运动控制系统 (18)
《运动控制系统》实验指导书[新][152023]
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一、运动控制系统实验项目一览表实验室名称：电机拖动实验室课程名称：运动控制系统适用专业：电气工程及自动化、自动化实验总学时：16设课方式：课程实验（“课程实验”或“独立设课”二选一）是否为网络实验：否（“是”或“否”二选一）实验一晶闸管直流调速系统主要单元调试一．实验目的1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二．实验内容2．电平检测器的调试3．反号器的调试4．逻辑控制器的调试三．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。
2．NMCL—31A组件3．NMCL—18组件4．双踪示波器5．万用表四．实验方法1．速度调节器（ASR）的调试按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。
注意：正常使用时应“封锁”，以防停机时突然启动。
（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由NMCL—31的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于 5V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性拆除“5”、“6”端短接线接入5~7uf电容，（必须按下选择开关，绝不能开路），突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。
反馈电容由外接电容箱改变数值。
2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。
（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于 6V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
运动控制实验报告
.炜原** 4一．实验目的1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二．实验容1．调节器的调试三．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。
2．MEL — 11 组件 3．MCL — 18 组件 4．双踪示波器 5．万用表四．实验方法1．速度调节器〔ASR 〕的调试按图 1-5 接线， DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除〞。
〔1〕调整输出正、负限幅值“5〞、 “6〞端 接可调电容，使 ASR 调节器为 PI 调节器，参加一定的输入电压〔由 MCL — 18 的给定提供，以下同〕，调整正、负限幅电位器RP1、RP 2〔2〕测定输入输出特性将反应网络中的电容短接〔“5〞、 “6〞端短接〕，使ASR 调节器为 P 调节器，向调节 器输入端逐渐参加正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
〔3〕观察 PI 特性撤除“5〞、 “6〞端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律， 改变调节器的放大倍数及反应电容， 观察输出电压的变化。
反应电容由外接电容箱改变数值。
2．电流调节器〔ACR 〕的调试按图 1-5 接线。
〔1〕调整输出正,负限幅值“9〞、 “10〞端 接可调电容， 使调节器为 PI 调节器，参加一定的输入电压，调整正， 负限幅电位器，使输出正负最大值〔2〕测定输入输出特性将反应网络中的电容短接〔 “9〞、 “10〞端短接〕，使调节器为 P 调节器，向调节器 输入端逐渐参加正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
〔3〕观察 PI 特性撤除“9〞、 “10〞端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规 律， 改变调节器的放大倍数及反应电容， 观察输出电压的变化。
反应电容由外接电容箱改变 数值。
一．实验目的1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。
A18说明书
1.1 系统构成
RichAuto 控制系统包含以下配件：手持运动控制器一个、线路转接板一个、两头榫式
50 针数据传输电缆一根、USB 通讯电缆一根
RichAuto 系统配件示意图
手持运动控制器
线路转接板
两头榫式 50 针数据传输电缆
USB 通讯电缆
图 1-1
地址：北京市海淀区上地三街嘉华大厦 A 座 308 室 邮编：100085 电话：010-62970368 82923063
3.50 针数据传输电缆
两头榫式 50 针数据线
4．USB 通讯电缆
USB 通讯电缆
