转速环强调 动态 性能。
（P80/84） 2有环流系统中必须加 环流电抗器 ，而无环流系统，在控制策略上必须加上DLC 来控制选触开关。
（P105、107） 3在有静差单转速闭环系统中，可以用 电流截止负反馈 来抑制突加给定电压的电流冲击，为满足稳态性能指标需要有 较大的比例系数 。
4．三相PWM 输出共有8个空间电压矢量，其中6个为 有效工作/基本电压矢量 ，它们的幅值等于（2/3）^(1/2)*Ud/直流母线电压 ，空间角度互差 π/3 ，另两个为 零矢量 。
5. 变频器从结构上可分为 交-直-交 和 交-交 两种。
从变频电源性质看又分为 电压 和 电流 型。
（P128） 6. VVVF 转速开环系统中，转矩与 转速 成正比，但其前提条件是保证 气隙磁通 不变。
7. 根据 转子磁链 是否闭环控制，矢量控制系统可分为__ 直接 型和 间接 型两类。
8. 三相异步电动机的数学模型包括： 磁链方程 、 电压方程 、 转矩方程 和运动方程。
（P157） 9. 直接转矩控制与矢量控制的相同点是两者都要对 磁链 和 转矩 进行控制。
10．异步电机坐标变换的原则是 磁动势 等效， 功率 相等。
11．按转子磁链定向，可将定子电流的 励磁分量 和 转矩分量 解耦，从而可以将之变成单变量系统，可单独闭环控制。
（P180）二、选择题(本题20分,每小题2分)1．异步电动机变压变频调速时，采用（ B ）控制方式，可获得一线性机械特性。
运动控制考试复习题及答案（完整版）精品
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。
典型I型系统和典型Ⅱ型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别？答：稳态误差：对于典型I型系统，在阶跃输入下，稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与K值成反比；在加速度输入下稳态误差为∞。
运控习题答案
习题三双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nm U =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N 1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
电力拖动自动控制系统运动控制系统第版习题答案
习题解答（供参考）习题二系统的调速范围是1000~100r/min ,要求静差率s=2% 那么系统允许的静差转速降是多少?解：n n n S D(1 s) 1000 0.02 (10 0.98) 2.04rpm系统允许的静态速降为2.04rpm 。
某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为n0max 1500r/min ,最低转速特性为n0min 150r/min ,带额定负载时的速度降落n N 15r/min ,且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1)调速范围D n max/n min (均指额定负载情况下)n max n0max n N 1500 15 1485n min n0min n N 150 15 135D n max..；n min 1485 135 11直流电动机为 P N =74kW,UN=220V I N =378A, n N =1430r/min , Ra=Q 。
相控 整流器内阻Rrec=Q 。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%H,求系统的调速范围。
如果s=30%M,则系统的调速范围又为多少？ ？解：Ce (U N l N R a )/n N (220 378 0.023)/1430 0.1478V.. rpmn I N R Ce 378 (0.023 0.022)： 0.1478 115rpm D n N S/[ n(1 s)] 1430 0.2 [115 (1 0.2)] 3.1 D n N S..[ n(1 s)] 1430 03[115 (1 0.3)] 5.33某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机P N 60kW,U N 220V, I N 305A,n N 1000r/min , 主电路 总电阻 R= Q ,Ce=?min/r,求：(1)当电流连续时，在额定负载下的转速降落 n N 为多少？(2)开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 S N 多少?2)静差率s n N ..n 0 15150 10%(3)若要满足D=20,s05%勺要求，额定负载下的转速降落n N又为多少？