运动控制系统复习资料
《运动控制系统》复习题
图 异步电动机的机械特性
有特性或自然特性。
异步电动机
异步电动机的调速方法
所谓调速，就是人为地改变机械特性的参数，
使电动机的稳定工作点偏离固有特性，工作在
人为机械特性上，以达到调速的目的。 能够改变的参数可分为3类： 电动机参数、电源电压和电源频率（或角频率）
异步电动机
调压调速：
保持电源频率为额定频率，只改变定子电压的调 速方法称作调压调速。
最大转矩，又称临界转矩
Tem
21 Rs Rs2 12 ( Lls L'lr ) 2
3n pU s2
临界转差率：对应最大转矩的转差率
sm
' Rr 2 Rs
2 1 ( Lls
' 2 Llr )
异步电动机
当s很小时，忽略分母中含s各项
Te
3npU s
1R
2 s ' r
异步电动机
交-直-交变频器主回路结构图
异步电动机
变压变频调速系统—转速开环变压变频调速系统
图5-40 转速开环变压变频调速系统
异步电动机
交流电动机工作在发电制动状态时，能量
从电动机侧回馈至直流侧，导致直流电压 上升，称为泵升电压。 电动机储存的动能较大、制动时间较短或 电动机长时间工作在发电制动状态时，泵 升电压很高，严重时将损坏变频器。
异步电动机调压调速的机械特性
异步电动机
变压变频调速
变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种 调速方法，同步转速随频率而变化
60 f1 601 n1 np 2n p
异步电动机
变压变频调速
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。
运动控制复习资料
运动控制复习资料1.直流调速系统用的可控直流电源a.旋转变流机组b.静止式可控整流器c.直流暂波器或脉宽调制变换器2. 旋转变流机组原理原理：由原动机拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G 的励磁电流i f 即可改变其输出电压U，从而调节电动机的转速n 。
这样的调速系统简称G-M系统3. 静止式可控整流器原理原理：通过调节触发装置GT 的控制电压U c来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压U d ，从而实现平滑调速。
这样的调速系统简称V-M系统4. 直流暂波器或脉宽调制变换器的原理原理：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，产生可变的平均电压。
5.抑制电流脉动的措施设置平波电抗器；增加整流电路相数；采用多重化技术6.转速控制的要求和调速指标要求：调速，稳速，加减速指标：调速范围，静差率7.开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。
闭环系统的静差率要小得多。
当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。
要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。
8.反馈控制规律被调量有静差抵抗扰动, 服从给定（一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都是唯命是从的。
）系统的精度依赖于给定和反馈检测精度9.电流截至负反馈为什么要引入电流截至负反馈：起动的冲击电流闭环调速系统突加给定起动的冲击电流堵转电流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。
这种方法叫做电流截止负反馈，简称截流反馈。
堵转电流I db l =（1.5~2）I N额定电流截止（临界）电流I dcr ≥（1.1~1.2）I N额定电流10.掌握有静差调速系统的原理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，系统的稳定性越好，然而，只要所设定的放大器仅仅是一个比例发大器，即K=常数，稳态速差只能减小，不能消除。
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。
运动控制系统 期末复习资料
PWM 变换器的工作状态和电压、电流波形 P16-P171 脉宽调制变换器的作用是：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、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。
2 PWM 变换器电路有多种形式，总体上可分为不可逆与可逆两大类。
3 简单的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统： （a ）电路原理图Us----直流电源电压，C ——滤波电容器， VT--电力电子开关器件，VD--续流二极管， M —直流发电机。
（b ）电压和电流波形VT 的控制门级由脉宽可调的脉冲电压Ug 驱动，在一个开关周期T 内，当 on t t <≤0 时，Ug 为正，VT 饱和导通，电源电压Us 通过VT 加到直流电动机电枢两端。
当 T t t on <≤ 时，Ug 为负，VT 关断，电枢电路中的电流通过续流二极管VD 续流，直流电动机电枢电压近似等于零。
直流电动机电枢两端的平均电压d U 为s s ond U U Tt U ρ==改变占空比 )10(<≤ρρ ，即可实现直流电动机的调压调速。
令SdU U r =为PWM 电压系数，则在不可逆PWM 变换器中ρ=r 。
不可逆PWM 变换器-直流电动机系统不允许电流反向，续流二极管VD 的作用只是为id 提供一个续流的通道。
如果要实现电动机的制动，必须为其提供反向电流通道 。
图2-11 有制动电流通路的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统在一般电动状态中，id 始终为正值（其正方向示于图2-11(a)中）。
在0≤t<ton 期间，1g U 为正，VT1导通，2g U 为负，VT2关断。
电源电压s U 加到电枢两端，电流id 沿图中的回路1流通。
