运动控制系统(14)
运动控制系统(第4版)第1章 绪论
第1章 绪论
• 信号转换和处理包括电压匹配、极性转换、脉冲整形等，对 于计算机数字控制系统而言，必须将传感器输出的模拟或数 字信号变换为可用于计算机运算的数字量。数据处理的另一 个重要作用是去伪存真，即从带有随机扰动的信号中筛选出 反映被测量的真实信号，去掉随机的扰动信号，以满足控制 系统的需要。 • 常用的数据处理方法是信号滤波，模拟控制系统常采用模拟 器件构成的滤波电路，而计算机数字控制系统往往采用模拟 滤波电路和计算机软件数字滤波相结合的方法。
GD2 4gJ ;
n——转子的机械转速（r/min），
60 m n . 2
第1章 绪论
• 运动控制系统的任务就是控制电动机的转速和转角，对于直 线电动机来说就是控制速度和位移。由式（1-1）和式（1-2） 可知，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，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。 • 为了有效地控制电磁转矩，充分利用电机铁心，在一定的电 流作用下进可能产生最大的电磁转矩，以加快系统的过渡过 程，必须在控制转矩的同时也控制磁通（或磁链）。因为当 磁通（或磁链）很小时，即使电枢电流（或交流电机定子电 流的转矩分量）很大，实际转矩仍然很小。何况由于物理条 件限制，电枢电流（或定子电流）总是有限的。因此，磁链 控制与转矩控制同样重要，不可偏废。通常在基速（额定转 速）以下采用恒磁通（或磁链）控制，而在基速以上采用弱 磁控制。
第1章 绪论
• 1.2 运动控制系统的历史与发展
• 直流电动机电力拖动与交流电动机电力拖动在19世纪中叶先后诞 生（1866年德国人西门子制成了自激式的直流发电机；1890年 美国西屋电气公司利用尼古拉· 特斯拉的专利研制出第一台交流 同步电机；1898年第一台异步电动机诞生），在20世纪前半叶， 约占整个电力拖动容量80%的不可调速拖动系统采用交流电动机， 只有20%的高性能可调速拖动系统采用直流电动机。20世纪后半 叶，电力电子技术和微电子技术带动了带动了新一代的交流调速 系统的兴起与发展，逐步打破了直流调速系统一统高性能拖动天 下的格局。进入21世纪后，用交流调速系统取代直流调速系统已 成为不争的事实。 • 直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。其换向器与电刷
运动控制系统试卷A答案
《运动控制系统》课程试卷（A 卷）答案第1篇 直流调速系统（60分）一、填空题（每空1分，共23分）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/min N 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。
二、选择题（每题1分，共5分）1、双闭环直流调速系统，ASR 、ACR 均采用PI 调节器，其中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2、典型I 型系统与典型II 型系统相比，（ C ）。
A 、前者跟随性能和抗扰性能均优于后者B 、前者跟随性能和抗扰性能不如后者C 、前者跟随性能好，抗扰性能差D 、前者跟随性能差，抗扰性能好3、转速单闭环调速系统对下列哪些扰动无克服能力，（ D ）。
A 、电枢电阻B 、负载转矩C 、电网电压D 、速度反馈电位器4、下述调节器能消除被控制量稳态误差的为（ C ）。
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。
运动控制系统考试简答题
绪论1、运动控制系统：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。
工作原理：通过控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。
2、分类（1）按被控量分：以转速为被控量的系统——调速系统以角位移或直线位移为被控量的系统——位置随动(伺服)系统。
（2）按驱动电机的类型分：直流电机带动生产机械——直流传动系统交流电机带动生产机械——交流传动系统（3）按控制器类型分：以模拟电路构成的控制器——模拟控制系统以数字电路构成的控制器——数字控制系统（4）按控制系统中闭环的多少分：单环、双环、多环控制系统3、运动控制系统的功率放大与变换装置：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，另一方面按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；4、反抗性恒转矩负载不是转矩作用方向和运动方向相反吗？那为什么n>0时T>0,n<0时T<0?答：n>0,T>0 和n<0,T<0意味着电机目前处于正转电动和反转电动状态，这个和负载转矩没有关系。