解：(1) n N I N R Ce 305 0.18 0.2 274.5r/min(2)S N n N. n0274.5 (1000 274.5) 21.5%(3)n n N S [D(1 s)] 1000 0.05.[20 0.95]2.63r/min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 U； 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、反馈系数丫=o 求：(1)输出电压Ud ; (2)若把反馈线断开，Ud为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？ ( 3)若把反馈系数减至丫=,当保持同样的输出电压时，给定电压U；应为多少？解：(1) U d K p K s U；/(1 K p K s ) 2 15 8.8(1 2 15 0.7) 12V(2)U d 8.8 2 15 264V ,开环输出电压是闭环的22倍(3)U；U d(1 K p K s ).. K p K s 12 (1 2 15 0.35) (2 15) 4.6V某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ,要求系统的静差率s 5% ,那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ,则闭环系统的开环放大倍数应有多大？解：1 ) D n N s/ n N 1 s10 1500 2%/ n N 98% n N 1500 2% / 98% 10 3.06r/min2) K n op/ %i 1 100/3.06 1 31.7某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min ,如果将开环放大倍数提高到30,它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？解：n op 1 K n d 1 15 8 128如果将开环放大倍数提高到30,则速降为：n cl n0P/1 K 128/ 1 30 4.13rpm在同样静差率要求下，D可以扩大n cl1/ %l2 1.937倍有一V-M调速系统：电动机参数P N=, U=220V, I N=12.5A, n N=1500 r/min , 电枢电阻R=Q,电枢回路电抗器电阻RL=Q,整流装置内阻R“ = Q,触发整流环节的放大倍数K s=350要求系统满足调速范围D=20,静差率S<=10%(1)计算开环系统的静态速降△ n op和调速要求所允许的闭环静态速降△ n cl 0(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。
天津理工大学07运控(含答案)
一、单项选择题（请从4个备选答案中选择最适合的一项，每小题1分，共10分）1、在单闭环调速系统中，为了实施限流保护，可以引进（Ｂ）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2、典型II型系统在（Ｃ）输入条件下，稳态误差非零；Ａ、阶约输入Ｂ、斜坡输入Ｃ、加速度输入Ｄ、都不对3、在α=β配合控制可逆调速系统中当α f = 60。
时，αr = （Ｂ）。
Ａ、６０。
Ｂ、１２０。
Ｃ、１８０。
Ｄ、２４０。
4、逻辑控制的无环流可逆调速系统中逻辑装置的转矩极性信号采样于（Ｃ）Ａ、转速给定电压Ｕn＊Ｂ、转速反馈电压ＵnＣ、电流给定电压ＵI＊Ｄ、电流反馈电压Ｕi5、PWM调速系统中，PWM控制器和其主电路的传递函数可等效为：（Ｃ）A、积分环节B、微分环节C、一阶惯性环节D、二阶惯性环节6、双闭环调速系统中，转速反馈系数α，按照（Ａ）A、最大给定电压对应电动机最高转速来确定B、最大负载电流对应电动机最高转速来确定B、最大给定电压对应电动机最大负载电流来确定 D、上述都不正确7、交流电动机变频调速方法属转差功率（C）调速。
Ａ、消耗型Ｂ、回馈型Ｃ、不变型Ｄ、不存在型8、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（B）Ａ、无关系Ｂ、成比例关系Ｃ、成平方关系Ｄ、成反比关系9、转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制电机的（Ｂ）。
Ａ、调速精度Ｂ、转矩Ｃ、气隙磁通Ｄ、定子电流10、按转子磁场定向矢量控制变频调速系统中，由( Ｂ ) 直接控制转子磁链。
Ａ、转子电流T轴分量Ｂ、转子电流M轴分量Ｃ、定子电流T轴分量Ｄ、定子电流M轴分量二、填空题（每题2分，共20分）1、直流传动的静态调速指标包括调速范围Ｄ和静差率ｓ。