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传真：82920078
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5
2．手持控制器键盘按键说明
北京锐志天宏科技有限公司
北京
锐志天宏科技有限公司
雕刻机运动控制系统 A18-四轴机械雕刻
用户手册
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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
运动控制实验报告
“运动控制系统”专题实验报告有非常好的线性关系S=(1679-1446)/1679=13.8%3．根据实验数据，画出系统开环机械特性，计算静差率，并与闭环机械特性进行比较。
n (r/min) 1286 1270 1255 1240 1210S=(1490-1186)/1490=20.4%开环系统的静差率大于闭环系统的静差率在一个周期内，电压波形有6 个相同波形，说明电路触发环节正确（1）突加给定起动时，电动机M03蓝色为电枢电流红色为转速分析：突加额定负载，负载电流增大，转速下降。
转速调节器输出增大，电流调节器输出增大，电枢“运动控制系统”专题实验报告调节同相输入端电位器可以改变继电特性相对于零点的位置。
特性的回环宽度为：Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中：K1为正反馈系统，若K1越大，则正反馈越强，回环宽度接越大；Usr2和Usr1 分别为输出由正翻五．实验方法1．按图4.14 接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，六.实验结果与分析：1．根据实验结果，画出正、反转闭环控制特性曲线。
Id=0.87A n=1500 r/minUg (v) 5.26 4.69 4.28 3.95 3.65 2.882．根据实验结果，画出正、反转闭环机械特性，并计算静差率。
I (A) 0.76 0.85 0.9 0.95 n (r/min) 1498 1487 1475 1455I (A) -0.82 -0.9 -0.95n (r/min) -1500 -1499 -1497正向切换到反向反向停车）电机稳定运行于额定转速，Ug不变，突加，突减负载(20%Ied«100%Ied) 的动态波形：．分析电机从正转切换到反转过程中，电机经历的工作状态，系统能量转换状况。
运控
绪论1.什么是运动控制系统？（名词解释）答: 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。
2.运动控制系统的分类（填空）答：(1)按被控物理量分：以转速为被控量的系统叫调速系统；以角位移或直线位移为被控量的系统叫位置随动系统，也叫伺服系统。
(2)按驱动电机的类型分：用直流电机带动生产机械的为直流传动系统；用交流电机带动生产机械的为交流传动系统。
(3)按控制器的类型分：以模拟电路构成的控制器叫模拟控制系统；以数字电路构成的控制器叫数字控制系统。
3.运动控制系统的基本结构,方框图及图中主要部分功能解释（简答）运动控制系统主要由三部分组成：控制器、功率驱动装置和电动机。
大多数运动控制系统都是闭环控制；只有少数简单对控制要求不高的场合采用开环控制。
控制器：按照给定值和实际运行的反馈值之差，调节控制量；功率驱动装置：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；另一方面技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；电动机：按供电大小拖动生产机械运转。
4.运动控制系统的发展趋势（填空）高频化，交流化，网络化第一章1.什么是G-M系统？（名解）由旋转变流机组供电的直流调速系统，简称G-M系统。
2.G-M系统的机械特性不可逆。
3.什么是V-M系统？由晶闸管变流装置直接给直流电动机供电的调速系统，称为晶闸管－电动机调速系统，简称V-M系统。
4.V —M 系统的机械特性——电流连续时的调速范围、静差率、转速（计算）D=nN*s/(1-s)ΔnN5. 比较开环机械特性与闭环静特性的关系 若断开反馈回路，则系统的开环机械特性为(1-5) 式中ok n 和错误！未找到引用源。
分别表示开环系统的理想空载转速和静态速降，上述自动调节作用表明，增加或减小负载，就相应地提高或降低整流电压，因而得到一条新的开环机械特性。
运动控制系统练习题【精选文档】
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 k的大小并非仅取决于速度定 U g*的大小。
（√）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。
17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。
（√）18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。
（Ⅹ）19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。
