电机和功率控制解决方案
借助ADI 公司业界领先的转换器、放大器和处理器技术，电机控制和逆变器客户能够设计出精度更高、更加节能、通信能力更强的产品。此外，ADI 公司丰富多样的模拟和处理器产品支持核心信号链，可加快产品上市时间，提高能效和工厂自动化集成度，降低维护成本。
ADI 公司的收发器和Blackfin ?处理器所提供的通信技术可将工厂自动化提升到更高层次。ADI MEMS 技术支持振动检测和定位控制，有助于实现更准确的预见性维护，降低运营成本。
ADI 公司的电源管理产品支持以更高的能效和控制水平实现所有这些功能。
电机和功率控制解决方案
目录
反馈和检测 ...............................2隔离 ...........................................5过程解决方案 ..........................6通信和系统集成 ......................7电源和支持功能 .......................8演示与参考设计 .....................11资源与工具.............................
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利用ADI 公司的RDC 优化速度/分辨率与负载位置的关系
许多电机控制系统以可变的轴转速工作。为提供最精确的位置信息，要求系统具有灵活可变的分辨率。AD2S1210正是这样一种能够即时改变分辨率的旋变数字转换器。这款转换器是一款集成解决方案，包括一个具有可编程频率的激励振荡器、可编程阈值电平、非常宽的模拟输入范围以及指示故障确切性质的信息。AD2S1210提供以更少的外部元件与旋转变压器接口所需的高级功能。AD2S1210 特性
? 可变分辨率：10位至16位? 精度：2.5弧分 (16位分辨率)
? 最大跟踪速率：3125 rps (10位分辨率)? 可编程故障检测阈值? 可编程激励频率
利用ADI 公司的同步采样ADC 实现精密位置检测
电机控制伺服驱动器应用广泛，精密机器人、CNC(计算机数控)加工和工厂自动化就是其中的几例。这些系统集成轴位置反馈功能，以便精确检测位置，确保系统操作准确。此反馈功能由具备不同输出特性的各种编码器提供。
AD7262/AD7264集成有PGA 和双通道同步采样差分输入ADC ，能够与各种编码器直接接口，不同的设计都可以采用同一种器件，从而减少不同位置反馈平台的硬件变更，并提高软件重用率，最终缩短开发周期。
AD7262/AD7264内置4个比较器以与极点传感器接口，同时具有内部ADC 失调、系统失调和增益校准功能，以确保ADC 最终结果的准确性。这种单芯片解决方案在一个封装中集成了与位置传感器成功接口所需的全部功能，物料(BOM)成本和PCB 板复杂性得以降低，而性能则达到同类最高水平。
特性
? 14位、1 MSPS 、双通道同步采样ADC ? 可编程增益放大器，具有14个不同的增益级? 高模拟输入阻抗，无需ADC 驱动电路
? 4个片内比较器
反馈和检测
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电机和功率控制解决方案
ADI公司的MEMS传感器技术在振动检测应用中提供高精度和高带宽，
以支持预见性维护
为确保制造设备能以最高效率和吞吐量持续工作，需要对电机或涡轮机性能进行有效监控，使维修停工时间减至最短。
ADI公司的ADIS16220和ADIS16223 i Sensor?数字振动传感器及ADXL001 MEMS加速度计提供业界最宽的带宽，允许精密监控电机的自然频率，从而在第一时间检测出维护相关问题。
MEMS传感器的小尺寸和嵌入式特性，如ADIS16220的可编程捕捉缓冲器等，使得它能被安装在更靠近振动源的地方，并能更准确地采集数据。
特性
?高性能单轴模拟加速度计
?±70 g i Sensor宽带范围 (ADXL001另提供±250 g和±500 g范围)
?22 kHz谐振频率结构
?高线性度：满量程的0.2%
?低噪声：4 mg/Hz
精密电流检测支持直流电机扭矩测量
直流电机执行着各种各样的关键功能，从支持汽车的电动助力转向，到促进睡眠呼吸机的空气流动以帮助人们睡得更舒服。电机电流检测对于确定扭矩和提供闭环控制至关重要。ADI公司的AD8207等电流传感器能够在PWM信号存在的情况下监控电机相位电流，提供一种简单的全集成式电流检测解决方案。
