江南大学运动控制系统复习提纲

运动控制系统复习提纲
课程学习还没有结束，老师也没有透露任何考试的消息，本复习提纲是本人根据以前考试的内容整理。

考研的同学都在努力复习，其他同学也在复习Dota和CF，希望此提纲可以帮助大家顺利通过期末考试。

也预祝大家一个月后考试顺利，半年后毕业顺利，毕业后早日结婚，结婚后早生贵子。

本次运动控制复习，需掌握20个概念，20条理论，4类题型。

以往的考试题型是20分名词解释，10分填空，20分选择，20分简答，30分计算。

但今年的考试题型到目前为止还没定，沈老师和潘老师也没有透露。

20个概念和20条理论本人要敲出来的话太费时间，只给出概念，具体内容大家自己去书上找。

4个题型我给出具体例题和详细答案，请务必看懂（看不懂的，强行记住。

PS：记住计算步骤，不要记数字）
20个概念：
1.运动控制
2.调速
3.稳速
4.加速、减速
5.调速范围
6.静差率
7.闭环调速系统的静特性
8.离散化、数字化
9.上升时间
10.超调量
11.环流
12.直流平均环流
13.交—直—交变频器
14.直接变频器
15.SPWM波的特点
16.电压源变频器
17.电流源变频器
18.120°导通型
19.180°导通型
20.VC系统
20条理论：
1.直流电动机调速方法与特点
2.常用可控直流电源（三种）
3.V-M系统的原理及优缺点
4.调速系统的控制要求
5.闭环系统静特性与开环机械特性相比的优越性
6.反馈控制规律
7.单闭环直流调速系统的动态分析
8.积分控制规律
9.比例积分的控制规律
10.双闭环调速系统的静特性及稳态参数计算
11.双闭环直流调速系统起动过程的三个阶段及过程中ACR和ASR的状态分析
12.双闭环直流调速系统起动过程的三个特点分析
13.可逆V-M系统环流问题（包括环流的定义，产生的原因及抑制措施）
14.SPWM控制技术的分类（单级与双极控制的定义）
15.变频调速系统中的脉宽调制技术（PWM、SPWM）
16.SVPWM控制技术
17.转差频率控制规律
18.异步电机动态数学模型及性质
19.不同电动机模型等效的原则及2/3、3/2变换
20.矢量控制的原理，直接转矩控制的原理
4类题型：
4类题型的分布很简单：
第一章：闭环调速系统动态与稳态参数的计算
第二章：ACR和ASR的相关计算
典I型系统和典II型系统的校正
第六章：2/3、3/2变换
往年的考试有3个计算，第一章和第六章的必考，第二章的两种题型分别在期末考试卷和补考卷中出现，所以无论想参加期末考试还是想参加补考的，都需要将4种题型全部掌握。

第一类题型：闭环调速系统动态与稳态参数的计算
课本例题1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6，特别注意1-3和1-6
课后习题请注意1-1、1-4、1-8、1-9、1-10、1-14、1-17，在此给出这几个题的答案
1－1 为什么PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？
答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：
（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，可达1：10000左右。

（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，因而装置效率较高。

（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。

1-14
第二类题型：ACR 和ASR 的相关计算
课后习题2-7、2-8
2-7在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR 、ACR 均采用PI 调节器。

已知参数：电动机：
min /1000,220;7.3r n V U KW P N N N ===电枢回路总电阻R=1.5Ω ，设V U U U cm im nm 8*
*
===，电枢
回路最大电流A I dm 40=，电力电子变换器的放大系数40=s K 。

试求： （１） 电流反馈系数β和转速反馈系数α;
（２） 当电动机在最高转速发生堵转时的do U 、*i U 、i U 、c U 值。

解：（1）电流反馈系数 A V I U dm im /2.040
8*
==
=
β
转速反馈系数 r V n U nm min/008.01000
8max
*⋅==
=α
（2）V I U dm i 8402.0*
=⨯==β
V U U im i 8*
-=-=（负反馈）
由于堵转电流 n ＝0
V
K U U V R I R I n C U s
do c dm d e do 5.140
60605.140===
=⨯==+=φ
2-8在转速、电流比闭环调速系统中，调节器ASR,ACR 均采用PI 调节器。

