运动控制系统复习整理
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。
运动控制复习资料整理
运动控制复习资料整理运动控制是机械工程领域中一个重要的研究方向，它涉及到控制系统和机械系统的结合，用于实现精确的运动控制。
具体而言，运动控制涵盖了运动控制算法、控制器设计、运动控制系统模型、传感器和执行器选择以及运动规划等方面的内容。
本文将从这些方面对运动控制的基础知识进行复习资料的整理，帮助读者回顾和加深对运动控制的理解。
一、运动控制算法1. PID控制算法：PID控制算法是最常用的一种运动控制算法，它通过比较设定值和实际值的误差，计算出一个控制量来调节系统的输出。
PID控制算法包括比例项、积分项和微分项，它们分别用来调节系统的静态响应、消除误差累积和改善动态响应。
2. 模糊控制算法：模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，它能够处理系统模型不确定或复杂的情况。
模糊控制算法通过定义模糊集合和相应的规则，实现对系统状态的模糊描述和控制决策。
3. 最优控制算法：最优控制算法是一种通过优化目标函数，寻找系统最优控制策略的算法。
最优控制算法包括动态规划、最优化和线性二次型控制等方法，它们能够在满足系统限制条件的前提下，最大化或最小化目标函数。
二、控制器设计1. 传统控制器设计：传统控制器设计通常基于数学模型和系统理论，通过建立数学模型和分析系统特性，设计出合适的控制器参数。
传统控制器设计方法包括根轨迹法、频域法和状态空间法等。
2. 自适应控制器设计：自适应控制器设计是一种根据系统的变化自动调整控制器参数的方法，它能够应对系统参数变化、外界干扰和建模误差等情况。
自适应控制器设计方法包括模型参考自适应控制和模型无关自适应控制等。
三、运动控制系统模型1. 开环模型：开环模型是指没有反馈控制的运动控制系统模型，它只根据输入信号直接控制输出信号，缺乏对系统误差的修正。
2. 闭环模型：闭环模型是指具有反馈控制的运动控制系统模型，它通过对输出信号进行反馈比较，根据误差信号调节控制量，使得输出信号稳定在设定值附近。
运控复习整理
第一章1.基于自动控制理论，对作为原动机的电动机加以控制，使其拖动机械负载按照给定的控制规律自动运行的系统，称为电力拖动自动控制系统。
简称为电力拖动控制系统，也被称为运动控制系统。
2.电力拖动自动控制系统的组成：电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等。
3.运动控制系统转矩控制规律4.转矩控制是运动控制的根本问题要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩Te 5.电动：转矩与转速方向一致制动：转矩与转速方向相反6.典型的生产机械的负载转矩特性：①恒转矩负载特性②恒功率负载特性③风机、泵类负载特性第二章1.晶闸管整流器-电动机系统（简称V-M 系统）开环瞬时电压平衡方程式R=R rec +R a +R L U d =K S U C0dd d di u E i R L dt=++2.直流PWM 变换器-电动机系统（不可逆调速系统）改变占空比ρ，即可改变直流电动机电枢平均电压U d ，实现直流电动机的调压调速。
ρ==sonds t UU U TVD 的作用：为电流i d 提供一个续流的通道.电路之所以不可逆是因为平均电压U d 始终大于0。
3.对转速控制的要求：①调速②稳速③加、减速4.稳态调速性能指标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。
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所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比。
静差率是用来衡量调速系统在负载情况变化下转速的稳定度的。
它和机械特性的硬度有关，机械特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高。
m a xm i nnD =n ()dN N eI Rn C ∆=100%Nn s n ∆=⨯n max 、n min 是在额定负载的最高和最低转速5.硬度是指机械特性的斜率。
调速范围和静差率必须同时提才有意义。
在调速过程中，若额定速降相同，则转速越低，静差率越大。
运动控制复习要点
知识点：第二章1． 常用的可控直流电源类型：2． 晶闸管整流器-电动机系统1) 相位控制：（用触发脉冲的相位角α控制整流电压的平均值0d U），（0<α<2/π时，0d U >0，整流状态，电功率从交流侧输送到直流侧；2/π<α<max α时，0d U <0，有源逆变状态，电功率反向传送。
）2) 电流波形的脉动，在什么情况下可能出现电流连续和断续？抑制措施？3) 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数(1) 放大系数的计算公式：(2) 失控时间的计算(3) 传递函数：动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是（ ）环节，由（ ）引起，可近似为（ ）处理。
4) 晶闸管整流器运行中存在的问题？3． 直流脉宽调速系统的主要问题：1) PWM 调速系统优越性？2) 二象限不可逆PWM 表2-33) PWM 控制器与变换器的动态数学模型？4． 稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性1)调速系统的稳态性能指标： 1.调速范围 2.静差率 2)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. 3)调速范围、静差率和额定速降之间的关系公式。
