电力拖动自动控制系统—运动控制系统(一)期末试卷A卷答案.docx

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1、第1页(共5页)成绩1．（7分）转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器和电流调节器均为PI调节器，电动机带一半额定负载稳态运行在额定转速时，两个调节器的输入偏差电压分别为多少？输出各为多少？稳态时两个调节器的输出分别取决于哪些因素?答：转速调节器的输入（1分），转速调节器稳态输出（1分）,取决于负载大小(1分)电流调节器的输入（1分），稳态输出（1分）,取决于负载和转速给定.(2分)2．（5分）运动控制系统以各类电机为控制对象，用框图的形式描述运动控制系统基本组成部分如下图所示。请说明框图中(1)-(5)所代表的组成部分。（1）控制器（2）功率变换单元（3

2、）电动机（4）传感器（5）信号处理20～20学年秋季学期试卷(A)课程名：运动控制系统（一）课程号：学分：3应试人声明：我保证遵守《学生手册》中的《考场规则》，如有考试违纪、作弊行为，愿意接受《学生考试违纪、作弊行为界定及处分规定》的纪律处分。应试人应试人学号应试人所在院系题号一二三四五六七八九得分一．简答题（22%）：3．（6分）调速系统的稳态性能指标有哪两项？动态性能指标有哪两项？调速系统的主要扰动是哪两个？答：调速系统的稳态性能指标包括调速范围和静差率（2分），动态性能指标包括跟随性能和抗扰性能（2分）。调速系统的主要扰动包括负载扰动和电网电压波动（

3、2分）。4．（4分）PI调节器时域表达式可写成，采样周期为，写出离散化后采用位置式的差分方程第k拍输出u(k)，并说明如何对该调节器进行限幅。答：位置式差分方程（2分）。限幅时需要对输出和积分同时限幅。（2分）注：教师应使用计算机处理试题的文字、公式、图表等；学生应使用水笔或圆珠笔答题。第2页(共5页)在转速单闭环有静差系统中，突减负载重新稳定运行时转速降低，电枢电流减小，电枢电压下降（3分）。减载后转速上升，转速反馈上升，偏差减小，控制电压减小，整流装置输出电压下降，电枢电流下降，使转速下降，因为是有静差系统，最后转速略有上升，电枢电流减小，以便与负载平

4、衡。（2分）在转速单闭环无静差系统中，突减负载重新稳定后，转速不变，电枢电流减小，整流装置输出电压也下降（3）。无静差系统转速由给定决定，因而不变，减载后电枢电流减小，以便与负载平衡，整流装置输出电压会降低，以便电压平衡，产生更小的电枢电流。（2分）3.（共15分）PWM变换器供电的转速、电流双闭环直流调速系统拖动位能性负载稳定运行在给定转速，收到停车指令后进入制动状态，制动过程可分为四个阶段，按时间顺序，论述在不同的阶段内转速和电流的变化规律，分析不同阶段两个调节器的作用，并在下图中画出转速、电流的过渡过程曲线。答：起动过程可分四个阶段：1)正向电枢电流

5、衰减，此阶段电流快速下降到0，转速几乎没有变化，转速调节器由不饱和到饱和,电流调节器一般不饱和。电流调节器起跟随作用，使电流快速下降。（3分）2)反向电枢电流建立：电流反向增加到-Idm，转速几乎没有变化，转速调节器维持饱和，电流调节器起跟随作用，使反向电流快速建立。（3分）3）恒流制动：电流维持最大值不变，转速按线形规律下降，一直到停止。转速调节器一直处于饱和状态。为了克服反电势的扰动，电流略小于最大值。电流调节器不饱和，起限制最大电流的作用。（3分）3)转速调整阶段：转速超调，转速调节器退饱和，电流由反向最大值下降到负载值。转速调节器为主调节器，电流调

6、节器起跟随作用。（3分）二．分析及问答（51%）1．（共11分）桥式可逆PWM变换器-电动机系统具有电流容易连续、谐波少等优点。（1）在如图坐标系中画出桥式可逆PWM变换器供电的开环直流调速系统工作在一般电动状态下的瞬时电压、平均电压、瞬态电流、反电动势波形，其中变换器采用双极式控制，占空比ρ=0.7；（6分）（2）导出电机电枢电压平均值Ud与Us之间的关系，如何实现电机的正反转？说明如何实现电机的正反转；（2分）（3）写出直流桥式可逆PWM变换器的近似传递函数，说明它与相控整流器数学模型的本质区别。（3分）2．（共15分）在V-M开环直流调速系统、转速单

7、闭环有静差直流调速系统和转速单闭环无静差直流调速系统中，突减负载后又进入稳定运行时，三种系统的转速、电枢电流、整流装置输出的电压将如何变化，并简单说明原因。答：在V-M开环系统中，突减负载后又进入稳定运行时，电机转速上升，电枢电流降低，整流装置输出电压不变（3分）。因为是开环系统，整流装置输出电压受控制电压决定，控制电压不变，输出电压也不变，但减载后转速上升，电枢电流减小，以便与负载平衡。（2分）电机电枢电压平均值Ud=（2ρ-1）US（1分）当ρ大于1/2时，Ud〉0，电机两端平均电压为正，电机正转，当ρ小于1/2时，Ud〈0，电机两端平均电压为负，电机

8、反转。（1分）（2分），与相控整流器的本质区别是时间常数更小。（1