第二章转速反馈控制的直流调速系统1、直流电动机的稳态转速调节转速方法Φ-=eKIRUn2、直流电动机点数两端的平均电压 三种改变输出平均电压的调制方法：（1）T 不变，变 ton —脉冲宽度调制(PWM)（2）ton 不变，变 T —脉冲频率调制(PFM)（3）ton 和 T 都可调，改变占空比—混合调制(两点式控制)。
当负载电流或电压低于某一最小值，开关器件导通，当高于某一最大值时，使开关器件关断。
3、UPE 是由电力电子器件组成的变换器，其输入接三组(或单相)交流电源，输出为可控的直流电压，控制电压为Uc 。
UPE 变换器的器件选择：中、小容量系统,多采用IGBT 或P-MOSFET 构成较大容量系统,采用GTO 、IGCT 电力电子开关器件特大容量系统,则常用晶闸管触发与整流装置4、 系统稳态参数计算例： 用线性集成电路运算放大器作为电压放大器的转速负反馈闭环直流调速系统如图1-28所示，s s ond ρU U T t U ==5、PID调节器的类型和功能比例微分(PD)：由PD调节器构成的超前校正,可提高系统的稳定裕度，并获得足够的快速性, 但稳态精度可能受到影响；比例积分(PI)：由PI调节器构成的滞后校正,可以保证稳态精度，却是以对快速性的限制来换取系统稳定的；比例积分微分(PID)：PID调节器实现的滞后—超前校正则兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能，但具体实现与调试要复杂一些。
快速入门篇十四：运动控制器基础轴参数与基础运动控制指令
快速⼊门篇⼗四：运动控制器基础轴参数与基础运动控制指令今天，我们来讲解⼀下正运动技术运动控制器的基础轴参数与基础运动控制指令。
视频——正运动技术基础运动控制指令⼀材料准备与控制器接线参考控制器接线参考⼆常⽤轴参数的设置1、BASE——轴选择语法：BASE(轴1,轴2,轴3,...)最⼤可⽤轴数根据控制器实际硬件决定。
BASE指令⽤于导向下⼀个运动指令轴的参数读/写⼊特定轴或轴组。
每⼀个过程有其⾃⼰的BASE基本轴组，每个程序能单独赋值。
ZBasic 程序与控制轴运动的运动发⽣器分开。
每个轴的运动发⽣器有其独⽴的功能，因此每个轴能以⾃⼰的速度、加速度等进⾏编程。
轴可以通过叠加运动、同步运动或者通过插补链接在⼀起，插补运动的速度等参数采⽤主轴的参数，默认BASE选择的第⼀个轴例⼦：BASE(0,1,2,3) '轴列表选择：0,1,2,3，轴0为主轴BASE(3,2,5) '轴列表选择：3,2,5，轴3为主轴2、ATYPE——轴类型语法：ATYPE=类型值设置轴的类型，提供轴类型列表，只能设置为当前轴具备的特性。
在程序初始化的时候就设置好ATYPE，ATYPE若不匹配会导致程序⽆法正常运⾏。
⽀持不同类型的轴混合插补。
例⼦：BASE(0,1,2) '主轴为轴0ATYPE=1,1,1 '按轴列表匹配，设为脉冲轴类型ATYPE AXIS(4)=3 '轴4设为正交编码器类型ATYPE(3)=65 '轴3设为ECAT周期位置模式653、UNITS——脉冲当量语法：UNITS=脉冲数 UNITS(轴号)=脉冲数控制器以UNITS作为基本单位，指定每单位发送的脉冲数，⽀持5位⼩数精度。
UNITS是⽤户单位与脉冲单位之间的纽带，UNITS=10000，MOVE(2) 等效给电机20000个脉冲。
若电机不带机械负载，电机转的圈数取决于电机转⼀圈需要的脉冲数：例1：电机转⼀圈需要10000脉冲数，MOVE(3)想让电机转3圈，则UNITS=10000。
《运动控制技术基础(活页式教材)》电子教案2 项目14 应用速度控制模式实现伺服电机的速度闭环控制
10
1. 程序下载正确，PLC指示灯正常，5分； 2. 程序运行操作正确，能实现预定功能，5分。
1. S7-300 PLC模拟量输出的硬件组态 2. 伺服电机速度控制程序 （六）下载PLC程序运行
示范实例：检查
项目
编制I/O分配 表
绘制PLC-伺 服驱动器控 制电路图 连接PLC-伺 服驱动器控 制电路 设置伺服驱 动器
编写伺服电 机速度控制 Pபைடு நூலகம்C程序
下载PLC程序 运行 合计
分值 10
评分标准 1. 所有输入地址编排合理，节约硬件资源， 元件符号与元件作用说明完整，5分； 2. 所有输出地址编排合理，节约硬件资源， 元件符号与元件作用说明完整，5分。
按照工作计划表，项目小组全体成员共同确定I/O分配表，然 后按两个小组分别实施系统硬件装调、驱动器设置、程序编 写以及调试运行，合作完成任务并提交任务评价表。
示范实例：实施
（一）编制I/O分配表 （二）绘制PLC-伺服驱动器控制电路图 （三）连接PLC-伺服驱动器控制电路 （四）设置伺服驱动器 （五）编写PLC程序
示范实例：资讯
光电编码器分为透射型和反射型两种，主要由码盘和光电检测电 路组成。伺服电机使用的编码器通常为透射型光电编码器。