4) 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。
5． 转速反馈控制的直流调速系统1) 闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬的多的稳态特性，从而能保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，代价是增设电压放大器以及检测与反馈装置。
2) 闭环系统能够减少稳态速降的实质。
3) 反馈控制规律的三个基本特征。
4) 比例积分控制的无静差调速系统： P I PI 作用6． 直流调速系统的数字控制：1) 微机数字控制的特殊问题：（离散化）（数字化）2) 采用旋转编码器的数字测速方法:名称和适用范围7． 转速反馈控制直流调速系统的限流保护：采用电流截止负反馈第三章 转速、电流反馈控制的直流调速系统1. 双闭环调速系统的静特性在负载电流小于dm I 时表现为（转速无静差），这时，（转速负反馈）起主要作用，当负载电流达到dm I 时，（电流调节器）起主要调节作用，转速表现为（电流无静差）。
最新运动控制系统-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SoD与s的相互约束关系对系统的调速精度要求越高，即要求s越小，则可达到的D必定越小。
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n N (1 s )
ห้องสมุดไป่ตู้
,静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度； 机械特
性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落 1.8 脉宽调速系统的开关频率是否越高越好？为什么？ 不是，当开关频率非常高时，当给直流电动机供电时，有可能导致电流还未上 升至负载电流时，就已经开始下降，导致平均电流小于负载电流，电机无法运 转 1.9 泵升电压是如何产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 泵升电压是当电动机工作在回馈制动状态时，将动能转换为电能回馈到直流侧， 由于二极管整流器的能量单向传递性，电能不能通过整流装置送回交流电网， 只能向滤波电容充电，造成滤波电容侧电压升高，即为泵升电压。泵升电压过 大将导致电力电子功率开关器件被击穿。 适当选择电容的电容量，或采用泵升电压限制电路 1.10 V-M 开环调速系统中为什么转速随负载增加而降低？ 负载增加，负载转矩变大，则电枢电流（负载电流 Id）变大，根据其机械特性 表达式 n
泵升电压是当电动机工作在回馈制动状态时将动能转换为电能回馈到直流侧由于二极管整流器的能量单向传递性电能不能通过整流装置送回交流电网只能向滤波电容充电造成滤波电容侧电压升高即为泵升电压
1.1 直流电动机有哪几种调速方法？各有什么特点？ 答：直流电动机的调速方法有： （1）调节电枢电压调速（连续基速向下） ； （2 ） 改变电枢回路电阻调速（有级基速向下） ； （3）减弱磁通调速（连续基速向上） 前两种调速方法适用于恒转矩负载，后一种调速方法适用于恒功率负载。调节 电枢电压调速可实现无级调速，机械特性斜率不变，速度稳定性好，调速范围 较大。改变电枢回路电阻调速为有级调速，调速平滑性差，机械特性斜率增大， 速度稳定性差，受静差率的限制，调速范围很小。减弱磁通控制方便，能量损 耗小，调速平滑，受最高转速限制，调速范围不大。直流调速系统往往以调压 调速为主，只有当转速要达到基速以上时才辅以弱磁调速。 1.2 为什么 PWM 变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的控 制性能？ PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，低速性能好，稳速 精度高动态响应快，动态抗扰能力强，电机损耗和发热小，开关损耗小，效率 高 1.3 直流 PWM 变换器驱动电路的特点是什么？ 直流 PWM 变换器采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，宽度可变的脉冲序列，通过调节占空比改变平均输出电压的大小，以调 节直流电动机的转速 1.4 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构 直流 PWM 变换器包括 IGBT 和续流二极管，三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来改变其输 出电压的大小，二极管起续流作用 1.5 PWM 变换器在双极性工作制下会不会产生电流断续现象？不会
运动控制复习重点
9.直流电机的转速公式是什么？通常改变直流电机转速有哪几种方法，各有什么优缺点？对于调节电枢电压调速，为什么必须在额定电压以下进行调速？
答：
n=U-IR/KeФ
方法有：1。调节电枢供电电压U；2。减弱励磁磁通Ф；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，在额定转速以上做小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。
7.在基于稳定模型的异步电动机调速系统中，基频一下调速时，为什么要进行低频补偿和电流补偿？