2、直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制；而交流电动机的动态数学模型具有高阶，非线性，强耦合性质。
3、在直流调速系统调节器的工程设计方法中，一般要求转速外环要满足抗扰性能指标，电流内环要满足跟随性能指标。
(完整word版)运控作业参考答案
1-4某一调速系统，测得的最高转速特性为0max n =1500r/min,最低转速特性为0minn=150r/min ，带额定负载时的速度降落Nn=15r/min,且在不同转速下额定速降Nn不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？ 解： N0min n 15S=0.1n 150∆== 0max ()(1500150)0.111(1)(1)15(10.1)N N N N n s n n s D n s n s ∆∆∆--⨯====--⨯-调速范围为11，静差率为10％。
1-5某闭环调速系统的调速范围是1500～150r/min,要求系统的静态差率s ≤2%,那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min,则闭环系统的开环放大倍数应有多少？ 解： max min 150010150n Dcl n === 15000.023.06(1)10(10.02)N cl n s n Dcl s ∆⨯===-⨯-1001131.73.06op cln K n ∆=-=-=∆ 静态速降为3.06r/min,开环放大倍数为31.7。
1-6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8r/min,如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？解： K=15时，(1)nop ncl K ∆=∆+=8(115)⨯+＝128 (r/min) K=30时，1284.131130op cln n K∆'∆===++(r/min) 8 1.944.13cl cln D D n ∆∆'==='速降为4.13r/min,调速范围扩大为1.94。
1-7某调速系统的调速范围为D =20，额定转速N n =1500r/min,开环转速降落Nopn∆=240r/min,若要求系统的静差率为10%减少到5%，则系统的开环增益将如何变化？ 解：N op op n s 15000.1D =0.694n (1-s)2400.9∆⨯==⨯201127.80.694cl op D K D =-=-= 15000.050.329(1)2400.9N opop n s D n s ∆'⨯'==='-⨯ 201159.80.329Dcl K D op '=-=-=' K 由27.8变到59.8。
运动控制系统吴贵文习题参考答案
《运动控制系统》习题参考答案1-1 简述运动控制系统的类型及其优缺点。
答：运动控制系统主要有三种类型：液压传动系统、气压传动系统和电气传动系统，它们各自优缺点如下：液压传动具有如下优点：1）能方便地实现无级调速，调速范围大。
2）运动传递平稳、均匀。
3）易于获得很大的力和力矩。
4）单位功率的体积小，重量轻，结构紧凑，反映灵敏。
5）易于实现自动化。
6）易于实现过载保护，工作可靠。
7）自动润滑，元件寿命长。
8）液压元件易于实现通用化、标准化、系列化、便于设计制造和推广使用。
但也有一系列缺点：1）由于液压传动的工作介质是液压油，所以无法避免会有泄漏，效率降低，污染环境。
2）温度对液压系统的工作性能影响较大。
3）传动效率低。
4）空气的混入会引起工作不良。
5）为了防止泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件的制造精度要求高，使成本增加。
6）液压设备故障原因不易查找。
气压传动的优点是：1）气动装置结构简单、轻便，安装维护简单；压力等级低，故使用安全。
2）工作介质是空气，取之不尽、用之不竭，又不花钱。
排气处理简单，不污染环境，成本低。
3）输出力及工作速度的调节非常容易，气缸工作速度快。
4）可靠性高，使用寿命长。
5）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气；可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应；可实现缓冲，对冲击负载和过负载有较强的适应能力。
在一定条件下，可使气动装置有自保护能力。
6）全气动控制具有防火、防爆、耐潮的能力。
和液压方式比较，气动方式可在高温场合使用。
7）由于空气流动压力损失小，压缩空气可集中供气，较远距离输送。