编码器的码盘上刻有可以透过光线的光栅，光源经过棱镜透过光栅，由安装 在光栅对面的光敏元件接收后产生相应的电信号。当码盘随着伺服电机一起 旋转时，由于光栅的遮挡，透过光栅的光信号时有时无，光敏元件于是产生 与之对应的电脉冲信号。这个电脉冲信号的频率与伺服电机转动的速度相对 应，脉冲的数量与伺服电机转过的角度相对应。通常会在光栅对面安装两个 光敏元件，根据两个光敏元件产生的电脉冲的相位可以判断伺服电机的转向。
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 =n N s∆n N (1−s) ，额定速降 ∆n N ，D =n maxn min ，s =∆n N n 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：⎰∆=t0n c d 1t U U τ 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。
运动控制器“原点返回”的14种模式及参数说明
运动控制器 原点返回”的14种模式及参数说明 第一部分运动控制器原点返回”的14种模式1. D0G1型------以DOG 开关从ON — OFF 后的第1个零点（Z 相）信号作为 原点u 爭点&此范国内的蓿幼最被俑存百血祕寄存盟「逝点 DOG ONJ&IS 幼 fir *上范国内的谢动存ss …原点SHW 移动鱼”图1. DOG1型原点返回模式对 原点返回”模式各名词的说明（参见图1）① 原点返回”---又称为回原点模式”回零模式”原点回归模式”本文统一为原点返回模式” ② 原点返回方向”---本文简称 正向”与该方向相反简称为反向”③ 近点DOG 开关---也称为原点开关”，看门狗开关”本文简称为“DOG 开关”（“DOG 开关”为常 OFF 接法）④ 原点返回速度”-----本文简称为 高速”⑤ 爬行速度"—也称为蠕动速度”本文简称为 爬行速度”⑥ 零点信号-------本文简称为“Z 相信号”。
（零点信号就是 Z 向信号，当编码器安装固定后， 就是固定位置（对于电机一转之内的位置而言）⑦ 近点DOG ON 后的移动量------本文简称为“ T 行程” ⑧ 减速停止点 -- 本文简称为“A 点” 1.1原点返回”的动作顺序① 原点返回”启动,以高速”运行；② 碰上DOG=ON,从 高速”降低到爬行速度”;a^pocl ：0N OFF -Lmr^Lr ----------------------------------③当DOG从ON---OFF，从爬行速度”减速停止，速度降为零。
又从零速”上升到爬行速度”，当检测到第1个“Z相信号”时，该“Z相信号”位置就是原点”。
同时该轴停止在原点位置上。
（从减速停止点A”到“Z相）信号”点是定位过程，所以能够精确定位）1.2原点返回”不能正常执行的原因（1）从原点返回启动位置"到减速停止点A"这一区间内如果没有经过Z相信号"点一次，（Z相通过信号M2406+20N）,系统会产生报警（ZCT ）并减速停止。
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案对于《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》的学习，在课后应该做一些练习题加以巩固。
一下是给大家的《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案，希望对你有帮助。
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Uk的大小并非仅取决于*速度定Ug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。
运动控制试题及答案
运动控制试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 在运动控制中，下列哪个不是位移传感器的类型？A. 光电编码器B. 超声波传感器C. 霍尔传感器D. 温度传感器答案：D2. 运动控制系统中，PID控制器的“P”代表什么？A. 比例B. 积分C. 微分D. 比例-积分答案：A3. 伺服电机的控制方式中，哪种方式可以实现精确的位置控制？A. 开环控制B. 闭环控制C. 半闭环控制D. 无反馈控制答案：B4. 以下哪种传动方式不属于直线运动控制？A. 滚珠丝杠B. 皮带传动C. 齿轮传动D. 直线电机答案：C5. 在运动控制中，下列哪个参数不是伺服驱动器的指标？A. 电流B. 电压C. 功率D. 频率答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 下列哪些因素会影响伺服电机的性能？A. 电机的额定功率B. 控制器的响应速度C. 编码器的分辨率D. 电源的电压稳定性答案：ABCD2. 在运动控制系统中，以下哪些属于闭环控制的优点？A. 精度高B. 响应快C. 抗干扰能力强D. 系统结构简单答案：ABC3. 伺服电机的驱动器可以提供哪些控制信号？A. 脉冲信号B. 模拟电压信号C. 模拟电流信号D. 通信信号答案：ABCD4. 以下哪些是运动控制中常用的传感器？A. 光电编码器B. 霍尔传感器C. 超声波传感器D. 温度传感器答案：ABC5. 伺服电机在运动控制中可以实现哪些功能？A. 速度控制B. 位置控制C. 加速度控制D. 力矩控制答案：ABCD三、判断题（每题2分，共10分）1. 伺服电机的转速与负载无关。