答： 低频时，定子电阻和漏磁感抗压降所占的份量比较显著，可以人为地把定子电压抬高一些，以便近似地补偿定子阻抗压降，称作低频补偿，也可称作低频转矩提升。
基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点，但负载的变化将导致磁通的改变，因此采用定子电流补偿控制，根据定子电流的大小改变定子电压，可保持磁通恒定，从而解决了负载改变的扰动问题。
下面以电动自行车为例进行说明：最左边是把手上的开关，给出给定信号，控制器是一个微处理器，里面有一小段P.I.D控制程序，它输出的信号很弱，不能直接驱动电动机，所以要加一个功率放大与变换装置，把调整后的信号输给电动机，驱动电动机转，。电动机再带动负载。车轮。转动。用传感器检测车轮的转速，经过信号处理之后将反馈信号送到开关处的比较，从而控制电动自行车的运动过程。
8.运动控制系统以及组成，并分析各个组成单元的作用？举例说明实际项目中各个组成部分及其对应的关系？
答：控制器：控制整个系统的工作。
功率放大与变换装置：对控制器输出的信号进行功率放大与变换，从而驱动电动机的转动。
运动控制系统
n s 1 WASR ( s) K n ns
转速调节器的作用
电流调节器
电流调节器的作用
is 1 WACR ( s) K i is
1）调速系统的主导调节器， 跟随给定电压变化，稳态时 可减小转速误差。 2）对负载变化起抗扰作用。 3）其输出限幅值决定电机允 许的最大电流。
1）在转速的调节过程中，使电 流跟随外环调节器的输出量变化。 2）对电网电压波动起抗扰作用。 3）动态过程中，加快动态过程。 4）当电机过载和堵转时，限制 电枢电流，起快速保护作用。
系统动态结构 U*n WASR(s)
+
+
Un
-
U*i -
WACR(s)
Ks Uc Tss+1 Ud0
-
1/R Tl s+1
Id
+
-IdL
R Tms E
1/Ce
n
Ui
图2-6 双闭环直流调速系统的动态结构图
数学模型 转速调节器
起动过程 第 I 阶段 电流上升阶段 第 II阶段 恒流升速阶段 第Ⅲ阶段 转速调节阶段 起动过程的特点 （1）饱和非线性控制； （2）转速超调； （3）准时间最优控制
PWM控制与变换器 的数学模型
Ks Ws ( s ) Ts s 1
电能回馈与泵升电 压的限制 泵升电压形成的原因; 抑制泵升电压的方法
桥式可逆PWM变换器 （1）电流一定连续； （2）可使电机在四象限运行； （3）电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区； （4）低速平稳性好，系统的调速范围可达1:20000左 右； （5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利 于保证器件的可靠导通。
nmax D nmin n s N 100% n0
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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。
运动控制系统复习要点
一、简答题：1、调节电动机转速的方法：（1）调节点数供电电压U（2）减弱励磁磁通Ф（3）改变电枢回路电阻R P72、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P21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n0之比P213、转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图：P26图a4、转速、电流反馈控制直流调速系统的动态过程分析：6各阶段（书上只有3个阶段，最好看课件）P635、转速调节器的作用：（1）转速调节器是调速系统的主导调器，它使转速n很快地跟随给定电压U n*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（2）对负载变化起阻抗作用（3）其输入限幅值决定电动机允许的最大电流电流调节器的作用：（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Ui*（即外环调节器的输出量）变化（2）对电网电压的波动起及时抗扰作用（3）在转速过程中，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。
一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。
这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。
P656、桥式可逆PWM变换器电路P977、P153思考题5-58、双极式控制的桥式可逆PWM变换器优点：（1）电流一定连续；（2）可使电动机在四象限运行；（3）电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区；（4）低速平稳性好，系统的调速范围大；（5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。
双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时。