(√）20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快.（√）选择题1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是B A．PID B．PI C．P D．PD 2．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A A．越小B．越大C．不变D．不确定3．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DA．降电压调速B．串级调速C．变极调速D．变压变频调速4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是BA．比例控制B．积分控制C．微分控制D．比例微分控制5．控制系统能够正常运行的首要条件是BA．抗扰性B．稳定性C．快速性D．准确性6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越低，则系统的稳定精度A．越高B．越低C．不变D．不确定8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是AA．ACR B．AVR C．ASR D．ATR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括DA.转速调节阶段B.电流上升阶段C。
《运动控制》练习题及答案解析精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）《运动控制》练习题及答案解析1、下述调节器能消除被控量稳态误差的为（C）。
A比例调节器 B 微分调节器 C PI调节器 D PD调节器2、双闭环直流调速系统，ASR、ACR均采用PI调节器，期中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3、采用PI调节器的转速、电流双闭环调速系统，若要改变电动机的转速，应调节（B ）。
A调节器放大系数 B给定电压 C负载 D以上说法都不对4、某闭环调速系统的调速范围是1500～150r/min，要求系统的静差率2%s ，那么系统允许的静态速降是（ A ）。
A 3.06r/minB 4r/minC 4.13r/min D以上结果都不对5、在可逆运行系统当中，抑制瞬时脉动环流措施为（ A ）。
A 采用均衡电抗器B 采用平波电抗器 C采用α=β配合控制 D以上说法都不对6、适用于高速段数字测速的方法为（A ）。
A M法B T法C M/T法D F法7、在桥式可逆直流脉宽调速系统当中，镇流电阻的作用是（ C ）。
A 限流B 分压C 抑制泵升电压D 以上说法都不对8、在伯德图上，截止频率越高，则系统的（B）。
A 稳定性越好B 快速性越好C 稳态精度越高 D以上说法都不对9、异步电动机变压变频调速系统属于如下哪种类型？（C ）A电磁功率回馈型 B 转差功率回馈型C转差功率不变型 D 转差功率消耗型10、如下几种变频调速方法中，哪种控制方式的异步机机械特性是一条直线？（）A 1g E f =常数B 1s U f =常数C 1s E f =常数D 1r E f =常数 11、不属于抑制电流脉动的措施的是（。
DA 增加整流电路相数B 采用多重化技术C 设置平波电抗器D 设置环流电抗器12、 输入为零时输出也为零的调节器是（A ）。
A P 调节器B I 调节器C PI 调节器D PID 调节器13、在同样的负载扰动下，闭环系统的转速降落cl n 与开环下的op n 之比为（ D ）。
运动控制
1.运动控制系统是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。
2.运动控制不同的分类方法：（1）被控物理量：转速被控的系统叫调速系统，以角位移或直线位移叫伺服系统（位置随动系统）；（2）驱动电机类型：直流电动机叫直流传动系统，交流电机叫交流传动系统；（3）控制器：模拟电路叫模拟控制系统，数字电路叫数字控制系统。
3.运动控制三要素：控制器、功率驱动装置、电动机。
4.运动控制发展趋势：（1）运动控制的交流化（2）功率变换装置高频化（3）功率系统的高速、超小和超大化（4）系统实现的集成化（5）控制的数字化、智能化和网络化5.直流电机的种类：他励，幷励，串励，复励，永磁。
6.直流电机启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动7.他励直流电机的调速方法：（1）改变电枢电阻，即串电阻调速（2）改变电枢电压U （3）减弱电机励磁磁通φ8.调速系统的静态及动态指标：（1）静态指标:1.调速范围D（可调速度的范围，即D=；2.静差率S指负载变化时转速的稳定程度，即s==X100%。
（2）动态指标：1.跟随性指标。
1）上升时间2）超调量3）调节时间；2.抗扰性指标。
9.直流电机调压调速：旋转变流机组；晶闸管相控静止整流；直流脉宽调制。
10.晶闸管相控静止整流的缺点：功率因数低，谐波大，是造成电力公害的主要原因之一11.（1）在相同负载下，闭环系统的转降速只是开环系统的1/（1+K）；（2）在相同负载下，闭环系统的静差率只是开环系统的1/（1+K）；（3）静差率相同时，闭环系统的调速范围是开环系统的（1+K）倍。