（错误）2. 伺服电机的精度比步进电机高。
（正确）3. 运动控制中的开环系统不需要反馈信号。
（正确）4. PID控制器中的积分项可以消除稳态误差。
（正确）5. 伺服电机的编码器分辨率越高，其控制精度越低。
（错误）四、简答题（每题5分，共20分）1. 简述伺服电机与步进电机在运动控制中的主要区别。
运动控制系统课后答案(清华大学出版社)
所以
Δn N =
nmin s 150 × 0.02 = = 3.06r / min 1− s 1 − 0.02
因为
Δncl =
Δnop 1+ K
网
D=
nmax 1500 = = 11 nmin 150 − 15
s=
D Δn N 11× 15 × 100% = × 100% = 10% n N + D Δn N 1500 + 11× 15
co
m
速系统， ΔnN 值一定，如果对静差率要求越严，即要求 s 值越小时，系统能够允许的调速
所以
K=
Δnop Δncl
−1 =
100 − 1 = 31.7 3.06
1－6 某闭环调速系统的开环放大倍数为 15 时，额定负载下电动机的速降为 8r/min，如果 将开环放大倍数提高到 30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多 少倍？ 解 （1） 因为
w.
RId 128 = = 4.13r / min C （1+K） 1 + 30 e
co
m
③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。 （2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。 （3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化， 它不能得到反馈控制系统的抑制， 反而会增大被调量的误差。 反馈控制系统所能抑制的只是 被反馈环包围的前向通道上的扰动。 1—9 在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测 速发电机励磁各量发生变化时， 都会引起转速的变化， 问系统对上述各量有无调节能力？为 什么？ 答：当电网电压发生变化时，系统对其有调节能力。因为电网电压是系统的给定反馈控制系 统完全服从给定。 负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对其有调节能力。因为他们的变化最 终会影响到转速，都会被测速装置检测出来。再通过反馈控制作用，减小它们对稳态转速的 影响。 测速发电机励磁各量发生变化时， 它不能得到反馈控制系统的抑制， 反而会增大被调量 的误差。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。 有一 V—M 调速系统。电动机参数为： PN = 2.2kW ，U N = 220V ， I N = 12.5 A，
运动控制系统的概念
运动控制系统的概念
运动控制（Motion Control）是自动化技术中的部分内容，是指让系统中的可动部分以可控制的方式移动的系统或子系统。
运动控制系统包括运动控制器（Motion Controller）、驱动器（Driver）、电机（Motor），可以是没有反馈信号的开环控制，也可以带有反馈信号的闭环控制，闭环控制也分为全闭环和半闭环控制。
控制器是可以产生控制目标（理想的输出或运动曲线），或是闭环控制系统中需要根据反馈信号运算调整执行速度和位置的器件。
驱动器是可以将控制器的控制信号转换为提供给电机能量的器件。
电机是实际使物体移动的装置，是运动控制的执行端。
执行端还包含编码器、减速机、导轨丝杆等机械装置。
分类
1、开环控制系统
控制器传输信号给驱动器，驱动器驱动电机运动，驱动器和控制器都无法知道电机是否达到预期的动作，典型的步进电机和风扇控制系统，是属于开环控制。
2、半闭环控制系统
对控制要求更准确的系统，在电机侧增加测量器件（如旋转编码器)，反馈信号进入驱动器和控制器中，让驱动器或控制器根据反馈调整电机的动作，使实际与命令的误差降到最小，如普通伺服电机控制系统。
3、全闭环控制系统
需要比半闭环更精准的运动系统，在执行端增加直线编码器，直接测量运动的实际位置，使执行更加准确，如直线电机控制系统。
运动控制系统_课后习题答案
