运动控制考试复习题

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∞ 。

对于典型II 型系统，在阶跃和斜坡输入下，稳态时均无差；加速度输入下稳态误差与开环增益K 成反比。

动态性能：典型 I 型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差；典型Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。

8、数字测速中,T 法测速适用于低速,M 法测速适用于高速。

9、PI 调节器的双重作用是指：一是比例部分加快动态进程；二是积分部分最终消除偏差。

10、 直流调速系统的理论依据φe n C R I U d d -=，交流调速系统的理论依据)1(60n s p f -=。

11、交-直-交电压型变频器的主要电路基本组成为整流器、直流平滑电路、逆变器。

12、在交-直-交逆变器中，直流侧所用滤波元件为大电容，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，成为电压源型逆变器，其输出交流电压波形为矩形波或阶梯波。

而直流侧所用滤波元件为大电感，因而滤波比较平直，相当于恒流，成为恒流源逆变器，其输出交流电压波形为矩形波或阶梯波。

13、在转速、电流双闭环直流调速系统中,出现电网波动时，电流ACR调节器起主要作用；出现负载扰动时，转速ASR调节器起主要作用。

（ASR所起的作用为对负载变化起抗扰作用， ACR 所起的作用为对电网电压波动起及时抗扰作用。

）14、转速电流双闭环直流调速系统之所以具有起动的快速性，是因为在启动过程中ASR调节器输出具有最大电流给定，并有ACR调节器维持电流最大，从而使系统启动最快。

15、在两组晶闸管反并联可逆V-M系统中，回路中传入电抗器的作用是抑制瞬时脉动环流。

16、双击式控制的桥式可逆PWM变换器，在电动机停止时仍有高频微振电流，起着“动力润滑”的作用。

17、交-直-交PWM电压型变频器，再生制动时需增设制动回路，逆变器同时实现调压和调频，而其动态响应不受中间环节的影响。

18、交流电动机需要输入三项正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，而异步电动机有六拍阶梯波逆变器供电时，其电压空间矢量运动轨迹是封闭的正六边形。

19、对异步电动机进行坐标变换时，以产生同样的旋转磁动势为准则，其目的就是把异步电动机动态模型加以简化。

20、为使异步电动机调速时具有高动态性能，对其动态模型的控制可采用按转子磁链定向矢量控制系统，另外还可以采用按定子磁链控制的直接转矩控制系统。

21、把逆变器和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,这种控制方法称做“磁链跟踪控制”，磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压空间矢量PWM控制”。

电压与磁链空间矢量的关系：us=Ri+dψ/dt22、双闭环直流调速系统中，给定滤波环节的作用是平衡反馈滤波环节的延迟作用，使二者得到恰当的配合。

23、交流异步电动机动态数学模型特点是：高阶、非线性、强耦合、多变量。

24、异步电动机每个绕组的磁链是自感磁链和互感磁链之和。

25、异步电动机定子绕组是静止的，只要进行3/2变换即可，而转子绕组时旋转的，因此必须通过3/2变换及2r/2s变换，才能变换到静止两相正交坐标系。

26、起动时，为什么转速以恒加速度增加？主要是哪个调节器的贡献（ASR）？在恒流升速过程中，ASR始终饱和，转速环等同于开环，所以基本上保持I不变，所以系统的加速度恒定。

27、设计双闭环调速系统时，电流环和转速环为什么一个要设计成I 型，一个是II型？P68--P77这两种系统各有什么优点？（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。

）1.典型I型和II型的优点与区别（跟随指标、抗扰指标）转速、电流双闭环调速系统中，转速环按典型Ⅱ型系统设计，抗扰能力强，稳态无静差。

电流环按典型Ⅰ型系统设计，抗扰能力稍差，超调小。

典型I型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能差。

典型II型系统的超调量相对较大，但抗扰性能却比较好。

跟随指标上升时间：在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量从零起第一次上升到稳态值所经过的时间（有些教材定义为10%--90%）超调量：在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量超出稳态值的最大偏移量与稳态值之比。