P989、怎样抑制环流？P10410、怎样消除环流？P10611、调压调速的优缺点？为什么变频时要同时保持调压？（自己找）P11512、电力电子变压变频器有：交-直-交PWM变频器、正弦波脉宽调制技术SPWM、电流跟踪PWM控制技术CFPWM、电压空间矢量PWM控制技术（磁链跟踪控制技术）SVPWM P128 13、转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统工作原理？（自己找）P14814、了解矢量控制原理？矢量控制系统和直接控制系统区别？（后者答案为199页的表格，其他答案自己找）P179答：通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
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。
《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 =n N s∆n N (1−s) ，额定速降 ∆n N ，D =n maxn min ，s =∆n N n 04. 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：⎰∆=t0n c d 1t U U τ 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。
电流截止负反馈的实现方法：引入比较电压，构成电流截止负反馈环节9. 脉宽调制：利用电力电子开关的导通与关断，将直流电压变成连续可变的电压，并通过控制脉冲宽度或周期达到变压变频的目的。
10. 直流蓄电池供电的电流可反向的两象限直流斩波调速系统,已知:电源电压Us=300V,斩波器占空比为30%,电动机反电动势E=100V,在电机侧看,回路的总电阻R=1Ω。
运动控制系统考前总结
第一篇 直流拖动控制系统=电力拖动系统绪论概念：1.电机拖动：由电动机拖动生产机械进行运转。
2.根据直流电动机转速方程，有三种方法调节电动机的转速以及各自特点：（1）调节电枢供电电压 U ：调节电枢供电电压进行调速，机械特性曲线平行移动，在一定范围内无级平滑调速； （2）减弱励磁磁通：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，机械特性曲线变软，属无级调速。
（3）改变电枢回路电阻 R ：变电阻调速只能实现有级调速，机械特性曲线硬度改变。
自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主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，最后说明为何要先研究直流拖动控制系统。
* 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，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
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。
* 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。
* 由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
第1章 闭环控制的直流调速系统1.1 直流调速系统用的可控直流电源1.2 晶闸管-电动机系统（V-M 系统）的主要问题 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统一 直流调速系统用的可控直流电源（调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源）直流调速系统用的可控直流电源的种类、特点及适用场合。
《运动控制系统》复习指南
《运动控制系统》复习指南第⼀章绪论1、运动控制系统的组成：电动机（控制对象）、功率放⼤与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。
2、直流电动机的稳态转速表达式：n=(U-IR)/(K eФ)由此可以得出三种直流电动机的调速⽅法：A. 调节电枢供电电压U：PWM斩控、移相相控B. 减弱励磁磁通Ф：弱磁控制C. 改变电枢回路电阻R第⼆章转速反馈控制的直流调速系统1、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．设置电感量⾜够⼤的平波电抗器平波电抗器的电感量按低速轻载时保证电流连续的条件选择：L=XU2/I dmin(X的取值有三相桥式整流0.693、三相半波整流1.46、单相桥式全控整流2.87)，⼀般取I dmin=5%~10%I N 2、晶闸管触发和整流装置的放⼤系数Ks=ΔUd/ΔUc，当触发电路控制电压Uc的调节范围是0~10V时，对应的整流电压Ud的变化范围是0~220V时，取Ks=223、最⼤失控时间T smax=1/(mf)；平均失控时间T s=T smax/24、★晶闸管触发和整流装置的传递函数(近似成⼀个⼀阶惯性环节)：W s(s)≈K s/(1+T s s)Ts为平均失控时间；Ks为整流装置的放⼤系数5、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6、机械特性：平均转速与平均转矩(电流)的关系7、★PWM控制器与变换器的传递函数(近似成⼀个⼀阶惯性环节)：W s(s)≈K s/(1+T s s)Ts为PWM装置的延迟时间；Ks为PWM装置的放⼤系数8、“泵升电压”：对滤波电容⼀直充电，造成直流侧电压升⾼9、调速系统转速控制的3⼤要求：调速、稳速、加减速10、调速系统的2⼤稳态性能指标：调速范围、静差率A．调速范围D=n max/n min：电动机提供的最⾼转速与最低转速之⽐（⼀般取n max=n N）B．