《運動控制系統(tǒng)》(阮毅)課后題答案

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1、1.1直流電動機有哪幾種調(diào)速方式？各有那 些特點？ 答：a改變電樞回路電阻調(diào)速法 外加電阻 Radd的阻值越大，機械特性的斜率就越大， 相同轉(zhuǎn)矩下電動機的轉(zhuǎn)速越低 b減弱磁通 調(diào)速法減弱磁通只能在額定轉(zhuǎn)速以上的范 圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 c調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速法 調(diào)節(jié) 電樞電壓調(diào)速所得的人為機械特性與電動 機的固有機械特性平行，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性好， 能在基速以下實現(xiàn)平滑調(diào)速。 1.2為什么直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)比 相控整流器-電動機系統(tǒng)能夠獲得更好的動 態(tài)性能？ 答：a PWM變換器簡單來講調(diào)節(jié)的是脈沖 串的寬度，直流成分沒有受到破壞，也就是 說其最大值=峰值是不變的，變的是平均值； b相控整流，是

2、由交流整流得到的直流， 雖 然也是平均值在變，但是其最大值、峰值也 是隨著導通角的大小時刻在變，且導通角越 小波形的畸變越嚴重。 從而影響了電機的輸 出特性。 1.7靜差率s與調(diào)速范圍D有什么關(guān)系？靜 差率與機械特性硬度是一回事嗎？ 答：關(guān)系見書上公式 靜差率與機械特性硬度是不同的概念， 硬 度是指機械特性的斜率，一般說硬度大靜差 率也大；但同樣硬度的機械特性， 隨著起理 想空載轉(zhuǎn)速的降低，其靜差率會隨之增大。 1.11調(diào)速范圍和靜差率的定義是什么？為 神馬說“脫離了調(diào)速范圍。 要滿足給定的靜 差率也就容易的多了”？ 答：（1）生產(chǎn)機械要求電動機在額定負載的 情況下所需的最高轉(zhuǎn)速 N

3、max與最低轉(zhuǎn)速 Nmin之比稱為調(diào)速范圍；當系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn) 速下運行時，負載由理想空載增加到額定值 時轉(zhuǎn)速的變化率，稱為靜差率。 （2）s與D 是一對矛盾的指標，要求D越大，則所能達 到的調(diào)速精度越大，s越大。 2.1帶有比例放大器的轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)調(diào)速系 統(tǒng)（轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)）特點 a只有比 例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有 靜差的；b反饋控制系統(tǒng)的作用是抵抗擾動， 服從給定；c系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋 檢測的精度。 改變給定電壓會改變電動機轉(zhuǎn)速，因為反饋 控制系統(tǒng)完全服從給定作用。 如果給定電壓不變，調(diào)節(jié)測速反饋電壓的分 壓比或測速發(fā)電機的勵磁發(fā)生了變化 ，它不 能得到反

4、饋控制系統(tǒng)的抑制，反而會增大被 調(diào)量的誤差，因為反饋控制功能抑制的只是 被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動。 2.2為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差 的？ 答：在積分調(diào)速系統(tǒng)中， 當轉(zhuǎn)速偏差電壓等 于零時Uc并不是零，而是一個終止 Uf,如 果轉(zhuǎn)速偏差電壓不變話， 這是積分調(diào)節(jié)控制 不同于比例環(huán)節(jié)的特點。 正應(yīng)為如此，積分 環(huán)節(jié)可以使系統(tǒng)在無靜差的條件下保持恒 速運行，實現(xiàn)無靜差調(diào)速。 2.3在無靜差轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速 的穩(wěn)態(tài)精度是否還受給定電源和測速發(fā)電 機精度的影響？是說明理由。 答：閉環(huán)系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測 的精度，因此轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定精度還受給定電源 和測速發(fā)

5、電機精度的影響。 2.5 （1） 在轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng) 中，突減負載后又進入穩(wěn)定運行狀態(tài)， 此時 晶閘管整流裝置的輸出電壓 Ud較之負載變 化前減少了 （2） 在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負載后進入 穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速n不變，整流裝置的輸出電壓 Ud增減 （3） 在采用PI調(diào)節(jié)器的單環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng) 中，調(diào)節(jié)對象包含有積分環(huán)節(jié)，突加給定電 壓后PI調(diào)節(jié)器沒有飽和，系統(tǒng)達到穩(wěn)速前 被調(diào)量不會出現(xiàn)超調(diào)。 2.8雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試時，遇到下列情況 會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ （1） 電流反饋極性接反 （2） 轉(zhuǎn)速極性接反 （3） 啟動時ASR未達到飽和，轉(zhuǎn)速還處于 閉合狀態(tài) （4） 啟動時A

6、CR達到飽和，速度環(huán)開環(huán) 2.13是從下述5個方面來比較轉(zhuǎn)速，電流雙 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速單 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 （1）調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性：a單閉環(huán) 在系 統(tǒng)穩(wěn)時實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差 b雙閉環(huán)可實現(xiàn)轉(zhuǎn) 速無靜差和電流無靜差。 （2） 動態(tài)限流性能 a單閉環(huán) 只能在超過 臨屆電流Ider后，限制電流沖擊 b雙閉環(huán) 電流調(diào)節(jié)器通過電流反饋系統(tǒng)隨時調(diào)節(jié)控 制電流。 （3） 啟動的快速性 a單閉環(huán)快，不平穩(wěn)b 雙閉環(huán)快，平穩(wěn) （4） 抗負載擾動的性能 a單閉環(huán) 差b雙 閉環(huán)強 （5） 抗電源電壓波動的性能 第五章按轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制的基本思 想 1?在三相坐標系上的定子交流電

7、流 ， 通過三相-兩相變換可以等效成兩靜止坐標 系上的交流電流 和，再通過與轉(zhuǎn)子磁鏈 同步的旋轉(zhuǎn)變換，可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標 系上的直流電流 和，如上述所述，以 和為輸入的電動機模型就是等效的直流 電動機模型，見圖 5-8. 2. 異步電動機經(jīng)過坐標變換等效成直流電動 機后，就可以模仿直流電動機進行控制。即 先用控制器產(chǎn)生按轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標系中 的定子電流勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量給定值 和，經(jīng)過反旋轉(zhuǎn)變換 得到和，再 經(jīng)過2/3變換的到 ， 和，然后通過電 流閉環(huán)控制，輸出異步電動機調(diào)速所需的三 相定子電流。這樣，就得到矢量控制系統(tǒng)的 原理結(jié)構(gòu)圖，如圖 5-9。 3. 若忽略變頻器可能產(chǎn)生的滯后，再考慮到 2/3變換器與電機內(nèi)部的 3/2變換環(huán)節(jié)相抵 消，控制器后面的反旋轉(zhuǎn)變換器 與電機 內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié) 相抵消，則圖 5-9 中虛線框內(nèi)的部分可以用傳遞函數(shù)為 1的直 線代替，那么，矢量控制系統(tǒng)就相當于直流 調(diào)速系統(tǒng)了。圖 5-10為簡化后的等效直流 調(diào)速系統(tǒng)。