在ton ≤t<T 期间，1g U 和2g U 都改变极性，VT1关断，但是VT2却不能立即导通，因为id 沿回路2经二极管VD2续流。
在VD2两端产生的 压降给VT2施加反压，使它失去导通的可能， 实际上是由VT1和VD2交替导通， VT2和VD1始终关断。
《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：J dωm=Te-TL-Dωm-Kθm d tdθm=ωmd tJ—机械转动惯量（kg⋅m2）ωm —转子的机械角速度（rad/s）θm—转子的机械转角（rad）Te—电磁转矩（N⋅m）TL—负载转矩（N⋅m）D—阻转矩阻尼系数K—扭转弹性转矩系数第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 nNsN (1−s)，额定速降∆nN，D=n maxnmin，s=∆n Nn4.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：U=1c∆U d t ⎰τ0nt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。
运动控制系统复习整理
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
运动控制复习资料
1.调节电动机的转速有三种方法：a 调节电枢供电电压b 减弱励磁磁通c 改变电枢回路电阻2.常用可控直流电源有三种：a 旋转变流机组b 静止式可控整流器c 直流斩波器或脉宽调制变换器3.V-M系统工作原理：VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压Ud,从而实现平滑调速。
4.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设置平波电抗器9.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。
10.静差率：负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落△nN与理想空载转速n0之比.(s=△nN/ n0)13.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。
15.调速范围，静差率和额定速降之间的关系：D=nNs/△nN(1-s)16.一个调速系统的调速范围应：在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
17.PWM系统的优越性：1）主电路线路简单需用的功率器件少；2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；4）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；5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，装置效率较高；6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
26.开，闭环系统静特性比较：a闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多。
b闭环系统的静差率要比开环系统小的多。
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。
综上所述，闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。
30.转速反馈闭环调速系统三个基本特征（规律）：a 只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。
运动控制系统复习考试
运动控制系统复习考试(总8页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除运动控制整理一判断题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的大小并非仅取决k*的大小。
（√）于速度定 Ug8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。
（√）21.交—交变频器的输出频率低于输入频率。
(完整word版)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。
运动控制复习要点及答案
2、电流调节器的作用（ACR）：
1）作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（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的作用。 3）在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。 4）当电机过载甚至堵转时，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，
12、典型 I 型、II 型系统的结构及其各自的特性。P61
R(s )
K
C(s)
s(Ts + 1)
1、典型 I 型系统结构:
；
特性：动态特性跟踪斜坡输入信号。
R (s )
K (τs +1) C(s)
s 2 (Ts + 1)
2、典型Ⅱ型系统结构:
；
特性：二阶误差，精度高，跟踪加速度信号。
3
自动化 10 级运控复习（Z10101）
可以大一些。
交流力矩电机：在恒转矩负载下扩大调速范围，并使电机能在较低转速下运行而不致过热，且
电机转子有较高的电阻值。
采用普通异步电机的变电压调速时，调速范围很窄，采用高转子电阻的力矩电机可以增大调速
范围，但机械特性又变软，因而当负载变化时静差率很大。
6
自动化 10 级运控复习（Z10101）
26、转速闭环交流调压调速系统的静特性、机械特性和各自的特点（画图说明）。 P150 左右两边有极限，不能无限延长。当系统带负载在 A 点运行时，如果负载增大引起转速