静差率s=100%Δn N/n0：负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落与理想空载转速之⽐（★调速系统的静差率应以最低速时所能达到的数值为准，因为额定速降相同，转速越低，静差率越⼤，如果最低速时的静差率都满⾜，则⾼速时必满⾜）11、调速范围D、静差率s、额定速降Δn N的关系：D=n N s/[Δn N(1-s)] s=DΔn N/(n N+DΔn N)12、转速反馈控制的直流调速系统的数学模型：A．静特性：闭环系统电动机转速与负载电流(转矩)之间的关系转速负反馈闭环直流调速系统静特性⽅程：n=K p K s U n*/[C e(1+K)]-RI d/[C e(1+K)]B．动态特性：动态过程是线性微分⽅程的解，解由两部分组成——动态响应、稳态解闭环传递函数：W cl(s)=(K p K s/C e)/[(T s s+1)(T m T l s2+T m s+1)+K p K sα/Ce]13、闭环静特性与开环系统机械特性⽐较：1，闭环系统的机械特性要硬得多；2，闭环系统的静差率要⼩得多；3，如果静差率⼀定，闭环系统⼤⼤地提⾼了调速范围14、反馈控制的3⼤基本特征：1，⽐例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统；2，反馈控制系统的作⽤是抵抗扰动、服从给定；3，系统精度依赖于给定和反馈检测的精度15、积分调节器P的传递函数（积分环节）：W I(s)=1/(τs) τ是积分时间常数16、⽆静差调速：积分控制可以在⽆静差的情况下保持恒速运⾏17、P、I调节器的根本区别：⽐例调节器P的输出只取决于输⼊偏差量的现状，⽽积分调节器I的输出则包含了输⼊偏差量的全部历史18、PI调节器的传递函数（PI环节）：W PI(s)=K p+1/(τs)=(K pτs+1)/(τs)K p=R1/R0τ=R0C1令τ1=K pτ则有 W PI(s)=K p(τ1s+1)/(τ1s)19、稳态误差：输⼊量与反馈量的差值，ΔU n(t)= U n*(t)- U n(t)20、有静差调速系统：0型系统对于阶跃给定输⼊稳态有差；⽆静差调速系统：Ⅰ型系统对于阶跃给定输⼊稳态⽆差21、微机数字控制系统的2⼤特点：信号的离散化、信号的数字化22、⾹农采样定理：如果模拟信号的最⾼频率为f max，只要按照采样频率f≥2f max进⾏采样，那么取出的样品序列就可以代表模拟信号23、数字测速⽅法的精度指标：分辨率——当引起记数值增量为1时，被测转速由n1变为n2，Q=n2-n1，Q越⼩，表明对转速变化检测越敏感，测速精度越⾼；测速误差率——转速实际值与测量值之差Δn与实际值n 之⽐，δ=100%Δn/n，其值越⼩，表明准确度越⾼24、旋转编码器的3⼤数字测速⽅法：M法（n=60M1/(ZT c)，适合于测⾼速）、T法（也称周期法，n=60/(ZT t)=60f0/(ZM2)），适合于测低速）、M/T法（⾼低速都有较强的分辨能⼒）25 数字PI调节器的2⼤算法：位置式、增量式第三章转速、电流反馈控制的直流调速系统26 转速调节器ASR的2种状态：(要使电流调节器ACR不能进⼊饱和状态)不饱和（n=U n*/α，I d=Ui*/β）、饱和（I d=I dm=U im*/β，退饱和条件是负载电流减⼩Idln0，ASR反向积分）27 双闭环直流调速系统起动过程的3⼤阶段：电流上升、恒流升速、转速调节（ASR对应3阶段——快速⼊饱和、饱和、退饱和）28 转速调节器ASR的作⽤：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Un*变化，稳态时可减⼩转速误差，采⽤PI调节器则⽆静差；对负载变化起抗扰作⽤；其输出限幅值决定电动机允许的最⼤电流29、电流调节器ACR的作⽤：使电流紧跟给定电压Ui*变化；对电⽹电压的波动起及时抗扰的作⽤；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；在电动机过载或堵转时，限制电枢电流的最⼤值，起到快速的⾃动保护作⽤30控制系统的动态性能指标包括：跟随性能指标（上升时间tr、超调量σ、峰值时间tp、调节时间ts）、抗扰性能指标（动态降落ΔC max、恢复时间tv）31 ★★★调节器⼯程设计：Ⅰ型电流环⼯程近似设计（例题3-1）、Ⅱ型转速环⼯程近似设计（例题3-2）第四章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统33 可逆调速系统：为了实现⽣产机械快速的减速、停车与正、反向运⾏等功能，在转速n和电磁转矩Te的坐标系上，四象限运⾏的功能，可实现正反转的调速系统34 动⼒润滑：在电动机停⽌时仍有⾼频微振电流，从⽽消除了正反向时的静磨擦死区35 直流PWM可逆调速系统转速反向的过度过程：36 泵升电压：由于⼆极管整流器的单相导电性，电能不可能通过整流器送回交流电⽹，只能向滤波电容充电，使得电容两端电压不断地升⾼37 环流：两组装置同时⼯作时，会产⽣不流过负载⽽直接在两组晶闸管之间流的短路电流38 转矩极性鉴别信号Ui*——采⽤Ui*作为逻辑控制环节的⼀个输⼊信号；零电流检测信号U i0——在Ui*改变极性后，还需要等到电流真正到零，再发出U i0第五章基于稳态模型的异步电动机调速系统39 基于稳态模型的异步电动机的2⼤调速⽅法：调压调速（保持电源频率f1为额定频率f1N，只改变定⼦电压Us的调速⽅法，当Фm随Us的降低⽽减⼩，属于弱磁调速）、变压变频调速（改变的是异步电动机的同步转速，在极对数n p⼀定时，同步转速n1随频率f1的变化）40 变压变频调速：n1=60f1/n p=60ω1/(2πn p)A．基频以下调速：f1下降，Фm不变，Id不变，采⽤恒压频⽐控制⽅式，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”⽅式B．