气压传动的缺点是：1）由于空气具有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化影响。
2）气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例比较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。
3）虽然在许多应用场合气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。
电气传动系统具有控制方便、体积紧凑、噪声小、节能、容易实现自动化、智能化、网络化等优点，不过其控制线路复杂，对软硬件要求较高，维修较困难。
运控第二章部分习题解答
2.1 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？解： 1）()s n s n D N N -∆=1/1015002%/98%N n =⨯∆⨯15002%/98%10 3.06/min N n r ∆=⨯⨯=2）()7.31106.3/1001/=-=-∆∆=cl op n n K2.5 有一V-M 调速系统：电动机参数P N =2.2kW, U N =220V, I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。
（1）计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
（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）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，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。
解：（1）()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a ee n U I R C C V r=-⨯⇒=-⨯== ()//12.5 3.3/0.134307.836/min N N eop N e n U I R C n I R C r ∑∑=-⨯⇒∆=⨯=⨯=()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ∆=-=⨯=（）所以，min /33.8r n cl =∆（2）（3）（4）()()()()[]()()[]K C R I K KU K C R I U K K n e d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α ()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =∆∆-=-= ()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α⎡⎤=⎡⨯+⎤-⨯+⎣⎦⎣⎦r V min/0096.0=⇒α 可以求得，*35.955*0.13414.34*35*0.0096e p s K C K K α=== 也可以用粗略算法：n U U n n α=≈*，01.0150015*===n U n α /p e s K KC K α=，()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=2.17有一个系统，其控制对象的传递函数为101.0101)(1+=+=s s K s W obj τ，要求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量σ％≤5％（按线性系统考虑）。
运控【可编辑范本】
1、下图中，图（ Ａ )表示比例积分调节器的输入输出动态过程。
2 、在调节器的工程设计方法中，典型I Ｉ型系统的闭环结构框图为（ D ）。
３、在双闭环直流调速系统的起动过程中,恒流升速阶段的AS Ｒ( A ),ACR( )。
A 、ASR 饱和，ＡＣR 不饱和 Ｂ、ＡＣR 饱和，ASR 不饱和Ｃ、ASR 、A ＣR 均处于不饱和状态 D 、ASR 、ACR 均处于饱和状态4 、在单闭环调速系统中,系统不能对( D ）扰动进行抑制。
A 、电源电压波动B 、电枢电阻变化 Ｃ、电动机励磁变化 D 、测速发电机励磁变化５ 、无静差调速系统的ＰＩ调节器中Ｐ部份的作用是（ B )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6 、按矢量控制变频调速系统中,得到的机械特性是直线，应采用（ C)。
A 、恒Us/f1控制B 、恒E ｇ/f1控制C 、恒Er/f １控制D 、恒U1/f1控制７ 、交流异步电动机调压调速方法属转差功率(A ）调速。