运动控制系统 课后习题答案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2.04rpm2.3 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 minD 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 rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=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)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)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*8.8uU 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。
运动控制系统思考题和课后习题答案
运动控制系统思考题和课后习题答案电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？请问：调压变频，强磁变频，转子电路串成电阻变频，变频变频。
特点略。
2-2详述直流pwm变换器电路的基本结构。
答：直流pwm变换器基本结构如图，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，来调节直流pwm变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3直流pwm变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4为什么直流pwm变换器-电动机系统比v-m系统能赢得更好的动态性能？请问：直流pwm变换器和晶闸管整流装置均可看做就是一阶惯性环节。
其中直流pwm变换器的时间常数ts等同于其igbt掌控脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数ts通常挑其最小失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc通常为khz级，而f通常为工频（50或60hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不能少于20，故直流pwm变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更大，从而积极响应更慢，动态性能更好。
2=5在直流脉阔变频系统中，当电动机暂停一动时，电枢两端与否除了电压？电路中与否除了电流？为什么？请问：电枢两端除了电压，因为在直流脉阔变频系统中，电动机电枢两端电压仅依赖于直流pwm变换器的输入。
电枢电路中除了电流，因为电枢电压和电枢电阻的存有。
2-6直流pwm变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7直流pwm变换器的控制器频率与否越高越不好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
运动控制系统试题及答案
运动控制系统试题及答案运动控制系统这本书内容主要包括直流调速、交流调速和随动系统三局部。
以下是由关于运动控制系统试题的内容，希望大家喜欢!一、选择填空：(每空2分、共20分)1、一个调速系统的调速范围，是指在时还能满足所需静差率的转速可调范围。
答案：( 1 )1)最低速; 2)最高速;3)平均速; 4)不能确定;2、闭环调速系统可以获得比开环调速系统的稳态特性。
答案：( 2 )1)硬得不多; 2)硬得多;3)软得多; 4)软得不多;3、无静差调速系统的最高转速nmax，最高给定电压U*nmax其速度反应系数为。
答案：( 2 )1)nmax/U*nmax 2)U*nmax/nmax3)nmax×U*nmax 4)不确定4、反并联无环流配合控制的条件是答案：( 4 )1)α+β=240o 2)α+β=300o3)α+β=360o 4)α+β=180o5、无环流逻辑环节切换到正组晶闸管工作时，。
答案：( 4 ) 1)正、反组同时封锁; 2)封锁正组开放反组;3)正、反组同时开放; 4)封锁反组开放正组;6、在理想情况下电压型逆变器直流环节采用大电容滤波，它是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压波形是。
答案：( 3 ) 1)锯齿波;2)正弦波3)矩形波; 4)不能确定;7、在理想情况下电流型逆变器直流环节采用电感滤波，它是一个相当于一个恒流源，输出交流电流波形是。
答案：( 1 ) 1)矩形波; 2)正弦波3)锯齿波; 4)不能确定;8、SPWM变频器中，如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做方式。
