运动控制系统 (12)
运动控制系统试卷A答案
《运动控制系统》课程试卷（A 卷）答案第1篇 直流调速系统（60分）一、填空题（每空1分，共23分）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/min N 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。
二、选择题（每题1分，共5分）1、双闭环直流调速系统，ASR 、ACR 均采用PI 调节器，其中ACR 所起的作用为（ D ）。
A 、实现转速无静差B 、对负载变化起抗扰作用C 、输出限幅值决定电动机允许的最大电流D 、对电网电压波动起及时抗扰作用2、典型I 型系统与典型II 型系统相比，（ C ）。
A 、前者跟随性能和抗扰性能均优于后者B 、前者跟随性能和抗扰性能不如后者C 、前者跟随性能好，抗扰性能差D 、前者跟随性能差，抗扰性能好3、转速单闭环调速系统对下列哪些扰动无克服能力，（ D ）。
A 、电枢电阻B 、负载转矩C 、电网电压D 、速度反馈电位器4、下述调节器能消除被控制量稳态误差的为（ C ）。
运动控制系统考试简答题
绪论1、运动控制系统：以机械运动的驱动设备——电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。
工作原理：通过控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。
2、分类（1）按被控量分：以转速为被控量的系统——调速系统以角位移或直线位移为被控量的系统——位置随动(伺服)系统。
（2）按驱动电机的类型分：直流电机带动生产机械——直流传动系统交流电机带动生产机械——交流传动系统（3）按控制器类型分：以模拟电路构成的控制器——模拟控制系统以数字电路构成的控制器——数字控制系统（4）按控制系统中闭环的多少分：单环、双环、多环控制系统3、运动控制系统的功率放大与变换装置：一方面按控制量的大小将电网中的电能作用于电动机上，调节电动机的转矩大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换成电动机所需的交流电或直流电；4、反抗性恒转矩负载不是转矩作用方向和运动方向相反吗？那为什么n>0时T>0,n<0时T<0?答：n>0,T>0 和n<0,T<0意味着电机目前处于正转电动和反转电动状态，这个和负载转矩没有关系。
第二章转速反馈控制的直流调速系统1、直流电动机的稳态转速调节转速方法Φ-=eKIRUn2、直流电动机点数两端的平均电压 三种改变输出平均电压的调制方法：（1）T 不变，变 ton —脉冲宽度调制(PWM)（2）ton 不变，变 T —脉冲频率调制(PFM)（3）ton 和 T 都可调，改变占空比—混合调制(两点式控制)。
当负载电流或电压低于某一最小值，开关器件导通，当高于某一最大值时，使开关器件关断。
3、UPE 是由电力电子器件组成的变换器，其输入接三组(或单相)交流电源，输出为可控的直流电压，控制电压为Uc 。
UPE 变换器的器件选择：中、小容量系统,多采用IGBT 或P-MOSFET 构成较大容量系统,采用GTO 、IGCT 电力电子开关器件特大容量系统,则常用晶闸管触发与整流装置4、 系统稳态参数计算例： 用线性集成电路运算放大器作为电压放大器的转速负反馈闭环直流调速系统如图1-28所示，s s ond ρU U T t U ==5、PID调节器的类型和功能比例微分(PD)：由PD调节器构成的超前校正,可提高系统的稳定裕度，并获得足够的快速性, 但稳态精度可能受到影响；比例积分(PI)：由PI调节器构成的滞后校正,可以保证稳态精度，却是以对快速性的限制来换取系统稳定的；比例积分微分(PID)：PID调节器实现的滞后—超前校正则兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能，但具体实现与调试要复杂一些。
运 动 控 制 系 统
基于稳态模型的交流调速系统动态性能无法与直
流调速系统相比；基于动态模型的交流调速系统 （矢量控制系统，直接转矩控制系统）动态性能 良好，取代直流调速系统。 同步电动机交流调速系统 同步电动机的转速与电源频率严格保持同步， 机械特性硬。 电力电子变频技术的发展，成功地解决了阻碍同 步电动机调速的失步和启动两大问题。
负载可能是多个典型负载的组合，应根据实际负 载的具体情况加以分析。 1、 恒转矩负载 负载转矩的大小恒定，称作 恒转矩负载 TL 常数 a）位能性恒转矩负载 b) 反抗性恒转矩负载
图1-3 恒转矩负载
2、 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
信号检测
电压、电流、转速和位置等信号 信号转换 电压匹配、极性转换、脉冲整形等 数据处理 信号滤波
二、运动控制系统的历史与发展
电力电子技术和微电子技术的兴起与发展，使交流
调速系统取代直流调速系统已成为不争的事实。 直流调速系统 直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。 换向器与电刷的位置保证了电枢电流与励磁电 流的解耦，使转矩与电枢电流成正比。 交流调速系统 交流电动机（尤其是笼型感应电动机）结构简单。 但动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质， 比直流电动机复杂得多。