当ASR 输出达到V U im 8*
=时，
主电路电流达到最大电流80A 。

当负载电流由40A 增加到70A 时，试问： （1）*
i U 应如何变化？ （2）c U 应如何变化？ （3）c U 值由哪些条件决定？
解：（1）*
i U 应增加。

因为当负载电流由40A 增加到70A 时i U 增加，*
i U 是确定的。

A V I U dm
i
/1.080
8*
==
=
β
V
I U
V I U d i
d i 7701.04401.0*
*
=⨯===⨯==ββ
d I 由40A 增加到70A 时，*
i U 由4V 增加到7V
（2）c U 略有增加。

因为d e d s c RI n C U K U +==⨯0；d I 的增加使0d U 增加，使得c U 增加
（3）c U 由n 和d I 决定。

s
d
e s d c K RI n C K U U +=
=/0
第三类题型：典I 型系统和典II 型系统的校正 课后习题2-11、2-12、2-13
2-11 有一个系统，其控制对象的传递函数为1
01.010
11
+=+=
s s K W obj τ ,要设计一个无静差系统，在阶跃输
入下系统超调量%5≤σ（按线性系统考虑）。

试对该系统进行动态校正，决定调节器结构，并选择其参数。

解：校正成典型I 型系统，调节器传递函数为s
K s W i pi =
)(校正后系统的开环传递函数为：
)
1()()()(1+=
=s s K K s W s W s W i obj pi τ 取 1K K K i =
%5≤σ 查表得：5001
.05.0;5.0==
=K KT s T 01.0==τ 510
501
==
=
K K K i
)
101.0(50)(+=
s s s W
2-12有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为)
102.0(10)
1()(1+=
+=
s s Ts s K s W obj ，要求校正为
典型∏型系统，在阶跃输入下系统超调量%30≤σ（按线性系统考虑）。

决定调节器结构，并选择其参数。

解：%30≤σ 选用PI 型调节器1
1)
1(ττ+=
s K
W pi
pi
系统开环传函为)102.0(10
)
1(1
1++=
=s s s K
W W W pi
obj pi ττ
h=7 14.0702.01=⨯===hT ττ 1.20402
.04928
212
2
2
=⨯⨯=
+=
T
h h K
86.210/;1011
===
ττK K
K
K pi
pi
2-13调节对象的传递函数为)
1005.0)(125.0(18
)(++=
s s s W obj ，要求用调节器分别将其校正为典型I 型和∏
型系统，求调节器的结构与参数。

解：校正成典型I 型系统选择PI 调节器：
s
s K
s W pi
pi 11)
1()(ττ+=
校正后的开环传递函数为：
)1005.0)(125.0(18
)1()()()(11++⨯+=
=s s s s K
s W s W s W pi
obj pi ττ 令25.01=τ 1/18τ⨯=pi
K
K
)
1005.0(100
)
1005.0()(+=
+=
s s s s K s W %3.4=σ 5.0=KT K=100 03.06==T t s
39.118
25
.010018
1=⨯=
⨯=
τK K
pi
(2)校正成典∏型系统，选择PI 调节器： s
s K
s W pi
pi 11)
1()(ττ+=
看成大惯性环节）
将121111
2111
1()
1()1()
1)(1()1()()()(2
T s T s T K K
s T s T s K s K
s W s W
s W S
pi
pi
obj pi
++=
++⨯+=
=ττττ
h=5 025.0005.0521=⨯==hT τ 55.9/=T t s 047.0005.055.9=⨯=s t %6.37=σ
4800005
.0506212
2
2
=⨯=
+=
T
h h K
67.118
25
.025.04800;48001
111
11
=⨯⨯==
==
K KT K
T K K
K pi
pi
ττ
第四类题型：2/3、3/2变换
此类题型只考线性代数知识，纯属计算能力，无例题。