答：( 3)1)多极性控制; 2)双极性控制;3)单极性控制; 4)没用定义9、调速系统的动态性能就是控制的能力。
答案：( 2 ) 1)磁场;2)转矩;3)转速; 4)转差率;10、矢量控制系统是控制系统。
答案：( 2 )1)静止坐标; 2)旋转坐标;3)极坐标; 4)不能确定;二、什么是有静差闭环调速系统?怎样减少静差?什么是无静差闭环调速系统?怎样实现?(12分)答：系统在稳态时，需要一定的速度偏差来维持的速度控制系统为有静差调速系统。
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（）。
《运动控制技术及应用》课程标准
《运动控制技术及应用》课程标准《运动控制技术及应用》课程标准参考内容1. 课程目标：使学生了解运动控制技术的基本原理和应用，培养学生分析和解决运动控制问题的能力，为学生将来从事相关行业的工作打下坚实基础。
2. 课程大纲：(1) 运动控制技术概述：介绍运动控制技术的定义、分类和发展历程。
(2) 运动控制系统组成：介绍运动控制系统的组成和作用，包括传感器、执行器、控制器等。
(3) 运动控制系统建模与仿真：学习运动控制系统的建模方法和仿真技术，包括数学建模、传递函数、状态空间等。
(4) 运动控制系统的动力学分析：学习运动控制系统的动力学分析方法，包括二阶系统、PID控制器等。
(5) 运动控制系统的控制算法：学习运动控制系统常用的控制算法，包括比例控制、积分控制、微分控制等。
(6) 电机驱动技术：介绍电机驱动技术的原理和应用，包括直流电机驱动、交流电机驱动等。
(7) 运动控制系统的调试与优化：学习运动控制系统的调试与优化方法，包括参数调整、响应性能评估等。
(8) 实际应用案例分析：通过实际案例分析，探讨运动控制技术在工业自动化、机器人等领域的应用。
3. 教学方法：(1) 理论教学：通过讲授基本原理、概念和方法，帮助学生掌握运动控制技术的基础知识。
(2) 实验教学：通过实验操作，学生可以亲自实践运动控制系统的建模、仿真、调试和优化。
(3) 讨论与案例分析：通过讨论和分析实际案例，引发学生的思考和灵感，提高问题解决能力。
4. 教学要求：(1) 学生应熟悉数学、物理等基础知识，具备基本的电路理论和控制理论知识。
(2) 学生应具备一定的计算机操作和编程基础，能够运用相关软件进行仿真和调试。
(3) 学生应具备较强的分析和解决问题的能力，注重实践操作和实际应用。
5. 考核方式：(1) 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等。
(2) 实验报告：对实验过程、结果和分析进行书面报告。
(3) 期末考试：笔试形式，测试学生对运动控制技术的理论知识和应用能力。
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❖ 180º导通型
图 ❖ 120º导通型
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180º导通型和120º导通型逆变器的比较
项目
180º导通型
120º导通型
导通顺序
VT1-VT2-VT3-VT4- VT1-VT2-VT3-VT4-
VT5-VT6-
VT5-VT6-
每个开关管导通
180º
120º
触发移相
60º
60º
每次导通开关管数 换相
输出电压
3个
发生在同一桥臂的 上下两管中，易发 生直通现象
高
2个
发生在相邻两桥臂 的元件上，无直通 现象
❖ 用于轧机主传动、球磨 机、水泥回转窑等大容 量、低转速的调速系统
2、电压源型和电流源型逆变器
❖ 电压源型和电流源型逆变器在结构上有何区 别？
❖ 电压源型与电流源型逆变器在本质上有何区 别？
• 两种类型逆变器结构
a) 电压源逆变器
+
逆
Ud
Cd
变
器
-
b) 电流源逆变器
+
Ld
逆
Ud
Id
变
器
-
图6-15 电压源型和电流源型逆变器示意图
低
180º导通型和120º导通型逆变器的比较
项目 相电压
180º导通型
uA) =
1 2p
2 3uS
2
2p 3
13uS
2
4p 3
2 = 3 uS
120º导通型
uA0 =
1 2p
1 2
uS
2
3 4
p
1 = 6 uS
线电压
uAB =
3uA0 =
2 3uS
1 uAB = 3uA0 = 2uS
❖ 调制控制方式
为获得正弦波输出，就必须在每一组整流装置导通期间不 断改变其控制角。
•单相电路结构与输出电压波形
V F
50Hz~
+ Id
-V
R
负 载
u0
-
-+
Id
a) 电路结构
50Hz~
u0
正
正
组
组
通反通 反 t
组
组
通
通
b）方波型平均输出电压波形
•输出电压波形
=
p 2
=0
u0
=
p 2
A
B
C
O
D
快
输出波形 应用场合
电压波形为方波，电流 为近似正弦波
多台电机同步运行
电流波形为方波，电压 为近似正弦波
快速起制动和可逆运行 的单台电机
3、180º导通型和120º导通型逆变器
VT1 VT3 VT5
Ud
AR