1、电动机—— 运动控制系统的控制对象
从类型上分
直流电动机、交流感应电动机（交流异步电动机） 和交流同步电动机。 从用途上分 用于调速系统的拖动电动机和用于伺服系统的伺服 电动机。 2、 功率放大与变换装置 半控型向全控型发展 低频开关向高频开关发展 分立的器件向具有复合功能的功率模块发展
电力拖动实现了电能和机械能之间 的能量转换。 运动控制系统的任务 是：通过控制电机的电压、 电流、频率等输入量来改 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 其他应用要求。
运动控制系统 课后习题答案
运动控制系统 课后习题答案2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，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max minD n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V -M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •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N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3)(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 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*8.8uU V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
运动控制系统—CBB规划
表现形式
PCB、文档
文档
PCB、文档
文档 PCB、程序代码、
文档 文档 技术文档
软件、文档 技术文档 PCB、软件、文档 PCB、文档 软件、文档
数字滤波算法；系统的量测噪声及消除；消除量测噪声的滤波器设计
软件、文档
消除尖峰干扰；最小方差控制
利用网络的远程控制系统的实现（软件实现方式；硬件实现方式）
分解器： RDC转换器；分解器误差和多速分解器 电荷耦合图像传感器
激光式数字传感器：激光相位调制式传感器；干涉条纹的辨向和细分技术 位置和速度传感器的选型办法 可编程逻辑控制器 微处理器、数字信号处理器 通用运动控制器 运动控制器的选型原则和办法
速度最优化设计文档；齿轮速率最优化设计文档 闭环伺服系统性能分析文档 闭环伺服系统的设计文档
电机正反向线性模型辨识、电机非线性摩擦力矩模型辨识文档 PID控制实现（离散化的PID控制律、选择PID控制器参数）模块
PD 串联校正、速度负反馈和复合控制实现方式的选用办法 测速电机直接模拟量负反馈模块
测速电机测量电压A／D转换后的速度负反馈模块 光电编码器位置信号差分近似速度反馈模块
多自由度机械臂实验平台（二、三、四、五、六） 机械臂工作空间分析、机械臂运动学解求解及软件实现 坐标空间运动路径规划算法、直线插补和圆弧插补方法与实现
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
28
29 30 31
32 33
类型划分 执行电机、驱动
器
传感器模块
控制器模块 运动控制系统设 计文档和技术总
运动控制系统_陈伯时_第4版课后习题答案完整版
2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，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 max min D n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率 01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+= (1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-=[(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V•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N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R r ∆=⨯=⨯= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 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*8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
运动控制系统试卷与答案
《运动控制系统》试卷姓名: 班级: 学号: 成绩:一、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、（控制器）与相应的（传感器）构成。