(4) 当给定电压相同时，闭环系统的空载转速是开环系统的1/(1+K),也就是说闭环系统的理想空载转速大大降低，如果希望闭环系统和开环系统的理想空载转速相同，则闭环系统的给定电压必须是开环系统的(1+K)倍，如果希望两者给定电压相同、理想空载转的理想空载转速相同，则闭环系统必须设置放大器。
运动控制系统考试题库(中南大学)
电力拖动自动控制系统复习题一、填空题1. 直流调速系统用的可控直流电源有: 旋转变流机组（G—M系统) 、静止可控整流器（V-M统）、直流斩波器和脉宽调制变换器(PWM）.2. 转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是饱和非线性控制、准时间最优控制和转速超调。
3。
交流异步电动机变频调速系统的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和恒电流控制三种.4。
变频器从结构上看,可分为交交变频、交直交变频两类，从变频电源性质看，可分为电流型、电压型两类。
5。
相异步电动机的数学模型包括：电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。
6。
异步电动机动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
7. 常见的调速系统中，在基速以下按恒转矩调速方式，在基速以上按恒功率调速方式.8. 调速系统的稳态性能指标包括调速范围和静差率.9. 反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定.10。
VVVF控制是指逆变器输出电压和频率可变的控制11、转速、电流双闭环调速系统当中,两个调节器采用串级联接，其中转速反馈极性为负反馈、电流反馈极性为负反馈.12、直流斩波器的几种常用的控制方法:①T不变，变ton——脉冲宽度调制(PWM）;②ton不变,变T——脉冲频率调制（PFM）；③ton和T都可调，改变占空比—- 混合型。
13、转速、电流双闭环系统，采用PI调节器,稳态运行时,转速n取决于给定电压、ASR的输出量取决于负载电流。
14. 各种电力拖动自动控制系统都是通过控制电动机转速来工作的。
15。
V-M系统中,采用三相整流电路,为抑制电流脉动，可采用的主要措施是设置平波电抗器。
16、在单闭环调速系统中，为了限制全压启动和堵转电流过大，通常采用电流截止负反馈。
17、在α＝β配合控制的直流可逆调速系统中，存在的是直流平均环流，可用串接环流电抗器抑制。
18、采用PI调节器的转速、电流双闭环系统启动时,转速调节器经历不饱和、饱和、退饱和三种状态。
二、选择题1。
运动控制系统实验报告
实验一晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试一．实验目的1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二．实验内容1．调节器的调试三．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。
2．MEL—11组件3．MCL—18组件4．双踪示波器5．万用表四．实验方法1．速度调节器（ASR）的调试按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。
（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由MCL—18的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR 调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应846C AG给定123DZS(零速封锁器)S解除封锁NMCL-31A可调电容，位于NMCL-18的下部图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图3RP4C B的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压(0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。
反馈电容由外接电容箱改变数值。
2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。
（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于6V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。
《运动控制》练习题及答案解析精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《运动控制》练习题及答案解析1、下述调节器能消除被控量稳态误差的为（C）。