Uc
GTF
VF
αβ
R
rec
M Ra
AR
GTR
Uc
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。
运动控制复习资料整理
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.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。
3.直流电动机三种调速方法：降压调速、弱磁调速、能耗调速。
异步电动机调速方式常见有6种分别是：降电压调速、差离合调速、转子串电阻调速、绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速、变级对数调速、变压变频调速。
其中转差率不变型有：变级对数调速、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。
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。
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 pf -=。
运动控制系统复习提纲
运动控制系统复习指导第一章绪论第二章转速反馈控制的直流调速系统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2.04rpm 。
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，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 C e r p m ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S ns =∆-=⨯⨯-=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)3050.18274.5/min N N n I R r ∆=⨯=⨯= (2) 0274.5274.5)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。
运动控制系统考试资料
问答题部分1、试述交流调速系统要获得工业应用的条件，为什么？条件：（1）使用高转子电阻电动机（2）系统工作点只是沿着极限开环特性变化原因：能够在恒转矩负载下扩大调整范围，并使电动机能够在较低转速下运行而不致过热。
2、简述交流软启动器的作用。
定义：软启动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，它的主要构成是串接于电源与被控电极之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。
作用：防止电动机启动电流过大损坏电机，或造成电网电压下降过大，使电机无法正常启动。
3、简述恒压频比控制方式。
绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压sg U E ≈，则得：1s U f =常值 这是恒压频比的控制方式。
但是，在低频时s U 和g E 都比较小，定子阻抗压降所占的分量就比较显著，不再能忽略。
这时，需要人为地把电压s U 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。
4、交流电机矢量控制的基本思想是什么？基本思路：将异步电动机经过坐标变换等效在直流电动机，模仿直流电动机的控制策略，得到直流电动机的控制量，再经过相应的坐标反变换，控制异步电机。
（关键词：坐标变换）5、试分析矢量控制系统与直接转矩控制系统的优缺点。
VC 系统强调c T 与r ψ的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器，实现连续调节，可以获得较宽的调速范围，但是按 定向受电动机转子参数的影响，降低了系统的鲁棒性。
DTC 系统则实行e T 与r ψ的砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构，控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响，但不可避免的产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。
6、试分析什么是转差频率控制？转差频率控制的规律是什么？（P188、189）定义：控制转差频率就代表控制转矩，这就是转差频率控制的基本概念。
控制规律：（1）在ssm w w ≤的范围内，转矩e T 基本上与s w 成正比，条件是气隙磁通不变。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
填空题
1、晶闸管整流器-电动机系统的机械特性方程为： Ce
R
I U n d d -=
0 。
3、晶闸管整流器-电动机系统中，晶闸管整流装置传递函数为S
T s S S e
K s W -=)(，式中，Ks
为晶闸管整流装置的电压放大系数，Ts 为为晶闸管整流装置的平均失控时间，传递函数可以近似为s
T K s W s s S +=
1)(的条件是：系统开环剪切频率s
c T 31≤
ω 。
5、两相静止αβ坐标系下绕组电流αi 的角频率（①大于、②小于、√③等于）磁动势旋转角频率。
6、在计算转子磁链的模型中，由于主要实测信号不同，分为 电流模型 和 电压模型 。
7、当前高性能交流电机变频调速技术有基于转子磁链定向 矢量控制 、基于定子磁链定向的 直接转矩控制 。
8当前直流电动机调速的主要类型有采用可控晶闸管组成整流器的 晶闸管整流器－电动机系统 （V －M 系统） ，用全控型电力电子器件组成的 PWM 变换器－电动机系统 。
10、晶闸管整流器-电动机系统的机械特性方程为： Ce
R
I U n d d -=
0 。
11某直流电动机调速系统，额定负载下最高转速min /1000max r n =，最低转速min /250min r n =，则系统的调速范围D 等于： 4 ，若系统由理想空载降到额