2.一般负载分为恒转矩负载、（恒功率）和（风机）、泵类负载，其中恒转矩负载还分为（反抗性）负载、（位能性）负载。
3.常见的直流调速系统有G-M系统、（V-M系统）和（直流脉宽调制系统或PWM 系统）。
4.闭环控制的方式有单闭环、（多闭环）和（多环控制）。
5.内外环嵌套调节系统中（电流环）在里面，称作内环；（转速环）在外面，称作外环。
6.双闭环控制直流调速系统的动态抗扰性能包括（抗负载扰动）和（抗电网电压扰动）。
7(a) 7(b)7.如图7，当0≤t<t on时晶闸管（VT1）和（VT4）导通，U AB=（U s）,当t on≤t<T 时时晶闸管（VT2）和（VT3）导通，U AB=（-U s）。
8.两组晶闸管整流装置同时工作，产生不流过（负载）而在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作（环流）。
9.按照交流异步电动机的原理，从定子传入转子的电磁功率P m可分为两部分：一部分P mech=(1-S)P m是拖动负载的有效功率称为（机械功率）；另一部分P s=S P m 是传输给转子电路的（转差功率）。
10.从转差功率出发异步电动机调速系统分为三类：转差功率消耗型、（转差功率馈送型）、（转差功率不变型）。
二、单项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1.电力拖动自动控制系统（调速系统）控制的目标是（A ） A. 速度B. 角加速度C. 加速度D. 角速度2.以下公式中是闭环系统的调速范围的是（D ） A. opop op n n S 0∆=B. cl cl cl n n S 0∆=C. ()S n S n D op N op -∆=1D. ()S n Sn D cl N cl -∆=13.双闭环直流调速系统的启动过程的特点不包括（C ） A. 饱和非线性控制 B. 转速超调C. 对电网电压的波动起到抗扰作用D. 准时间最优控制44.如图4，已知一系统的晶闸管开关处于逆变状态，电动机向电网回馈能量此时关于系统的参数叙述正确的是（A ） A. α>90°，U d0 <E ，n <0B. α>90°，U d0 >E ，n >0C. α<90°，U d0 <E ，n <0D. α<90°，U d0 >E ，n >0 5.以下几个调速方式属于转差功率不变型的是（C ） A. 降电压调速 B. 转差离合器调速C. 变极对数调速D. 转子串电阻调速三、判断题（本大题共5小题，每小题1分，共5分）1.当T e =T l 时可以维持系统储在匀速旋转的稳态中，当T e >T l 系统处在减速状态，当T l >T e 系统处在加速状态（×）2.机械特性越硬则静差率越小，转速稳定度就越高（√）。
运动控制系统-课后习题答案
运动控制系统 课后习题答案2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，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max minD n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •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N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3)(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 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*8.8uU V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
运动控制系统思考题参考答案
第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速X围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速X围宽；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；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
运动控制系统课后答案(清华大学出版社)
所以
Δn N =
nmin s 150 × 0.02 = = 3.06r / min 1− s 1 − 0.02
因为
Δncl =
Δnop 1+ K
网
D=
nmax 1500 = = 11 nmin 150 − 15
s=
D Δn N 11× 15 × 100% = × 100% = 10% n N + D Δn N 1500 + 11× 15
co
m
速系统， ΔnN 值一定，如果对静差率要求越严，即要求 s 值越小时，系统能够允许的调速
所以
K=
Δnop Δncl
−1 =
100 − 1 = 31.7 3.06
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 （1） 因为
w.