基频以上调速：f1上升，保持U SN不变，Id不变，转速升⾼时，磁通减⼩，允许输出转矩也降低，但输出功率基本不变，属于“近似恒功率调速”⽅式41 变频器的分类：（按变流⽅式分）交-直-交变频器、交-交变频器42 脉冲宽度调制PWM的基本思想：控制逆变器中电⼒电⼦器件的开通或关断，输出电压为幅值相等，宽度按⼀定规律变化的脉冲序列，⽤这样的⾼频脉冲序列代替输出电压43 正弦脉冲宽度调制技术的分类：电流跟踪PWM控制技术(CFPWM)、电压空间⽮量PWM控制技术(SVPWM)44 正弦波脉宽调制SPWM：以频率与期望输出电压波相同的正弦波作调制波，以频率⽐期望波⾼得多的等腰三⾓波作载波，当调制波与载波相交时，由他们的交点来确定逆变器开关器件的通断时刻，从⽽获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列45 电流跟踪控制技术CFPWM：他的精度与滞环宽度有关（当环宽2h选较⼤，开关频率低，电流失真较多，谐波分量⾼；当环宽选得⼩，电流跟踪性能就好，但开关频率就要增⼤），同时还受开关器件允许开关频率的制约（电流滞环跟踪控制⽅法精度⾼，响应快）46 磁链跟踪控制：把逆变器与交流电动机视为⼀体，以圆形旋转磁场为⽬标来控制逆变器的⼯作，磁链轨迹的控制是通过交替使⽤不同的电压空间⽮量来实现的，故⼜称“电压空间⽮量PWM控制”47 空间⽮量：交流电动机绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，考虑其所在绕组的空间位置48 磁链幅值ψs等于压频⽐u s/ω1，u s⽅向与磁链⽮量ψs正交，三相合成电压空间⽮量与参考点⽆关49 基本电压空间⽮量：⼀共8个，两个⽆效的空间⽮量，六个有效⼯作⽮量50 插⼊零⽮量：π/(3ω1)=Δt=Δt1+Δt0，当零⽮量作⽤时，定⼦磁链⽮量增量为0，表明定⼦磁链⽮量停留原来的状态不动，零⽮量的插⼊有效的解决了定⼦磁链⽮量幅值与旋转转速的⽭盾51 SVPWM的基本思想：平⾏四边形合成法则——相邻的两个有效⼯作⽮量合成期望的输出⽮量52 SVPWM的实现⽅法：零⽮量集中的实现⽅法、零⽮量分散的实现⽅法A．零⽮量集中：按照对称原则，将两个基本电压⽮量u1、u2的作⽤时间t1、t2平分为⼆后，安放在开关周期的⾸端和末端，把零⽮量的作⽤时间放在开关周期的中间，并以开关次数最少的原则选择零⽮量B．零⽮量分散：将零⽮量平均分为四份，在开关周期的⾸尾各放⼀份，在中间放两份，将两个基本电压⽮量u1、u2的作⽤时间t1、t2平分为⼆后，插在零⽮量间，按开关损耗最⼩的原则，⾸位选u0，中间选u7第六章基于动态模型的异步电动机调速系统53 异步电动机的动态模型的4⼤组成：磁链⽅程、转矩⽅程（代数⽅程）；电压⽅程、运动⽅程（微分⽅程）54 ★★★坐标变换的计算：(习题6-1)A．3/2变换：三相绕组ABC变换到两相绕组αβ的变换[1 -1/2 -1/2]C3/2=√(2/3) [0 √3/2 -√3/2]B．2/3变换：两相绕组αβ变换到三相绕组ABC的变换[1 0]C3/2=√(2/3) [-1/2 √3/2][-1/2 -√3/2]C．2s/2r变换：从静⽌两相正交坐标系α-β，变换到旋转正交坐标系d-q[cosυ sinυ]C2s/2r=[-sinυ cosυ]D．2r/2s变换：从旋转正交坐标系d-q，变换到静⽌两相正交坐标系α-β[cosυ -sinυ]C2r/2s=[sinυ cosυ]PS：⼤题⽅向——第⼀道，电流环或转速环设计，83页例题3-1，85页例题3-2第⼆道，坐标变换，202页习题6-1，6-2。
运动控制系统考试复习重点
52. 当系统有一组小惯性群时，在一定的条件下，可以将它们近似地看成是一个小惯性环节，其时间常数等于小惯性群中各时间常数之和。
53. 系统设计的一般原则是“先电流环后转速环”(先内环后外环。
54. 电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型 I 型系统，显然应采用 PI 型的电流调节器，其传递函数可以写成
，式中，Ki —电流调节器的比例系数；—电流调节器的超前时间常数。
55. 转速环 ASR 也应该采用 PI 调节器，其传递函数为式中，—转速调节器的超前时间常数。
56.异步电机的调速系统可分成三类：①转差功率消耗型调速系统；②转差功率馈送型调速系统；③转差功率不变型调速系统。
57. 当转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压Us 的平方成正比。
Kn —转速调节器的比例系数； 58. 三相异步电动机定子每相电动势的有效值为：，式中：Eg —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为 V； f1 —定子频率，单位为 Hz； Ns —定子每相绕组串联匝数； k Ns —基波绕组系数；—每极气隙磁通量，单位为 Wb。
由上式可知，只要控制好 Eg 和 f1 ，便可达到控制磁通的目的。
59.VVVF 系统的调速方法：在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速” 。
60. 位置随动系统的组成：①位置传感器；②电压比较放大器(A；③电力电子变换器(UPE; ④伺服电机(SM; ⑤减速器与负载。
61. 位置传感器的种类有以下五种：①电位器；②自整角机：③旋转变压器；④感应同步器；⑤光电编码器。
运动控制期末复习
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，若当要求静差率20%s ≤时，则调速范围为，如果希望调速范围达到10，所能满⾜的静差率是%。