定值转速降落min /15r n =∆，则系统的静差率s 等于 6％ 。
12不同坐标系侠电动机模型等效的原则是： 在不同坐标系下绕组所产生的合成磁动势相等。
坐标变换的目的是将交流电动机的物理模型等效成 类似直流电机的模型 。
13常用数字测量方法中，M 法测速适合于高速 （①√高速，②低速），T 法测速适合于低速 （①高速，②√低速）。
15、按转子磁场定向是指在同步旋转dq 坐标系中，将转子磁链r ψ的与（√①d 轴、②q 轴）重合。
16、某直流电动机调速系统，额定负载下最高转速m in /1000m a x r n =，最低转速min /250min r n =，则系统的调速范围D 等于： 4，若系统由理想空载降到额定值转速
降落min /15r n =∆，则系统的静差率s 等于 6％ 。
20、当前高性能交流电机变频调速技术有基于转子磁链定向 矢量控制 、基于定子磁链定向的 直接转矩控制 。
简答题
1泵升电压是怎么产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 答：在直流电动机制动允许时，电流通过续流二极管反向，而整流环节晶闸管只能单向导通，故电流将对电容充电，将机械能转变为电能储存于电容中，电容储能公式W=CU^2/2，受电
容大小的限制，电容两端电压迅速上升，称之为泵升电压。
泵升电压较大将击穿电容。
通常抑制措施是添加一能耗制动回路，待电容电压超过允许值时，通过全控器件将电容两端经能耗电阻短路。
2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？ 答：① )
1(s n s n D N N -∆=
，同一系统N n ∆一定，因此要求s 值越小，系统允许调速范围也越
小。
②静差率使用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，它和机械特性有关，机械特性越硬，静差率越小，③但是静差率与机械特性又是有区别的。
对于同样硬度的机械特性，理想空载转速越低，静差率越大。
4、试阐述矢量控制基本思想。
答：通过坐标变换，在按转子磁场定向的同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型，仿照直流电动机的控制方法来控制电磁转矩和磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系得对应量，从而实现控制。
﹡5、试绘制电压空间矢量PWM （SVPWM ）控制中基本电压空间矢量图。
按开关损耗较小的原则，试设计电压空间矢量的工作方法。
已知电压矢量6u （工作时间1t ）、1u （工作时间2t ）
、以及零电压矢量0u （工作时间2/0t ）、7u （工作时间2/0t ）。
答：
电压空间矢量如下图所示：
按最小开关损耗，其工作顺序及时间如下：
u0（t0/4）﹥u1(t2/2)﹥u6(t1/2)﹥u7(t0/4)﹥u7(t0/4)﹥u6(t1/2)﹥u1(t2/2)﹥u0(t0/4) 6、试列写MT 坐标系下交流电动机的动态数学模型。
答案：参见page179公式6-81。
10、试绘制出转速电流双闭环直流调速系统的转速及电流波形，并说明：①为什么在恒流升速阶段电枢电流略低于最大允许电流Idm ，②为什么转速调节阶段转速必须超调。
答：绘图（参见教材page63图3-6）
在恒流升速阶段，转速欲保持恒定的加速度上升，则电流环输入应有恒定的偏差，故实际上升段电流略低于允许最大启动电流。
在转速调节阶段，欲使饱和的转速调节器退饱和，转速必须超调。
11、试阐述矢量控制基本思想。
答：通过坐标变换，在按转子磁场定向的同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型，仿照直流电动机的控制方法来控制电磁转矩和磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系得对应量，从而实现控制。
12、试绘制变压变频调速中，恒1/ωs U 控制、恒1/ωg E 控制、恒1/ωr E 控制的机械特性曲线。
答：参加page127图5-13。
13、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：根据负反馈自动控制基本原理，只有在前向通道上的扰动才能启动抑制作用，因此，上述（1）、（2）、（3）、（4）能够启动调节作用，而（5）不能起到调节作用。
三、计算题（）
1、某调速系统的调速范围D=20，额定转速m i n /1500
r n N =，开环转速降落m i n /240r n N o p =∆，若要求比例控制闭环调速系统的静差率由10％减少到5％，则系统的
开环增益将如何变化。
解：s ＝10%时，)
1(max s n s n D cl -∆=
可知cl n ∆=8.33 rps ，
再由8.271=-∆∆=
cl
op n n K
s ＝5%时，可知cl n ∆=3.95 rps ，8.591=-∆∆=
cl
op n n K
所以，当静差率由10％减少到5％，系统开环增益由27.8增大到59.8.
2、如下图1所示为三相交流异步电动机静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系中的磁动势矢量。
试推导两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换矩阵。
答：由产生的合成磁势相等可知，两相静止到两相同步旋转坐标系下数学模型为：
⎥⎦
⎤
⎢
⎣⎡-=ϕϕϕϕ
cos sin sin cos 2/2r
s
C
3、如下图2所示为交流电机定子磁链圆与空间电压矢量（U0~U7），
ψ为当前磁链，若
s
P/N=1，sgn(△
ψ)=0，sgn(△Te)=1，试根据转接转矩控制原理，做图分析应选择的空间电s
压矢量。
答：由已知sgn(△Te)=1，sgn(△
ψ)=0，P/N=1，所选择电压空间矢量在d轴分量Ud应为
s
负，在q轴分量Uq赢为正，再考虑当前磁链位置，故选择电压矢量为：U3（010）或U4（011），再考虑到减少开关次数，可选择U3。