Ａ、消耗型 Ｂ、回馈型 Ｃ、不变型 D 、不存在型 u(t) y(t) o t t ou(t) y(t) t t o o u(t) y(t) t t o o u(t) y(t) tt o o A B C D8 、逻辑无环流可逆调速系统中,逻辑装置的转矩极性信号采样于（)，当转矩信号极性改变时，并有()信号是,逻辑才允许切换。
Ａ、转速给定电压Ｕn* ，零电压信号B、转速反馈电压Ｕｎ,零电流信号Ｃ、电流给定电压UI＊,零电流信号D、电流反馈电压Uｉ,零电压信号9、单闭环直流调速系统采用的调压方法是( )。
A、调压调速B、弱磁调速C、串电阻调速D、以上三种均不是10、交流串级调速装置指的是串级调速系统中的( ）A、交流电动机B、电动机加转子整流器Ｃ、逆变器与逆变变压器D、转子整流器,逆变器与逆变变压器11 、交流串级调速装置指的是串级调速系统中的（)A、交流电动机B、电动机加转子整流器Ｃ、逆变器与逆变变压器D、转子整流器,逆变器与逆变变压器12 、转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制电机的( ).Ａ、调速精度Ｂ、转矩C、气隙磁通Ｄ、定子电流１3 、正确表示挖土机特性（或称下垂特性）的曲线是( ）。
传送带控制(答案全)。
传送带控制PLC实作考试试卷（样题）及答案解析
控制要求：传送带系统如图所示。
在初始状态按下启动按钮后，运行灯亮，若有货物送上传送带使行程开关SQ1动作，则电动机M1启动，当货物使行程开关SQ2动作时电机M2立即启动，货物一通过SQ2(SQ2释放)且第一传动带上无货物则M1停止，SQ3动作时M3立即启动，货物一通过SQ3且第二传送带上无货物则M2停止，货物一通过SQ4且第三传送带上无货物则M3停止，整个系统循环工作；按停止按钮后，系统把当前工作进行完（即所有传动带上没有货物）后停止，运行灯灭；SQ4用于系统计数，经过的货物件数用HL1-HL4以8421BCD码的形式（HL1最高位，HL4最低位）显示，当货物件数满10时HL1-HL4同时以5Hz的频率闪烁10次，与此同时计数器清零并开始进行下一个10的计数（即闪烁停止时可显示闪烁期间通过的货物的件数）；若运行期间断电或因故急停后，在系统恢复供电时会从被中断的运行状态继续运行。
(根据货物尺寸、货物正常间隔及传送带长度,单根传送带上同一时刻最多有3件货物。
)
SQ1：第一传动带货物入检测SQ2：第一传动带货物出检测、第二传动带货物入检测
SQ3：第二传动带货物出检测、第三传送带货物入检测SQ4：第三传送带货物出检测
题目要求：按上述要求，选择PLC机型，作I/O分配，画出PLC外部的接线图，设计一个满足要求、注释清楚的梯形图程序，完成接线、调试和运行。
（必须有过载、短路保护。
）
解析：1、I/O分配表
2、梯形图。
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习题三3.1双闭环调速系统的ASR和ACR均为Pl调节器，设系统最大给定电压U nm=15V,转速调节器限幅值为u m=15V, n N l500r∕min，I N=20A,电流过载倍数为2,电枢回路总电阻R=2Ω, K s=20, C e=0.127Vmin/r ,求：（1）当系统稳定运行在U；=5V, I dL =10A时，系统的n、U n、U；、U i和U C各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，U i i和U C各为多少？解：（1）： -Unm - !5V =0.01Vmin/rn N1500r / minU n5Vn n500r∕mi nα0.01Vmi n/r*匕=U m=型-0.375√/AI dm 40AU i H l d=0∙375 10 =3.75VU i = - I d =0.375 10 =3.75VII C e n +l d R 0.127X500 +10X2U C e d 4.175VK S 20(2)堵转时，I Um5V , U c 4n K I d R = °∙1272040J VK S 203.2在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ACR均采用PI调节器。
已知参数：电动机：P N =3.7kW, U N =220V, I N =20A, n” =1000 r/min ,电枢回路总电阻R=1.5Ω,设U nm=U im=U Cm =8V,电枢回路最大电流∣dm=40A,电力电子变换器的放大系数K S=40。
试求：(1)电流反馈系数［和转速反馈系数：O(2)当电动机在最高转速发生堵转时的U do, U i*,U i,U c值。