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。
运动控制复习
1、运动控制？运动控制就是对机械运动部件的位置、加速度、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行严格精确的运动。
（精度高、实时性强、规律、算法复杂）2、运动系统的组成和分类？组成：运动控制器、伺服电机及其驱动器、传感器及传动机构等部件。
分类：基于嵌入式的运动控制、基于PC的运动控制；3、运动控制的机械部分核心点是：处理间隙的问题；4、运动控制误差的来源：执行部件从正向运动变为反向运动时，其运动量与理论值存在误差。
5、减小误差的方法：硬件：减隙，通过机械部分的处理减小传动误差软件：补隙，系统调用减隙补偿程序，自动将间隙补偿值加到由插补程序计算出的位置增量指令中，以补偿间隙引起的失动，即控制电机多走一点距离，这段距离等于间隙值，从而补偿间隙误差。
6、步进电机分类：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机等。
基本工作原理：错齿；步进电机组成：定子和转子相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。
错齿是步进电机旋转的根本原因（当一相对齐，另两相一定不对齐）齿距：设转子的次数是Z，则齿距Z=360°/Z一拍：从通一次电到另一次通电拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。
步进当量（脉冲当量）：把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以驱动工作台运动，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位，即脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。
步距角：每一拍转子转过的角度用Q表示，Q=360°/ZN (Z:转子齿数 N：拍数)转速：由于一个步距角Q转（1/ZN）圈，则脉冲频率为f时，每秒转（f/ZN）圈，则转速为n=60f/ZN,单位（r/min）；(Z:转子齿数 N：拍数)丢步：启动步进电机在输出转矩小于负载时，会丢步；越步：停止步进电机时，应先降速再停止，否则会越步；H桥：驱动电路：7、插补算法插补定义：是指在轮廓控制系统中，根据给定的进给速度和轮廓线形的要求，在已知数据点之间插入中间点的方法，这种方法称为插补方法。
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,静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度； 机械特
性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落 1.8 脉宽调速系统的开关频率是否越高越好？为什么？ 不是，当开关频率非常高时，当给直流电动机供电时，有可能导致电流还未上 升至负载电流时，就已经开始下降，导致平均电流小于负载电流，电机无法运 转 1.9 泵升电压是如何产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 泵升电压是当电动机工作在回馈制动状态时，将动能转换为电能回馈到直流侧， 由于二极管整流器的能量单向传递性，电能不能通过整流装置送回交流电网， 只能向滤波电容充电，造成滤波电容侧电压升高，即为泵升电压。泵升电压过 大将导致电力电子功率开关器件被击穿。 适当选择电容的电容量，或采用泵升电压限制电路 1.10 V-M 开环调速系统中为什么转速随负载增加而降低？ 负载增加，负载转矩变大，则电枢电流（负载电流 Id）变大，根据其机械特性 表达式 n
2.11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：当两个调节器都不饱和时，它们的输入偏差电压都是零 因为系统无静差。 则 ASR 输出电压 Ui*=Ui= β Id= β IdL ； ACR 输出电压
C e n Id R C eU n* / I dL R Uc=Ud0/Ks= KS KS
2.8 双闭环直流调速系统调试时，遇到下列情况会出现什么现象？ （1）电流 反馈极性接反。 （2）转速极性接反。 答： （1）由于电流环的正反馈作用，电枢电流将持续上升，转速上升飞快， 电动机飞车。 （2）由于转速环的正反馈作用，ACR 无法退饱和，电动机转速持 续恒流上升。
2.10 在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参 数？改变转速调节器的放大倍数 Kn 行不行？改变电力电子变换器的放大倍数 Ks 行不行？改变转速反馈系数α行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系 统中的什么参数？ 答：通常可以调节给定电压。改变 Kn 和 Ks 都不行，因为转速电流双闭环直 流调速系统对前 向通道内的阶跃扰动均有能力克服。也可以改变 α，但目的 通常是为了获得更理想的机械特性。 若要改变堵转电流，应调节电流反馈系数 β。
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。
1
Ce
(U d 0 I d R ) n 0 n ,可知转速降低、