调节时间：又称过度过程时间原则上是系统从给定量阶跃变化到输出量完全稳定下来的时间。

一般在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%（或±2%）的范围作为允许误差。

抗扰性能指标：动态降落：在系统稳定时，突加一个约定的标准的扰动量，在过度过程中引起的输出量最大降落值。

恢复时间：从阶跃扰动作用开始，到输出量基本恢复稳态，距新稳态值之差进入某基准量的±5%（或±2%）范围之内所需的时间。

28、调速系统中，根据跟随和抗扰两个指标，是要哪个比较好？因为电动机带动负载要经常变化，希望电动机速度稳定，因此追求的是抗扰性能29、异步电动机矢量变化为什么要进行矢量变化？（其目的是为了提高异步电动机的动态性能。

）动态模型控制异步电动机有2种方式：FOC、直接转矩控制。

P179、P19130、什么叫无刷直流电机？是不是真正的直流电机？它电源是什么？若给定一个直流电源，怎么相连接（将同步电机加上驱动器，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正）？P23131、电动机从0开始起动的过程中，转速输出信号的波形是？P6332、起动过程中，为什么电动机的电流不是由负载决定的？（因为电动机要加速，加速就必须施加转矩比负载转矩大，只有这样才能够速度上升。

）二、问答题1.双闭环调速系统正常工作时，调节什么参数可以改变电动机转速？如果速度闭环的转速反馈线突然断掉，会发生什么现象？电动机还能否调速？答：（1）双闭环调速系统正常工作时，只有调节速度给定信号Ug才可以改变电动机转速。

而改变速度调节器的参数（比如比例系数、积分时间常数）均无作用，改变负载大小也不能影响转速，因为是速度闭环系统，不论负载大小均速度无差。

（2）转速反馈线突然断掉，Ufn=0，使ΔUn=Ug-Ufn=Ug很大，速度调节器饱和限幅输出，调速系统以最大电流、最大转矩加速，直至电磁转矩与负载转矩、阻尼转矩相平衡，达到最高转速而恒定，故电机不可调速。

1-1转速单闭环调速系统有哪些特点？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，调节转速反馈系数是否能够改变转速？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增加了转速反馈环节，可获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而保证在一定静差率下，能够提高调速范围。

（2）改变给定电压可以改变电动机的转速，服从给定。

（3）能改变转速，因为对于反馈通道上的扰动作用，调速系统无抵抗能力。

（4）无克服这种干扰的能力，对于对于反馈通道上的扰动作用，调速系统无抵抗能力。

1-2根据ASR和ACR的作用，回答（1）双闭环系统在稳定运行中，如果电流反馈信号线断开，系统仍能正常工作吗？（2）双闭环系统在额定负载下稳定运行时，若电动机突然失磁，最终电动机会飞车吗？答：（1）稳态时转速变大，电流不变。

（2）不会飞车，而是停转。

2.在转速、电流双闭环系统中，速度调节器有哪些作用？其输出限幅值应按什么要求来调整？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值应如何调整？答：（1）速度调节器用于对电机转速进行控制，以保障:调节精度，做到静态无差；机械特性硬，满足负载要求。

（2）速度调节器输出限幅值应按调速系统允许最大电流来调整，以确保系统运行安全（过电流保护）。

（3）电流调节器实现对电流的控制，以保障：精确满足负载转矩大小要求（通过电流控制）；调速的快速动态特性（转速的快速响应）电流调节器的输出限幅作为可控整流器晶闸管的移相触发电压，其限幅值决定了触发的移相范围，故应按max min αα-来调整。

3.双闭环为什么比单闭环系统控制性能好？答：A.单闭环调速系统不能充分按照理想要求控制电流的动态过程；B ．单闭环调速系统不能对电网电压波动起及时的抗扰作用；C ．双闭环系统在转速动态过程中，能保证获得电动机的最大电流，加快其动态过程，而单闭环不能做到；D.双闭环系统能起快速的自我保护作用，而单闭环不能4.什么叫做静差？什么是静差率？为什么有静差？怎样消除静差？ 答：（1）是指过渡过程终了时的残余偏差，也就是被控变量的稳定值与给定值之差（2）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所对应的转速降落N n ∆与理想转速n0之比，称为静差率。

（3）调节器采用比例控制规律，就不可避免的会使系统存在静差。

这是因为只有偏差信号e不为零时，调节器才会有输出调节。

如果e为零，调节器输出为零，就会失去调节作用。