RId 128 = = 4.13r / min C （1+K） 1 + 30 e
co
m
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了变化， 它不能得到反馈控制系统的抑制， 反而会增大被调量的误差。 反馈控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。 1—9 在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测 速发电机励磁各量发生变化时， 都会引起转速的变化， 问系统对上述各量有无调节能力？为 什么？ 答：当电网电压发生变化时，系统对其有调节能力。因为电网电压是系统的给定反馈控制系 统完全服从给定。 负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对其有调节能力。因为他们的变化最 终会影响到转速，都会被测速装置检测出来。再通过反馈控制作用，减小它们对稳态转速的 影响。 测速发电机励磁各量发生变化时， 它不能得到反馈控制系统的抑制， 反而会增大被调量 的误差。反馈控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。 有一 V—M 调速系统。电动机参数为： PN = 2.2kW ，U N = 220V ， I N = 12.5 A，
运动控制系统课后答案
习题解答（供参考）习题二2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1)nn s n rpm D s ∆==⨯⨯=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变， 统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-=min 0min 15015135Nn n n =-∆=-=max min148513511D n n ===2) 静差率 01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1ND n S n s =∆-=⨯⨯-=[(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33ND n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •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N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少?解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 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*8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
运动控制系统_课后习题答案
运动控制系统 课后习题答案2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，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max minD n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •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N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3)(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 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*8.8uU V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
GSN系列运动控制器用户手册说明书
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最新运动控制系课后习题答案
直流调速系统第一章思考题与习题S1.1．直流电动机有几种调速方法，其机械特性有何差别？ 答：直流电动机转速和其他参量之间的稳态关系为a ae U RI n C Φ-=考虑到他励直流电动机电枢电流与电磁转矩e T 的关系e T a T C I Φ=，可以将其机械特性写成如下形式：0e n n T β=-式中0a e /n U C Φ=称作理想空载转速，2e T /R C C βΦ=为机械特性的斜率。
由上式可知，有以下三种调节直流电动机转速的方法： 1）改变电枢回路电阻R （图1-2）。
R 1<R 2n n 0OT eR aR a +R 1 R a +R 2固有人为图1-2 改变电枢电阻的人为机械特性2）减弱励磁磁通Φ（图1-3）。
3）调节电枢供电电压a U （图1-4）。
Φ1 ΦNn n 01 n 0OT e图1-3 改变磁通的人为机械特性OT enU aN U a1 U a2: :图1-4 调压调速的机械特性比较三种调速方法可知，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，实现一定范围内的弱磁升速；调节电枢供电电压的方式既能连续平滑调速，又有较大的调速范围，且机械特性也很硬。
因此，直流调速系统往往以变压调速为主，仅在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
S1.2．有哪些转速检测方法？如何获得数字转速信号？答：常用的转速检测传感器有测速发电机、旋转编码器等。
测速发电机输出的是转速的模拟量信号；旋转编码器则为数字测速装置。
转速检测传感器输出的模拟信号先经过信号调节器，进行放大、电平转换、滤波、阻抗匹配、调制和解调等信号处理过程，然后进行A/D 转换，实现模拟信号到数字信号的转换，包括离散化和数字化。
离散化是以一定的采样频率s f 对模拟信号进行采样，即在固定的时间间隔s 1/t f ∆=上取信号值。
数字化是将所取得信号值进行数字量化，用一组数码来逼近离散的模拟信号的幅值，逼近程度由A/D 芯片的位数来决定。
运动控制系统习题及答案
补充题1：V--M 系统反并联可逆线路的四种工作状态如下图所示。
试在图中指出整流装置是正组还是反组，给出控制角α的数值，整流电压U d 和反电势E 的极性，功率P 的传递方向以及直流电流I d 、转距T 和转速n 等的方向。
正向运行 正向制动
反向运行 反向制动
补充题2：可逆系统正向制动时有哪两个主要阶段?它们的实质分别是什么?
