电气-运动控制系统-复习重点
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。
运动控制系统复习题
运动控制系统复习题(共9页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-一、填空题1、直流电动机有三种调速方案：（1）调节电枢供电电压U；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻R。
2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做电流截止负反馈。
3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成正比。
4、他励直流电动机的调速方法中，调压调速是从基速（额定转速）往下调，在不同转速下容许的输出恒定，所以又称为恒转矩调速。
调磁调速是从基速往上调，励磁电流变小，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出功率基本相同，称为恒功率调速。
5、直流调速系统的静态性能指标主要包括静差率和调速范围。
6、在比例积分调节调节过程中，比例部分的作用是迅速响应控制，积分部分的作用是消除稳态误差。
7、采用积分速度调节器的闭环调速系统是无静差的。
8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有旋转变流机组、静止式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。
9、所谓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。
10、在额定负载下，生产工艺要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。
11、负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比叫做静差率。
12、一个调速系统的调速范围，是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。
13、反馈控制的作用是抵抗扰动、服从给定。
14、脉宽调制的方法是把恒定的直流电源电压调制成幅值相同、频率一定、宽度可变脉冲序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节转速。
15、调速系统的要求有调速、稳速、加，减速。
16、直流电动机在调速过程中，若额定转速相同，则转速越低时，静差率越大。
17、在转速、电流双闭环直流调速系统中转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。
18、双闭环调速系统在正常运行时， ACR 调节器是不会达到饱和的。
19、反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的前向通道上的扰动。
运动控制系统 复习知识点总结讲课稿
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-复习知识点总结教学文案
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。
《运动控制系统》知识要点
《运动控制系统》知识要点——— PH.D 戴卫力CH1 绪论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。
运动控制系统的基本运动方程:dtdn GD T T L e 3752=-2GD ：转动惯量，为飞轮矩（2Nm ）n ：转子的机械转速（r/min ）πω260mn =转矩控制是运动控制的根本问题。
生产机械的负载转矩特性一般分为恒转矩负载、恒功率负载和风机、泵类负载。
恒转矩负载又分为位能性和反抗性负载两种。
前者有重力产生，具有固定的大小和方向。
反抗性恒转矩负载的大小不变，方向始终与转速反向。
恒功率负载的特征是负载转矩与转速成反比，而功率为常数。
即 mLL P T ω=风机、泵类负载的转矩与转速的平方成正比。
闭环控制的直流调速系统直流调速公式的推想Φ-=e K IRU n Φ=e e K C ① 调节电枢电压U ；② 弱磁（只能弱，升磁会导致磁饱和）； ③ 改变电枢回路电阻R属无级调速的为①和②；有级调速的为③；调速范围小的② 因此，采用的最多的是①。
CH2 转速反馈控制的直流调速系统2.1 加在直流电机电枢绕组上的直流电源类型：旋转变流机组、静止式可控整流器、PWM 控制变换器 抑制电流脉动的措施：1）增加整流电路相数，或采用多重化技术。
2）设置电感量足够大的平波电抗器。
V-M 系统电流工作在断续时，有两个显著的特点：一是机械特性变软；二是理想空载转速高。
晶闸管整流器的失控时间Ts ：整流电路输出电压脉动周期的一半。
不可逆PWM 变换器中，加在电机两端的端电压是_____________桥式可逆PWM 变换器的输出平均电压为(2D-1)Us （D 为占空比，D=ton/T ）调速系统的稳态性能指标：调速范围D ：电动机提供的最高转速max n 和最低转速min n 之比；min max /n n D =注意的是：这里的最高和最低转速是指电动机额定负载时的最高和最低转速。
运动控制复习要点及答案
第一部分运动控制复习要点（IRON）1、直流调速系统用的三种可控直流电源和各自的特点。
P21)旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。
2)静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。
3)直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。
2.电流连续和断续时，V-M系统机械特性的差别，电流断续有何不良影响。
P91）当电流连续时，特性还比较硬；断续段特性则很软，而且呈显著的非线性，理想空载转速翘得很高。
2）电流断续给用平均值计算描述的系统带来一种非线性因素，也引起机械特性的非线性，影响系统的运行性能。
3、直流调速系统闭环静特性和开环机械特性的联系和区别（画图分析）。