解：1）一Um 8V 0.32V / A ldm40 A(1)系统开环增益：K =0.69∕T =0.69/0.1 =6.9(1/s)(1)系统开环增益： K =0.69∕T =0.69/0.1 =6.9(1/s)= Unm8V0.008V min/rn N1000r∕min2) U do=E I d RX = I dm RT = 40 1.5 = 60V这时：U n =8V,U n = 0, ASR 处于饱和，输出最大电流给定 U ： =8V U i = V ,3.3在转速、电流双闭环调速系统中，调节器 ASR ACR 均采用PI 调节器。
当ASR 输出达到U m =8V 时，主电路电流达到最大电流 80A 。
当负载电流由40A 增加到70A 时，试问：(1)U *应如何变化？ ( 2)U C 应如何变化？ ( 3)U C 值 由哪些条件决定？*U Um 8V 0.1V∕ A1dm80AU i*就是电流的给定，因此当电流从 40A 到70A 时，U i*应从4VU C 要有所增加。
U C 取决于电机速度和负载大小。
因为 U do=ET dRr = C e n Tdm Rm3.5某反馈控制系统已校正成典型I 型系统。
已知时间常数T=0.1s,要求阶 跃响应超调量匚≤ 10%。
(1) 系统的开环增益。
(2) 计算过渡过程时间t s 和上升时间t r;(3) 绘出开环对数幅频特性。
如果要求上升时间t r <0.25s,则K=?,二％ =? (3)绘出开环对数幅频特性。
如果要求上升时间 t r < 0.25s ,求K,二.解：取 KT =0.69,=0.6,二％ =9.5%U CUdOK S60 40= 1.5V解：1)到7V 变化2)3)(2)上升时间 t r =3.3T =0.33S(3)U nm 10Vn N1000r / min=0.01V min∕ r过度过程时间:如要求 t r <0.25S ,则应取 KT -1/ =0.5这样 K =1/T =10,超调量=16.3%, 3.8在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、 电流双闭环调速系统中, 已知电动机的额定数据为： P N =60kW , U N =220V ,∣N =308A , n ” =1000r∕min , 电动势系数C e =0∙196 Vmin/r ,主回路总电阻R =0.18Ω ,触发整流环节的放大倍 数K S =35。
电磁时间常数T i =0.012s 机电时间常数T m=0.12s 电流反馈滤波时间常数T 0i=0.0025s 转速反馈滤波时间常数T 0n=0.015s°额定转速时的给定电压(U ∏*)N=10V 调节器ASR ACR 饱和输出电压 U m*=8V,L Cm =6.5VO系统的静、动态指标为：稳态无静差,调速范围D=10,电流超调量二i≤ 5%空载起动到额定转速时的转速超调量 C n ≤ 10%。
试求：(1)确定电流反馈系数β (假设起动电流限制在1.1∣N 以内)和转速反馈系数α o(2) 试设计电流调节器ACR 计算其参数尺、C 、C oi O 画出其电路图，调节 器输入回路电阻R 0=40^1 o(3) 设计转速调节器ASR,计算其参数R n 、C n 、C on o (R °=40k Ω)(4) 计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量 σ n o (5) 计算空载起动到额定转速的时间。
*解：(1)1： =U m8V0.0236V / AI dm 1.仔 I N t s二 6T 二 6 0.1=0.6sT on= 0.015s(2)电流调节器设计确定时间常数：a)T s = 0.00333sb)T °i =0.0025s C)Tx.i = 0.00583s电流调节器结构确定：因为「乞5% ,可按典型I 型系统设计，选用Pl 调节器，W ACR (S)= K i e i ST) EiSK i=K I T l R∕ K s 1=85.76 0.012 0.18/35 0.0236 =0.2243。
校验等效条件：■ -c ^ K I -85.76s j1 .a)3T S3 0.00333 一101.01 'ci满足近似条件可见满足近似等效条件，电流调节器的实现：选 R 3=40K ,则:= K i R O =0.2243 40 =8.97 K ,取 9K.1⑶电流环等效时间常数KK ∣T s =0.5 贝U 丄=2T r=2 0.00583 =0.01166sK I电流调节器参数确定5 5/^1 s 5.7 6C i亠叫1.33牛R 9 10C Oi弓心呼0”R 040 103Ci满足近似条件J■■'ci 满足近似条件11T nT On=O∙01166 0.015 =0.02666s K I速度调节器结构确定：按照无静差的要求，应选用 PI 调节器，W