补充题3：某自整角机位置随动系统未考虑校正装置时的动态结构图如图所示。
已知自整角机的检测误差︒=2.0d e ，自整角机的放大系数)(1︒=V K bs ，相敏整流器放大系数1.6=ph K ，负载扰动所引起的相应电压为V RI dL 18.7=，减速器速比200=i ；又知电机参数为：110V ，1.9A ，3000rpm ，Ω=3a R 。
试计算当输入轴最高转速s m
)(90*︒=。
θ，系统的稳态误差为︒=2.1s e 的情况下，系统的开环放大倍数K 和功率放大器的放大系数K s 。
补充题4 复合控制位置随动系统的结构图如图所示，其中 1002.0007.0)(1+=s s W )102.0(1000)(2+=s s s W 要求系统在单位加速度输入时的原理稳态误差︒≤001.0s e ，试选择前馈控制环节)(s F 结构和参数。
运动控制系统试题及答案
运动控制系统试题及答案运动控制系统这本书内容主要包括直流调速、交流调速和随动系统三局部。
以下是由关于运动控制系统试题的内容，希望大家喜欢!一、选择填空：(每空2分、共20分)1、一个调速系统的调速范围，是指在时还能满足所需静差率的转速可调范围。
答案：( 1 )1)最低速; 2)最高速;3)平均速; 4)不能确定;2、闭环调速系统可以获得比开环调速系统的稳态特性。
答案：( 2 )1)硬得不多; 2)硬得多;3)软得多; 4)软得不多;3、无静差调速系统的最高转速nmax，最高给定电压U*nmax其速度反应系数为。
答案：( 2 )1)nmax/U*nmax 2)U*nmax/nmax3)nmax×U*nmax 4)不确定4、反并联无环流配合控制的条件是答案：( 4 )1)α+β=240o 2)α+β=300o3)α+β=360o 4)α+β=180o5、无环流逻辑环节切换到正组晶闸管工作时，。
答案：( 4 ) 1)正、反组同时封锁; 2)封锁正组开放反组;3)正、反组同时开放; 4)封锁反组开放正组;6、在理想情况下电压型逆变器直流环节采用大电容滤波，它是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压波形是。
答案：( 3 ) 1)锯齿波;2)正弦波3)矩形波; 4)不能确定;7、在理想情况下电流型逆变器直流环节采用电感滤波，它是一个相当于一个恒流源，输出交流电流波形是。
答案：( 1 ) 1)矩形波; 2)正弦波3)锯齿波; 4)不能确定;8、SPWM变频器中，如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做方式。
答：( 3)1)多极性控制; 2)双极性控制;3)单极性控制; 4)没用定义9、调速系统的动态性能就是控制的能力。
答案：( 2 ) 1)磁场;2)转矩;3)转速; 4)转差率;10、矢量控制系统是控制系统。
答案：( 2 )1)静止坐标; 2)旋转坐标;3)极坐标; 4)不能确定;二、什么是有静差闭环调速系统?怎样减少静差?什么是无静差闭环调速系统?怎样实现?(12分)答：系统在稳态时，需要一定的速度偏差来维持的速度控制系统为有静差调速系统。
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模拟星载总体主控软件部分界面
控制软件流程图
系统初始化
等待中断
PIVR＝？
0x0007 0x0006 0x0001
SCI串口发送服 SCI串口接收服 XINT1外部设备
务子程序
务子程序 中断服务子程序
0x0027
0x0039
定时器4周期中 定时器1周期中 断服务子程序 断服务子程序
其他
退中断
图1. 控制软件流程
系统初始化
等待中断 N
PIVR＝ 0x0006
Y 接收星载主机发 送的扫描曲线初
始位置
计算螺旋扫描曲 线位置存入数组
xxiii[1440] yyiii[1440]
开启定时器4周 期中断方式
退中断
图2. 跟瞄过程控制软件流程1