A比例调节器 B 微分调节器 C PI调节器 D PD调节器2、双闭环直流调速系统，ASR、ACR均采用PI调节器，期中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3、采用PI调节器的转速、电流双闭环调速系统，若要改变电动机的转速，应调节（B ）。
A调节器放大系数 B给定电压 C负载 D以上说法都不对4、某闭环调速系统的调速范围是1500～150r/min，要求系统的静差率2%s ，那么系统允许的静态速降是（ A ）。
A 3.06r/minB 4r/minC 4.13r/min D以上结果都不对5、在可逆运行系统当中，抑制瞬时脉动环流措施为（ A ）。
A 采用均衡电抗器B 采用平波电抗器 C采用α=β配合控制 D以上说法都不对6、适用于高速段数字测速的方法为（A ）。
A M法B T法C M/T法D F法7、在桥式可逆直流脉宽调速系统当中，镇流电阻的作用是（ C ）。
A 限流B 分压C 抑制泵升电压D 以上说法都不对8、在伯德图上，截止频率越高，则系统的（B）。
A 稳定性越好B 快速性越好C 稳态精度越高 D以上说法都不对9、异步电动机变压变频调速系统属于如下哪种类型？（C ）A电磁功率回馈型 B 转差功率回馈型C转差功率不变型 D 转差功率消耗型10、如下几种变频调速方法中，哪种控制方式的异步机机械特性是一条直线？（）A 1g E f =常数B 1s U f =常数C 1s E f =常数D 1r E f =常数 11、不属于抑制电流脉动的措施的是（。
DA 增加整流电路相数B 采用多重化技术C 设置平波电抗器D 设置环流电抗器12、 输入为零时输出也为零的调节器是（A ）。
A P 调节器B I 调节器C PI 调节器D PID 调节器13、在同样的负载扰动下，闭环系统的转速降落cl n 与开环下的op n 之比为（ D ）。
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。
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18．某直流调速系统电动机额定转速为1430 r/min ，额定速降 ∆n N = 115r/min ，当要求静差率30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？解：35701153014301%30。
）（时：要求=⨯⨯=-∆⋅==S n S n D S N N 13801152014301%20。
）（时：要求=⨯⨯=-∆⋅==S n S n D S N N %64444601151014301151010。
时，静差率：希望==⨯+⨯=∆⋅+∆⨯==N N N n D n n D S D 19．[2-2；1。
4]调速系统的调速范围是1000~100 r/min ，要求静差率S =2%，那麽系统允许的稳态转速降是多少？解：ｒ／ｍｉｎ。
）（则：；根据给定条件：04129810210001101001000=⨯⨯=-⋅=∆==S D S n n D N N 20．某一调速系统，在额定负载下，最高转速为n 0max =1500r/min ，最低转速为n 0min =150r/min ，带额定负载时的速度降落m in /15r n N =∆，且在不同转速下额定速降不变，试问系统的调速范围有多大？系统的静差率是多少？解：%1010151114851511%1010150151115150151500max 0min 0min 0max 0==⨯+⨯=∆⋅+∆-∆⋅====∆==--=∆-∆-=。
）（或：；。
根据静差率的定义，；根据给定条件，N N N N N N n D n n n D S n n S n n n n D 21．直流电动机：m in /1430,023.0,378,220,74r n R A I V U kW P N a N N N =Ω====晶闸管整流器内阻Ω=022.0S R 系统采用降压调速，当生产机械要求静差率S =20%，求系统的调速范围有多大？如果要求静差率S =30%，则系统的调速范围又有多大？解：3570115301430%301380115201430%201115147700450378/147701430023*******。
运动控制系统习题解答
k
h 1 2h2T 2
51 2 52 0.0052
4800
查表： б≤37.6%，
ki
k i
72
4800 0.025 72
1.67
ts=9.55T=9.55×0.005 =0.047 (s)
t2
CeTm n* (I dm I dl )R
0.196 0.12 1000 (339 0) 0.18
1)
k s(0.005s
1)
其中： k
18ki 0.25
72ki
i 0.25(s)
按б≤4.3%，取KT=0.5， 则K=0.5/0.005=100, Ki=100/72=1.39,
解：要校正为II型系统，调节器结构可为PI，其
WPI
(s)
ki
( is 1) is
WPI (s)WOBJ (s)
1
1
Tn
kI
Ton
0.02 0.02734(s)
136.24
n hTn 5 0.02734 0.1367(s)
kn
(h 1)CeTm 2hRTn
(5 1) 0.00877 1.82 0.112 2 5 0.0267 0.14 0.02734