ASR (S) =K ncn S 1)/ n S22=168∙32s'2 25 0.026662ASR 的比例系数IX(h+1)Bc eTm6x0∙0236x0∙196x0∙12 CCA K n6∙942h ： RT n2 5 0∙01 0∙18 0∙02666校验等效条件： K转速环截止频率■ ∙cn- =K N n =168∙83 0.1333 =22∙5s^lJ K I_1 85∙761b)3∖T on=32015=25∙2s"cn 满足简化条件转速超调量的校验(空载Z=O )<7 n =2汉81.2% 勺.1汇(308 汇0.18/0.196勺000)汉(0.02666/0.12)=11.23%>10%转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求。
因此需重新设计 查表，应取小一些的h ，选h=3进行设计。
按h=3,速度调节器参数确定如下：^hT^ 0∙07998sK N—442=312∙656s^2h T ∖n2 9 0∙02666IX (h+1)Bc e T m4><0∙0236^<0∙196江0∙12 “K n7∙712h RT n2 3 0∙01 0∙18 0∙02666校验等效条件：KC n- =K N^-312∙656 0∙07998 =25s '速度调节器参数确定: 转速环开环增益.n= hT -n , h = 5, . n= hT-n= 0∙1333sK N= 40∙43s-Cn满足简化条件1 85∙7631 0∙00583X 1 K I 185.761a)3』T 厂3血丽83=4°43S f 满足简化条件八1 K 「_ 1 85.76ιb)^T On=^Q.01^25.2S'cn 满足简化条件转速超调量的校验：二n=2 72.2% 1.1 (308 0.18/0.196 1000) (0.02666 /0.12) =9.98% ：： 10%转速超调量的校验结果表明，上述设计符合要求。
速度调节器的实现：选R 0=40K ,则R n=K n R 0= 7.71 40 =308K ,取310K 。
C n =T^ = O l 070.25^I FR n310 1034T 4><0015 C on =-on =——=15IFR 040 1034) 40%额定负载起动到最低转速时(最低转速为1000/10=100"口)n)6% =2 72.2% (1.1 -0.4) (308 0.18/0.196 100) (0.02666/0.12)=63.5%5)空载起动到额定转速的时间是：(书上无此公式)"^0^0.38543.10有一转速、电流双闭环调速系统，主电路采用三相桥式整流电路。
已知 电动机参数为：F N =500kW, U N =750V , I N =760A, n N =375 r/min ,电动势系数 C e =1.82Vmin∕r,电枢回路总电阻R=0.14Ω ,允许电流过载倍数λ =1.5触发整流环节 的放大倍数K s =75,电磁时间常数T l =0.031s 机电时间常数T m =0.112s,⅛流反馈滤波 时间常数T Qi =O.002s 转速反馈滤波时间常数T 0n =O.O2s°设调节器输入输出电压 U nm =U im =U nm =10 V 调节器输入电阻 Rj=40k Ω°设计指标:稳态无静差，电流超调量 G ≤ 5%,空载起动到额定转速时的转速 超调量匚n ≤ 10%。
电流调节器已按典型I 型系统设计,并取参数KT=05计算电流环的截止频率■ ∙ci 和转速环的截止频率■ ∙cn ,并考虑它们是否 合理？(1) 选择转速调节器结构，并计算其参数。
解: (I)-潜1罟V r 0.00877V/A(2)T on= 0.02S T nU nm 10VCf = --------------------- = ------------------------------------------n N375r / min校验等效条件:1Ci=K I = 136.24s-确定时间常数： a)T S = 0.00176s b)T oi = 0.002s C)T i = 0.00367s 电流调节器已按典型I 型系统设计如下: 电流调节器结构确定: T 因为 σ% 5%可按典型I 型系统设计，选用PI 调节器，W ACR (SH Ki( IS I)J ti S 电流调节器参数确疋： 0 5 E i =T l=O.031s K I Ty r =0.5 K I = — =136.24s∙10 U 1325^ T i 0.0 0 3 6 7Jg-136∙24°.°31 0∙14789975 0.00877a)丄=1199.6s U C i3T S3 0.001670.112 0.031 一5°9SCi；0.00167 0.002~182∙39sci可见满足近似等效条件。