L
2
Cd
B C
Ud
2
VT4 VT6 VT2
图6-17 三相桥式逆变器主电路
180º导通型和120º导通型逆变器的波形
❖ 普通交-直-交变频器与PWM交-直-交变 频器相比较，各有何特点？
❖ 交-交变频器有哪几种控制方式？
间接
恒压恒频 (CVCF)
变频 AC 器和 50Hz~
整流
中间直流环节
DC 逆变
变压变频 (VVVF)
AC
直接
交-直-交（间接）变压变频器
变频 器的
CVCF
VVVF
结构 AC
交－交变频
AC
区别 50Hz~
电压源与电流源型逆变器的区别
❖ 电流源型逆变器（Current Source Inverter-- CSI）， 直流环节采用大电感滤波， 直流电流波形比较平直，相 当于一个恒流源，输出交流 电流是矩形波或阶梯波，或 简称电流型逆变器。
❖ 电压源型逆变器（Voltage Source Inverter --VSI ）
（3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节 滤波器参数的影响，系统的动态性能也得以提高。
（4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因素较高，且不 受逆变输出电压大小的影响。
交-交变频器的控制方式
❖ 整半周控制方式
正、反两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变 的输出电压u0，u0的幅值决定于各组可控整流装置的控制角 ，u0的频率决定于正、反两组整流装置的切换频率。
PWM变压变频器的优点
（1）在主电路整流和逆变两个单元中，只有逆变单元可控， 通过它同时调节电压和频率，结构简单。
（2）输出电压波形虽是一系列的PWM波，但由于采用了恰当 的PWM控制技术，正弦基波的比重较大，影响电机运行的低 次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高了系统的调速 范围和稳态性能。
第十四讲
6.3 电力电子变压变频器的主要类型 6.4 变压变频调速系统中的脉宽调制(PWM)技术
*6.3 电力电子变压变频器的主要类型
本节内容提要
交-直-交和交-交变压变频器 电压源型和电流源型逆变器 180º导通型和120º导通型逆变器
1、交-直-交和交-交变压变频器
❖ 交-直-交变频器和交-交变频器有何区 别？
6.4 变压变频调速系统中的脉宽调 制(PWM)技术
本节提要
❖ 正弦波脉宽调制(SPWM)技术 ❖ 消除指定次数谐波的PWM(SHEPWM)控制技术 ❖ 电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术 ❖ 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术（或称磁链跟踪
控制技术）
6.4.1 正弦波脉宽调制(SPWM)技术
1. PWM调制原理
以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三 角波作为载波（Carrier wave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调 制波（Modulation wave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定 逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边 窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。
直流环节采用大电容滤波， 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，输出交流电压 是矩形波或阶梯波，有时简 称电压型逆变器。
电压源与电流源型逆变器的区别
电压源型
电流源型
无功能量的缓冲 电容器
电感器
能量的回馈 动态响应
实现回馈制动和四象限 运行很困难
慢
容易实现能量的回馈， 从而便于四象限运行
交-交（直接）变压变频器
恒压恒频
(CVCF)
普通 间接 AC
50Hz~
变频
器和
PWM
间接
恒压恒频 (CVCF)
变频
器ห้องสมุดไป่ตู้
AC 50Hz~
中间直流环节
整流
DC 逆变
普通交-直-交（间接）变压变频器
中间直流环节
DC
C
PWM 逆变器
变压变频 (VVVF)
AC
变压变频 (VVVF)
AC
调压调频
交-直-交PWM变压变频器
wt
E
F
图6-14 交-交变压变频器的单相正弦波输出电压波形
交-直-交变频器和交-交变频器的区别
间接变频器 ❖ 输入功率因数高 ❖ 谐波电流含量小 ❖ 最高输出频率可调
❖ 用于中小容量、中高转 速的调速系统
直接变频器
❖ 输入功率因数较低
❖ 谐波电流含量大
❖ 最高输出频率不超过电 网频率的1/3~1/2