2.1转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能 否改变电动机的转速？ 为什么？如果给定电压不变， 调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？为 什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力？ 答： （1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征①只用比例放大器的反馈控 制系统，其被被调量仍是有静差的。②反馈控制系统的作用是： 抵抗扰动， 服从 给定。 扰动性能是反馈控制系统最突出的特征之 一。③系统的精度依赖于给定 和反馈检测的精度。 （2 ） 改变给定电压会改变电动机的转速， 因为反馈控制系统完全服从给定作用。 （3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生 反而会增大被调量的误差。 反馈控制 了变化，它不能得到反馈控制系统的抑制， 系统所能抑制的只是被 反馈环包围的前向通道上的扰动。 2.2 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？它决定于哪些 因素？ 答：因为积分调节器能在电压偏差为零时仍有稳定的控制电压输出，从而克服 了比例调节器必须要存在电压偏差才有控制电压输出这一比例控制的调速系统 存在静差的根本原因。 当积分调节器的输入偏差电压为零时，调节器输出电压 应为一个恒定的积分终值。它取决于 输入偏差量在积分时间内的积累，以及积 分调节器的限幅值。
2.12 在双闭环系统中，若速度调节器改为比例调节器，或电流调节器改为比例 调节器，对系统的稳态性能影响如何？ 答：速度调节器对阶跃扰动的静差由 0 变为 1/（1+Kn） ，或电流调节器对阶 跃扰动的静差由 0 变为 1/（1+Kc） ，而对斜坡扰动的静差变得更大。
4.1 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持 电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保 持电压恒定？ 答：因为定子电压频率变化时，将导致气隙磁通变化，影响电动机工作。 在整 个调速范围内，若保持电压恒定，则在基频以上时，气隙磁通将减少，电动机 将出力不足；而在基频以下时，气隙磁通将增加，由于磁路饱和，励磁电流将 过大，电动机将遭到破坏。因此保持电压恒定不可行。在基频以下时，若保持 电压不变，则气隙磁通增加，由于磁路饱和，将使励磁电流过大，破坏电动机， 故应保持气隙磁通不变，即保持压频比不变，即采用恒压频比控制；而在基频 以上时，受绕组绝缘耐压和磁路饱和的限制，电压不能随之升高，故保持电压 恒定。
2.7 双闭环直流调速系统中，给定电压 Un*不变，增加转速负反馈系数α，系统 稳定后转速反馈电压 Un 和实际转速 n 是增加、减小还是不变？ 答：转速反馈系数α增加，则转速反馈电压 Un 增加，给定电压 Un*，则转速偏 差电压减小，则 ASR 给定电压 Ui*减小，则控制电压 Uc 减小，则转速 n 减小； 转速 n 减小，则转速反馈电压 Un 减小，直到转速偏差电压为零；故稳态时转速 反馈电压 Un 不变，且实际转速 n 减小。
1.6 PWM 变换器主电路在什么情况下会出现直通？线路上可采取什么措施防止直 通现象？ 双极性控制方式，四个开关在工作中都处于开关状态，开关损耗大，而且在切 换时容易发生上、下桥臂直通的事故，为防止直通，在上下桥臂的驱动脉冲之 间，应设置逻辑延时 1.7 静差率与调速范围有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？
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。
1.4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
2.04rpm 。
nns D(1 s )
1000 0.02 /(10 0.98) 2.04rpm 系统允许的静态速降为
1.5 某一调速系统，侧得的最高转速特性为 n0max=1500r/min，最低转速特性为 n0min=150r/min，△nN=15 r/min，且△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：系统能够达到的调速范围 D 系统允许的静差率 S
4.2 异步电动机变频调速时， 基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调 速方式？为什 么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？ 若不是，那么恒功率和恒转 矩调速究竟是指什么？ 答：在基频以下调速，采用恒压频比控制，则磁通保持恒定，又额定电流不变， 故允许输出转矩恒定，因此属于恒转矩调速方式。在基频以下调速，采用恒电 压控制，则在基频以上随转速的升高，磁通将减少，又额定电流不变，故允许 输出转矩减小，因此允许输出功率基本保持不变，属于恒功率调速方式。恒功 率或恒转矩调速方式并不是指输出功率或输出转矩恒定， 而是额定电流下允许 输出的功 率或允许输出的转矩恒定。 4.5 分析 CFPWM 控制中，环宽 h 对电流波动与开关频率的影响。 电流跟踪控制的精度与滞环的宽度有关，同时还受到功率开关器件允许开关频 率的制约。当环宽选得较大时，开关频率低，但电流波形失真较多，谐波分量 高；如果环宽小，电流跟踪性能好，但开关频率却增大了。实际使用中，应在 器件开关频率允许的前提下，尽可能选择小的环宽。