P23~24a、闭环系统的静态特性可以比开环系统的机械特性硬很多；b、闭环系统的静差率比开环系统小得多；c、如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。
d、要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。
4、电流截止负反馈及其作用。
P28当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈叫做电流截止负反馈，简称截流反馈。
作用：限流保护，即解决反馈闭环调速系统启动和堵转时电流过大的问题。
5、比例调节器、积分调节器、比例积分调节器各自的控制规律和特点。
比例调节器：a、Uc=KpΔUn输出信号与偏差信号成比例；有差调节。
b、能迅速响应控制作用。
积分调节器：a、输出信号的速度与偏差信号成正比。
b、无静差调速。
比例积分调节器：a、稳态精度高，动态响应快；b、比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。
（控制规律即公式）6、无静差调速系统的稳态结构图和稳态结构参数关系。
P43无静差调速系统的稳态参数计算很简单，在理想情况下，稳态时Un=0，因而Un=Un*=α*n，即m ax*m axn n U =α（1-66），α为转速反馈系数（V.min/r ），Nmax 为电动机调压时的最高转速（r/min ），U*nmax 为相应的最高给定电压（V ）。
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。
运动控制系统复习要点
三复习纲要直流拖动系统（掌握）控制系统课程贯穿着一个基本方法：理论联系实际来分析问题解决问题。
具体来说就是系统思想和模型化、工程化方法。
本书的基本结构是以学科历史发展过程或者说实际问题为逻辑起点，而一般的理论课程如物理、数学实际上是与科研实际过程相反的，以学习者的知识结构为逻辑起点，从定义、概念、定律再到定理。
这是因为理论的发展意味着概念的创新。
而控制系统是一门技术理论课程，它是从技术角度来总结的。
正因为是技术角度出发的，具有综合性和实践性的特点。
所以对学习者来说，必须具备一定的实践基础和专业理论基础。
而对初学者来说，表现出有一定的难度是不奇怪的，而且，每一部分内容都仅是打下基础，深入的细节方面的知识，需要更进一步地查阅其它书籍和资料，从另一方面来看，这也给大家留下了自学和实践的空间。
从电压平衡方程式，导出调速方法，从反馈控制原理和静态参数的要求导出闭环控制系统；从静态与动态性能的矛盾分析了P调节器和I调节器，发展到PI调节器；从单闭环的调速系统无法控制起、制动动态电流，导出了带饱和非线性的PI调节器构成双闭环的系统结构，而双闭环的结构可以说交直流电动机控制的基本结构；从单向开关的晶闸管不能实现反转和回馈制动导出了可逆系统结构，又从可逆系统引起的环流问题导出有环流和无环流控制策略；再从调压调速的限制和宽调速范围的要求引出带弱磁控制的非独立弱磁控制系统。
问题一步一步深化。
但思考问题的出发点是电压平衡方程式，磁链平衡方程式，转矩平衡方程式，再加半导体开关的特性导致的电力电子电路中的特殊问题（也就是电力电子技术），同时分析时用到了电路和电机中的基本概念如输入功率、输出功率、转差功率、功率因数、效率、损耗等等。
1闭环控制静差率与调速范围重点掌握可控直流电源VM系统的主要问题直流脉宽调速系统的主要问题单闭环稳态分析PI调节器2 双闭环稳态数学模型及动态性能分析非典型系统的典型化弱磁控制实验电路模拟式PI调节器，过电流保护电路3 数字控制（了解）数字测速数字PI调节器及其设计方法4 可逆系统（掌握）5 变压调速及其软起动器（了解）6.1 VVVF 控制方式（掌握）机械特性比较三段式控制6.2 PWM 模式spwm chbpwm svpwm （了解）6.3 变频器的主要类型（了解）6.4 标量控制系统转速开环转速闭环转差频率控制（一般掌握）6.5 矢量控制原理坐标变换转子磁链定向（一般掌握）6.6 矢量控制系统直接矢量控制间接矢量控制转子磁链估计和观测（理解）6.7 直接转矩控制定子磁链的估计和观测（理解）7 串级调速系统（高效率低功率因数）（掌握）双馈调速的5种工况串级调速的工作原理起动停车顺序转子整流电路的特点及对机械特性的影响串级调速系统的功率因数及其改进方案双馈调速系统（了解）8 同步电动机变频调速（了解）特点及其类型他控变频（转速开环，交交变频，气隙磁场定向）自控变频（无刷直流，永磁同步电动机）四复习要点1直流电动机调压可获得恒转矩调速。
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）。
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。
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。
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。
运动控制系统复习整理
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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
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。
运动控制系统复习提纲
单项选择：1船舶电力推进是通过〔电动机〕拖动螺旋桨的系统。
2根据转速-转矩四象限，电动机在第四象限为〔反向制动〕状态。
3〔同步〕电动机的转速与电源频率保持严格对应关系，机械特性硬。
4转速-转矩四象限中的第三象限，电动机电磁转矩与转速方向相〔同〕，为〔驱动〕性质。
电流调速系统要求一定围无级平滑调速，以〔降低电枢电压〕调速方式为最好。
如下说法不正确的答案是〔采用比例放大器的转速闭环系统可使系统无静差〕。
A、截流反应可以抑制V-M直流调速系统的电流冲击B、采用比例放大器的PWM-电动机的稳定性能优于V-M系统C、调速围和静差率两个指标必须同时提出才有意义D、采用比例放大器的转速闭环系统可使系统无静差1转速、电流反应控制直流调速系统在实际的设计和运行中，转速调节器是〔容易〕饱和；电流调节器〔不易〕饱和。