10.5
KN
2
(h 2h2T
1)
2 n
1 3
1 1 TsToi 3
1 0.0017 0.002
180.8s1wci 136.24s1
满足近似条件
转速环近似处理条件 （1） 忽略高次项近似条件：
cn
1 3
KI 1 Ti 3
136.24 64.2s1 0.00367
（2）小惯性环节合并的近似条件：
运动控制系统曾毅课后答案第三章
运动控制系统曾毅课后答案第三章1、操作系统是（）。
[单选题] *A.一种使计算机便于操作的硬件B. 一种计算机的操作规范C.一种管理系统资源的软件(正确答案)2、若装机后开机,平面无显示并可听见不断长响得报警声,则故障在（）。
[单选题] *A. CPUB. 显卡C. 内存(正确答案)D. 主板3、81.汉字国标码(GB2312-80)把汉字分成（）。
[单选题] *A.简化字和繁体字两个等级B.一级汉字，二级汉字和三级汉字三个等级C.一级常用汉字，二级次常用汉字两个等级(正确答案)D.常用字，次常用字，罕见字三个等级4、D：机器语言和汇编语言是同一种语言的不同名称在所列出的：字处理软件，Linux，Unix，学籍管理系统，Windows XP和Office 2003等六个软件中，属于系统软件的有______。
[单选题] *A：1，2，3B：2，3，5(正确答案)C：1，2，3，55、对IP 数据报分片的重组通常发生在（）上。
中[单选题] *A.源主机B.目的主机(正确答案)C.IP 数据报经过的路由器D.目的主机或路由器6、下列说法中正确的是______。
[单选题] *A：计算机体积越大，功能越强B：微机CPU主频越高，其运算速度越快(正确答案)C：两个显示器的屏幕大小相同，它们的分辨率也相同D：激光打印机打印的汉字比喷墨打印机多7、信道容量是带宽与信噪比的函数，以下哪个术语用来描述这种关系？（）易[单选题] * A．香农定理(正确答案)B. 带宽C．奈奎斯特准则D. 傅里叶原理8、局域网指较小地域范围内的计算机网络，一般是一幢或几幢建筑物内的计算机互连成网。
下面关于以太局域网的叙述中，错误的是（）。
[单选题] *A. 它的地域范围有限B. 它使用专用的通信线路，数据传输速率高C. 它的通信延迟时间较短，可靠性较好D. 它按点到点的方式（一个站向另一个站发送信息）进行数据通信(正确答案)9、在WPS文字中，将插入点定位于句子“飞流直下三千尺”中的“直”与“下”之间，按一下Backspace键，则该句子（）。
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电源电压比较稳定时，可以由频率f1唯一地确定调制比M。 电源电压波动比较大时，需要对电源电压的波动进行补偿。
补偿的方法
2004年9月
检测电源电压（或检测直流母线电压）， 然后计算出检测到的实际电压值与额定电
压值的比值η，这种情况下，调制比M 应 当由正弦波频率f1和电压比值η共同决定。
➢在异步调制方式下，三角波周期Tc是不变的。
➢在同步调制方式下，三角波的频率fc与正弦波频率f1成 正比，由fc 可以求得Tc。 ➢在分段同步调制方式下，则需要根据不同的正弦 波频率段来决定三角波的周期。
2004年9月
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பைடு நூலகம்
调制比M的确定
根据选定的V/f曲线表，由正弦波频率f1可以直接得到相应的 输出电压值，而输出电压的大小是与调制比M成正比的。
大，谐波会显著增加，使负载电动机产生较大的
➢异步调制脉动转载矩波和比较N是强不的等噪于声常。数的
在改变参考信号频率fs时保持三角载波频率ft不变， 优点：逆变器输出电压半波内的矩形脉冲数可随输出频率
➢结论： 的动•同降与步低噪调而 声制增，适加改用，善于相了输应低出地频的可工高减作频少的段负特载性电。动机的转矩脉 •异步调制适用于输出的低频段
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确定采样时刻te
如果第一个采样点是te0
那么后面的采样点依次是te0+ Tc、te0+2Tc、 必te0须+3求Tc出···在···这。些点上的正弦函数值。
➢一般的办法 先离线计算出表格
在表格中保存主要节点上的正弦函数值，
而对于落入两个主节点之间的细分点上的正弦函数 值则可以通过插值的办法来求得。
2004年9月
正弦波
等腰三角波 返回
2004年9月
主要内容
工作原理
1．主电路 2．控制电路 3．单极性工作方式 4．双极性工作方式
SPWM逆变器的同步调制和异步调制
1． 同步调制 2． 异步调制 3． 分段同步调制
SPWM的软件实现
1.自然采样法 2．规则采样法
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工作原理
SPWM变频器的主电路
根据三角载波与正弦调制波的交点来确定逆变器功率开关 器件的开关时刻。
要准确地生成这样的SPWM波形，就得尽量精确地计算 功率器件的导通时刻和关断时刻。
脉冲宽度 功率器件导通的区间
间隙时间
功率器件关断区间
2004年9月
时间的计算可由软件实现， 时间的控制可通过定时器等来完成。