控制软件流程图
系统初始化 等待中断
系统初始化
N
PIVR＝ 0x0039
Y 发送给定曲线位
DAC7625
AD
ADC
DATA
RS-
485
SCI TMS320
1
LF2407A
3
JTAG
JTAG
ADDRESS
128K SRAM
9 4
LED
DATA
CONTROL I/O
MCS51
3．1．2 RS-485模块
RS-485接口信号为两对输入输出的差分信号和地线。该电路采用一片美国德 州仪器公司生产的差分驱动和接收芯片SN75LBC179，将F2407A串行通信接 口模块SCI的接收和发送信号转换为符合ANSI RS-485标准的差分信号。
RAM
测角码盘 21位数据
D/A转换 AD7237A
地址总线
P2.0～P2.3 P2 P2.4～P2.7
154地址译 码
选通信号
故障信号
74LS245 缓存
故障信号
DSP 电机
6片八位锁 电机1位置 存器573
目标位置
上位机 DSP
运动控制部分电路设计
并行扩展电路设计
控制器设计关于数据通信方式的选择，考虑到并行通信速度较串行通讯速度快，而且对于主控电路与 外围电路距离很近粗瞄控制系统，采用并行通信有着明显的优势，故子系统中单片机与上位机DSP通 信、接收测角电路反馈的位置信号都采用了并行通信的方式。
出的目标位置，反馈给上位机转台实际位置；接收测角码盘给出的电机实际位 置信号；根据给定的位置信号与码盘给出的电机实际位置按控制算法给出让电 机正确转动的控制量。要求控制器具有一定的频带宽度，合理的响应时间和较 小的超调。 2. 直流无刷力矩伺服电机系统（包括功放电路）：粗瞄控制子系统的执行机构， 具有力矩系数大，过载能力强，散热条件好，没有换向火花，电磁干扰小，可 靠性高等特点。 3. 测角系统：采用绝对式光电编码器作为测角元件，测角电路采用TI公司的 TMS320F240数字处理芯片作为主处理器，将光电编码器检测出的电机实际 位置模拟信号转换成21位数字信号，送给控制器。测角系统在整个粗瞄控制 子系统中尤为关键，测角系统的精度决定着整个控制系统的精度。这部分将在 后面论述。
GND
AT 89 C51
与作为粗瞄控制的单片机的通 信接口采用的是一种比较简单 的并口方式，主要利用2407 丰富的I/O引脚。由于粗瞄部 分要控制的是一个二维转台的 两个方向，两个方向轴的控制 是由两个独立的单片机控制系 统来实现的，因此要求上位机 DSP能分别给两块粗瞄控制板 发送指令，并能够分别接收到 他们各自的运动状态信息。为 此，采用了译码器分别对两块 板子的选通与否进行译码。
2.控制分系统框图
与总体接口
HPI接口 4路A/D 4路D/A
精瞄控制部分 精瞄镜
RS-485
主控机 DSP(LF2407)
4位 16位
二次电源 存储器128K
4位
24位并口
晶振及监控复位
转台控制 89C55×2
D/A 2位故障
电机功放
8位并口
8位并口
CCD图象数据 处理及1394 数据传输单元
DSP
空间激光数字通信技术项目
控制分系统验收报告
1.控制分系统概述
低轨卫星激光链路控制分系统是实现光通信系统各子系统的协调控制 以及和卫星总体之间协调互联的重要部分。 主要包括以下各部分： 1.以DSP为核心的上位总控机部分。包括系统硬件及相应控制软件。 2.DSP上位总控机与工业控制计算机之间485通讯控制硬件部分，以
U1
31
EA/VP
19
X1
18
X2
9
R ESET
INT01 2 INT11 3 P3. 41 4 P3. 51 5
P1. 0 1 P1. 1 2 P1. 2 3 P1. 3 4 P1. 4 5 P1. 5 6 P1. 6 7 P1. 7 8
INT0 INT1 T0 T1
P1. 0 P1. 1 P1. 2 P1. 3 P1. 4 P1. 5 P1. 6 P1. 7
A0 A1 R/W DB 11 DB 10 DB9 DB8 DB7
8 VCCA
4 AGND
DAC76 25
AGND
28 AGND