2转速、电流双闭环直流调速系统稳态工作点上，ASR的输出量是由〔负载〕电流决定的，而控制电压的大小如此同时取决于〔给定〕电压和〔负载〕电流。
3转速、电流双闭环直流调速系统的两个闭环中，〔电流〕环主要对电网电压波动起与时抗扰作用，〔转速〕环主要对负载波动起抗扰作用。
4转速、电流双闭环调速系统中，电流调节器的输出限幅决定了〔整流装置最小控制角〕1转速、电流双闭环直流调速系统中，电流调节器具备的作用为〔使电流跟随给定电流变化〕1电动机转速与转角控制的根本是〔转矩〕控制，但同时也需要做好〔磁链〕控制。
2船舶电力推进是通过〔电动机〕拖动螺旋桨的系统。
3典型机械负载中，起重机提升重物属于〔位能性恒转矩负载〕负载。
4典型机械负载中，船舶螺旋桨属于〔通风机类〕负载。
5根据转速-转矩四象限，电动机在第四象限为〔反向制动〕状态。
6不属于电力拖动自动控制系统构成单元的是〔柴油机〕。
A、功率放大与变换装置B、柴油机C、电动机D、传感器8直流电力拖动控制系统和交流电力拖动控制系统比拟，〔直〕流电力拖动控制系统的数学模型简单；〔直〕流电力拖动控制系统调节器的设计简单。
运动控制系统复习要点
如要求D=20， s≤5% ，要求 ΔnN 为 nND (n 1 N ss)2 1 0 (0 1 0 0 0 ..0 00 )5 5 2.6r3 /min 即转速降落最多为2.63，所以原开环系统不满足要求。
1、调速范围（调速） • 生产机械要求电动机提供的最高转速nmax和最低转
速nmin之比称为调速范围，用字母D表示，即
D n max n min
• nmax和nmin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。
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2、静差率s（稳速）
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• 第6章 基于动态模型的异步电动机调速系
统
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• 三相异步电动机坐标变换 • 三相-两相变换（3/2变换）
三相坐标系变换到两相正交坐标系的变换矩阵
C3/2
2
1
3 0
1 2 3 2
1 2
3 2
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两相正交坐标系变换到三相坐标系（简称2/3变换）的 变换矩阵
C 2/3
上述要求时，比例放大器的放大系数应该有多少
？
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• 第3章 • 转速、电流反馈控制的直流调速系统
转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性 转速、电流反馈控制直流调速系统的动态数学模型 转速、电流反馈控制直流调速系统调节器的工程设计方法
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• 1．起动过程分析
• 1)稳态结构图和静特性
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• 2、异步电动机变压变频调速 • 1）基频以下变压变频调速基本原理 当异步电动机在基频(额定频率)以下运行时，如果磁通太
《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 =??(1-??)，额定速降??，D =????，s =????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：t 0n cd 1tU U 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。
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1、基本概念及分析
（1）直流调速方法
（2）可控电源的类型
（3）调速系统的稳态性能指标及关系
（4）V-M系统和PWM系统分别适用什么场合？
（5）什么是有静差系统？什么是无静差系统？无静差的系统在稳态时，其调节器的输出是什么情况？
（6）PI调节器中，P的作用是什么？I的作用是什么？
（7）单闭环直流调速系统对哪些扰动能克服？哪些扰动不能克服？
2、计算
请仔细复习P31：1-9, 1-10，1-12（切记：不要死记硬背，理解计算思路，掌握计算方法，牢记计算公式）
第二章
1、基本概念及分析
（1）双闭环系统较之单闭环系统的优势？
（2）双闭环系统起动能够快速的真正原因？
（3）双闭环系统起动过程中经历哪几个阶段，每个阶段两个调节器的工作状态是什么样的？起动的特点是什么？
（4）双闭环系统在突发状况下会如何调节？（请仔细分析P66:2-5；P67:2-9）
2、设计、计算
（1）请仔细复习P53：例题2-3, PPT中72面的例题。
（2）复习P67:2-7。
（切记：不要死记硬背，理解设计或计算思路，掌握设计或计算方法，牢记计算公式，牢记折中参数）
1、基本概念及分析
（1）可逆的含义？四象限运行时，电机分别是什么运行状态？
（2）V-M可逆系统中的环流是什么电流？如何消除直流平均环流？如何抑制瞬时脉动环流？如何彻底消除环流？
（3）逻辑无环流系统中的DLC起到什么作用？其控制信号是什么信号？DLC 发出切换指令的充分必要条件是什么？DLC由哪几部分组成？
（4）PWM可逆系统，采用H桥双极性PWM 变换器，其驱动信号的特点是什么？电机正转、反转、停转的条件及输出电压波形如何？H桥双极性PWM 变换器控制下的电机停转和普通的电机停转有什么不一样？
第四章
1、基本概念及分析
（1）异步电机进行变频调速时，为什么要保持磁通不变？
（2）简述恒压频比的控制方式。
（3）保持磁通不变有哪几种实现方式？采用不同方式，当频率降低时，各个关键量如何变化？
（4）交流PWM变换器和直流PWM有什么区别？交流PWM一般有哪些控制方式，这些控制方式的目的有什么不同？SPWM怎么实现？
（5）基于稳态模型的变频调速系统一般有哪两类？
第六章
1、基本概念
（1）数字调速的特点？
（2）数字测速的方法及应用场合。
（3）数字PI调节器主要有哪两种类型？。