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自然采样法
按自照然正采弦样波法与虽三然角能波真的实交地点反进映行脉脉冲冲产宽生度与与结间束隙的时时间刻的，采 样却，难从以而用生于成实S时PW控M制波中形，叫做自然采样法
2004年9月
V1 VD1
V3 VD3
V5 VD5
Ud
～AC
V4 VD4
V6 VD6
V2 VD2
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SPWM控制电路
变频：
三相对称的正弦参考电 压信号ura、urb 、 urc的频 率决定逆变器输出的基 波频率，应在所要求的 输出频率范围内可调。
变压： 参考信号的幅值也可在一定范围 内变化，以决定输出电压的大小
设三角载波的幅值单位量1 正弦调制波的频率，
正弦调制即波逆变器输出频率
us M sint
脉冲宽度
t2
t2'
t2"
TC 2
1
M 2
(sin tA
sin tB )
2004年9月
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规则采样法
主要原则 在三角载波每一周期内的固定时刻，
找到正弦调制波上的对应电压值，
就用此值对三角载波进行采样，
以决定功率开关元件的导通与关断时刻， 而不管在采样点上正弦波与三角载波是否相交。
逆变器同一桥臂上下两个开关管工作于交替 导通的状态。 单极式控制时， 在每半个正弦波周期内， 同一桥臂只有一个开关管在导通或关断。
2004年9月
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脉宽调制技术的制约条件
开关频率 限制了脉宽调制逆变器的每秒脉冲数(即逆 变器每个开关器件的每秒动作次数)
调制度
限制脉冲波的最小脉宽与最小间隙，保证脉 冲宽度大于开关器件的导通时间与关断时间
正弦波脉宽调制（SPWM）：
把一个正弦波分成N个等幅而不等宽的方波脉冲，每一 个方波的宽度，与其所对应时刻的正弦波的值成正比， 这样就产生了与正弦波等效的等幅矩形脉冲序列波。
驱动相应开关器件的信号也应与逆变器的输出电压波形相似
波形如何产生：
理论上， 系列脉冲波形的宽度可以严格地用计算方法求得
实用方法 “调制” 以所期望的波形作为调制波， 受它调制的信号称为载波
2004年9月
控制方式可以是单极式，也可以是双极式。
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2004年9月
单极式控制
Ura>Ut，uda＝”＋”， 开关器件导通 Ura<Ut，uda＝”0”， 开关器件关断
在每半个正弦波周期内， 同一桥臂只有一个开 关管在导通或关断。 负半周是用同样的方 法调制后再倒相而成。
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2004年9月
双极式控制
Ura>Ut，uda＝”＋”， 开关器件导通 Ura<Ut，uda＝”－”， 开关器件关断
逆变器同一桥臂上下两 个开关管工作于交替导 通的状态。
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双极式与单极式相比较
相同点： 调制方法和输出基波电压的大小和频率
都是通过改变正弦参考信号的幅值和频率而改变的，
不同点：双极式控制时，三角波信号也是双极性的
固定时刻的两种选择
具体实现
2004年9月
三角载波的正峰值 三角载波的负峰值
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脉冲宽度 脉冲间隙
t2
TC 2
(1
M
sin te )
t1
t3
1 2 (TC
t2)
2004年9月
在规则采样 法的运算中， 涉及到的变 量有： 三角波周期Tc 采样时刻te或 （ td ） 调制度M 频率f1
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三角波周期Tc确定
要求：参考正弦信号的幅值不能 超过三角载波峰值的某一百分数
M U sm U tm
2004年9月
M可在0到1之间变化，以调节输出 电压的幅值
正弦调制波参考 信号的峰值
三角载波的 峰值
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同步调制和异步调制
载波比N： 载波的频率ft与调制波频率fs之比
➢同步调制 载波比N为常数，
变频时三角载波的频率与正弦调制波的频率同步变化。 缺点： 当输出频率很低时，由于相邻两脉冲间的间距增
2004年9月
➢将同步和异步两种调制方式结合起来，成为
分段同步的调制方式。
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分段同步调制
把逆变器整个变频范围划分成若干个频段， 在每个频段内都维持载波比N恒定，
对不同频段取不同的N值， 频率低时取N值大些， 一般按等比级数安排。
2004年9月
图4-9 分段同步调制
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SPWM的软件实现
SPWM的控制