运动控制系统思考题和课后习题答案

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从而导致当电流下降时 电感已放能完毕、电流已衰减至零而下一个相却尚未触发于

是形成电流断续。

2-4 看 P14 图简述 V-M 调速系统的最大失控时间。

14 答t1 时刻某一对晶闸管被触发导通触发延迟角为α1在 t2>t1 时刻控制电压发生变 化但此时晶闸管已导通故控制电压的变化对它已不起作用只有等到下一个自然

换向点 t3 时刻到来时控制电压才能将正在承受正电压的另一对晶闸管在触发延迟角α2

后导通。t3-t2 即为失控时间最大失控时间即为考虑 t2=t1 时的失控时间。

2-5 简述 V-M 调速系统存在的问题。

16 答整流器晶闸管的单向导电性导致的电动机的不可逆行性。 整流器晶闸管对过电压过

电流的敏感性导致的电动机的运行不可靠性。 整流器晶闸管基于对其门极的移相触发控制

的可控性导致的低功率因数性。

2-6 简述不可逆 PWM 变换器 无制动电流通路与有制动电流通路 各个工作状态下的导

通器件和 电流通路。17-18 2-7 调速时一般以电动机的额定转速作为最高转速。

2-8 调速范围和静差率合称调速系统的稳态性能指标 。 2-8 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可调范围 。

2-9 简述转速反馈控制的直流调速系统的静特性本质。 答在闭环系统中每增加或减

少一点负载就相应地提高或降低一点电枢电压 使电动机在新的机械特性下工作。

因此闭环系统的静特性本质上就是无数开环机械特性上各取 一个相应的工作点连接而成

的。

2-10 简述比例反馈控制的规律。 答比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制

系统 反馈控制系统的作用是抵抗前向通道的扰动服从给定 反馈系统的精度依

赖于给定和反馈检测的精度 。

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2-11 简述积分控制规律

答积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行实现无静差调速。 2-12 比例

调节器和积分调节器有何不同

答比例调节器的输出只取决于输入偏差的现状 而积分调节器的输出则包含了输入 偏差量的全部历史

2-13 简述比例积分控制规律。 答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 。

2-14 微机控制的调速系统有什么特点 答 信号离散化信息数字化 。 2-15 旋

转编码器分为哪几种各有什么特点 答绝对式编码器常用语检测转角信号若需要

转速信号应对转角微分。 增量式编码器可直接检测转速信号。

2-16 数字测速方法有哪些精度指标 答 分辨率测速误差率 。

2-17 采用旋转编码器的数字测速方法有MTM/T 。高低全

2-18 为什么积分需限幅 答若没有积分限幅积分项可能很大将产生较大的退饱和超

调。

2-19 简述带电流截止负反馈环节转速反馈调速系统机械特性的特点。

答电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 KpKsR导致当 Id=Idcr 时机

械 特性急剧下垂 比 较 电 压 Ucom 与 给 定 电 压 Un* 作 用 一 致 相 当 于 把

理 想 空 载 转 速 提 高 到 n0`=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(1+K))。

二、公式和特性

1. 整 流 电 压 平 均 值 Ud0=(m/π)Umsin(m/π)cosα Um/m_ 单 相 全 波 / 三 相

半 波 / 三 相 全 波 _√2U2/√2U2/√6U2/2/3/6

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2.V-M 调速系统机械特性方程n=(Ud0-IdR)/Ce

3.晶闸管整流器最大失控时间Tsmax=1/mf

4.调速范围定义式D=nmax/nmin

5.静差率定义式s=△n/n

6.闭环静特性与开环静特性 ncl=(Ud0cl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K)) nop=(Ud0op-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce

7.调速范围静差率和额定速降之间的关系式开环和闭环 D_=(nN/△n_)(s/(1-s))△

ncl= △nop/(1+K) 8.转速反馈控制直流调速系统的 K 定义式及表达式K=KpKsα/Ce 9.

临界开环放大倍数 Kcr=(Tm(Tl+Ts)+Ts^2)/(TlTs)

10.各种数字测速方法其分辨率和测速误差率表达式 nM=(60M1)/(ZTc) | QM=60/(ZTc) | δ

M=1/M1 | nT=(60f0)/(ZM2) | QT=(Zn^2)/(60f0-Zn) | δT=1/(M2-1) |

nMT=(60f0M1)/(ZM2)=nT?M1 | QMT=60/(ZTc)=QM | δMT=低速—>δT | 高速—>δM | 11.

连续式 PI 算式?u(t)=Kpe(t)+(1/τ)∫(0_t)e(t)dt 12.位置式 PI 算式

u(k)=Kpe(k)+(Tsam/τ)∑(i=0_k)e(i) 13.增量式 PI 算式△

u(k)=u(k)-u(k-1)=Kp(e(k)-e(k-1))+(Tsam/τ)e(k)

1.V-M 调速-系统原理图 2.无制动和有制动直流 PWM 变换器-电动机-电路原理图

3.转速负反馈直流调速系统-系统原理图 4.转速负反馈直流调速系统-静态结构图 5.

转速负反馈直流调速系统-动态结构图 6.带电流截止负反馈的闭环直流调速系统-静态结

构图 1.有制动电流通路的不可逆 PWM 变换器-直流电动机系统各工作状态下的电压和电

流波形 2.带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统-静特性

第3章

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三、思考题

3-1 在恒流起动过程中电枢电流能否达到最大值 Idm为什么

答不能。因为恒流升速过程中电流闭环调节的扰动是电动机的反电动势是一个线性

渐 增的斜坡扰动量而电流闭环采用的 PI 调节器对斜坡扰动无法消除静差故 Id 略低

于 Idm。

3-2 由于机械原因造成转轴堵死分析双闭环直流调速系统的工作状态。 未验证

答电动机堵转则转速恒为零在一定的给定下偏差电压相当大从而使 ASR 迅速达到饱 和又电动机转速由于转轴堵死无法提升故 ACR 无法退饱和因此系统处于 ASR 饱

和状态。

3-3 双闭环直流调速系统中给定电压 Un*不变增加转速负反馈系数 α系统稳定后转

速反馈 电压 Un 和实际转速 n 是增加、减小还是不变已验证 答转速反馈系数 α

增加则转速反馈电压 Un 增加给定电压 Un*则转速偏差电压减小 则 ASR 给定电压

Ui*减小则控制电压 Uc 减小则转速 n 减小转速 n 减小则转速反馈电压 Un 减小

直到转速偏差电压为零故稳态时转速反馈电压 Un 不变且实际转速 n 减小。

3-4 双闭环直流调速系统调试时遇到下列情况会出现什么现象未通过验证求姐 1

电流反馈极性接反。 2转速极性接反。

答 1由于电流环的正反馈作用电枢电流将持续上升转速上升飞快电动机飞车。

2由于转速环的正反馈作用ACR 无法退饱和电动机转速持续恒流上升。

3-5 某双闭环调速系统 ASR、 均采用 PI 调节器 ACR 调试中怎样才能做到 Uim*=6V 时

Idm=20A 如欲使 Un*=10V 时n=1000rpm应调什么参数

答 1调节电流反馈系数 β=0.3 2调节转速反馈系数 α=0.01。

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