27
26
25
VCCA
24
C7
23 IOPF1
C8
22 DSPA4 10 4
21 DSPA5
10 U
20 IOPF2
19 BD11
18 BD10
17 BD9
16 BD8
15 BD7
7
BD0 8
BD1 9
BD2 10
BD3 11
BD4 12
BD5 13
RE FD
BD6 14
RE FC
VRE FH VOUT B VOUT A VSS GND / R ST /L DAC DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6
VRE FL VOUT C VOUT D
VDD NIC /CS
3．1．5 DSP上位总控制机软件系统
DSP上位总控制机软件系统包括： 1. 模拟星载总体主控软件，这部分主要用于地
面实验室模拟星上总体使用，可以通过这部 分实现对终端控制的操作，这部分软件在工 业控制计算机上实现。 2. DSP上位总控制机控制软件，这部分软件将 固化于DSP中，用于实现对系统总体的控 制及各分系统之间的协调控制。
3．1．4 DA转换模块
精瞄控制时，根据CCD传回图像检测信标光斑位置，然后DSP给出数字信号给D/A 芯片，转换得到模拟电压，经运算放大器放大后给到精瞄驱动装置上，产生微转动，
从而实现精瞄控制。 D/A转换芯片采用的是BURR-BROWN公司的DAC7625，是 12位双缓冲电压输出的数模转换器件 。
1IN+ 2IN+ VDD+ VDD–/ GND
T L C22 72
U7
1 2 6 7
1OUT 1IN– 2IN– 2OUT
1IN+ 2IN+ VD C22 72
C 11 10 1
R20 10 K
C12 R21 10 K 10 1
U9
1 2 6 7
1OUT 1IN– 2IN– 2OUT
及时接收上位机DSP给出的21位目标位置数据，并实时向上位机返回实际电机位置；
实时给功放驱动电路16位电机实际位置信号；
根据控制算法实时给出驱动电路控制电压，
根据需求设计控制器硬件系统如下：
复位电路
P1.7允许端
2片八位锁 存器573
16位数据
电机
控制电压
P0
八位数据总线
时钟电路
单片机
373地址 锁存
置信号 xxiii[1440] yyiii1440]
接收码盘实际位 置信号
RXX[ii]RYY[ii]
退中断
等待中断
N
等待
*SCICTL2&0x0080 =0
N
PIVR＝ 0x0007
Y
*SCICTL2&0x0 080=0
ii=1439
ii++,准备下一周
N
期发送和接收新
的位置
Y
ii=0，小灯亮， 显示完成一次螺 旋线扫描，并向 星载主机发送A
CCD
光学系统
收发天线
D/A
功率放大
精瞄驱动
精瞄部分
3．1．1 DSP部分电路构成
该电路板以TMS320LF2407A DSP 芯片为核心，扩展了128K存储器，4路DA转换， 4路AD转换，RS－485串行接口，与粗瞄控制MCU的并行接口，1394板接口，测试电 路，以及DSP的一些扩展引脚。其结构框图如下：
图3. 跟瞄过程控制软件流程2
Y
*SCITXBUF= 0x0041 发送字符
A给星载主机
退中断
图4. 跟瞄过程控制软件流程3
控制软件流程图
系统初始化
等待中断
N PIVR＝ 0x0027
读HPI可读 标志位
Hpiflag6＝1 Y
读HPI捕获 标志位
Hpiflag2＝1
读HPI寄存器中 光斑在视域中
8 9C5 1
P0. 0 P0. 1 P0. 2 P0. 3 P0. 4 P0. 5 P0. 6 P0. 7
P2. 0 P2. 1 P2. 2 P2. 3 P2. 4 P2. 5 P2. 6 P2. 7
RD WR P SEN ALE/ P TXD RXD
3 9 P0. 0 3 8 P0. 1 3 7 P0. 2 3 6 P0. 3 3 5 P0. 4 3 4 P0. 5 3 3 P0. 6 3 2 P0. 7
粗瞄控制系统原理框图
方向 目标位置 -