由于存在快速切换的PWM信号，分立器件系统极难精确测量分流电阻中的电机电流。AD8207则具备宽输入电压范围、出色的交流共模抑制性能、同类最佳的失调漂移（最大值小于1 μV/°C）、双向工作特性和高压瞬态保护功能，能够精确测量瞬时电流。通过直接在电机相位上监控电流，可以方便地获得对地短路等诊断信息，从而实现更加鲁棒的电机控制解决方案。
特性
?失调漂移典型值< 500 nV/°C
?能够抑制–4 V至+65 V的输入PWM共模电压
??25 V至+75 V容许输入电压
?共模抑制比：80 dB (DC至100 kHz)
?缓冲输出可驱动任何标准ADC
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利用ADI 公司的AD7656-1对风轮机中的高速控制环路进行数字化，以满足苛刻的电网控制要求
由于各种各样的原因，电网经常遭受电压骤降或中断的困扰。针对此类事件，当与电网相连的风轮机输出发生压降时，一些风轮机技术的应对措施是自动关停风轮机。这可能是关停整个风力发电场，关停事件以及随后的重新上网会对电网稳定性产生重大影响。
ADI 公司的AD7656-1同步采样ADC 是UPS 设计的理想之选，适合于监控变压器信号电平，从而保持风轮机与电网连接电压的稳定性，使风轮机能够连续运转。
特性
? 6通道、250 kSPS 同步采样ADC ? 可选的16/14/12位ADC 产品? 双极性输入范围：±10 V 、±5 V ? 并行、串行和菊花链接口模式
精密放大器提供精密电平转换和低端电流检测应用所需的高精度和低漂移特性
在高效率、集成式电机控制应用中，精确的低端电流检测对于系统整体性能至关重要。为了准确检测这种电流，需要低噪声、低失调电压、低输入偏置电流和温度漂移极低的运算放大器。精密放大器也可以用于对测得的电流执行精确电平转换，以便能与低电压、单电源模数转换器正确接口。
ADI 公司拥有种类广泛、尺寸各异的精密运算放大器，电机控制系统中的几乎所有应用都能找到合适的产品。这些运算放大器提供了宽温度范围(–40°C 至125°C)内的性能规格最小值和最大值，系统设计人员可以放心地计算误差预算。除了精密失调、噪声和漂移这些特性外，运算放大器OP2177和OP4177还能在±2.5 V 至36 V 的宽电源电压范围工作。它们还具有宽输入和输出动态范围，能够非常灵活地应用于电机控制系统的检测、电平转换和滤波操作。
特性
? 输入电压噪声：8.5 nV/√Hz ? 最大输入失调电压：60 μV
应用
? 涡轮机内的发电和功率控制器? 叶片间距控制
? 更新/升级涡轮机内的UPS 或外部UPS
? 最大失调漂移：0.7 μV/°C ? 最大输入偏置电流：2 nA
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电机和功率控制解决方案
在电流和电压检测环路中集成隔离功能
一般而言，电流监控器件必须能够耐受相对于各相和控制电路的高电压。 UL 、CSA 和VDE 规定的安全标准要求电机具备高达3.75 kV rms 的增强隔离性能。AD7400A 和AD7401A 是二阶Σ-Δ调制器，能将模拟输入信号转换为高速1位数据流，其片内数字隔离采用ADI 公司的iCoupler ?技术。利用这些器件，电机控制客户可以设计出符合增强隔离要求的精密且鲁棒的电路板。AD7400A 和AD7401A 也可以用于监控电压，或者用作隔离放大器，配合三阶有源滤波器工作。
特性? 16位无失码
? 16位时INL 典型值为±2 LSB
? 符合CSA 、UL 、VDE 3.75 kV rms 电机增强隔离标准? 输入范围：±250 mV ；温度范围：–40°C 至+125°
C
ADI 公司的集成式隔离栅极驱动器将隔离电源和隔离栅极驱动器纳入一个封装中，提高系统可靠性和质量
在电机控制电路中，隔离和栅极驱动器缺一不可。诸如光耦合器式隔离栅极驱动器之类的解决方案需要单独的隔离电源，导致解决方案尺寸增加，并且设计时间延长。
ADuM5230和ADuM6132是业界首款在一个封装中提供独立且隔离的输出，以及用于栅极驱动的隔离电源的隔离栅极驱动器。这一集成特性消除了使用外部器件的必要性，系统成本和尺寸缩减达50%，并且可以通过简化设计提高系统的可靠性和质量。
特性
? 集成iso Power ?的隔离式高端电源? 高共模瞬变抗扰度：>25 kV/μs ? 16引脚宽体SOIC ? 安全和法规认证
隔离
应用
? 隔离电流监控? 隔离电压监控
利用单芯片实现USB 隔离
ADuM3160和ADuM4160均采用ADI 公司的专有i Coupler 技术，兼容USB 2.0，提供完全隔离的1.5 Mbps 和12 Mbps 数据速率，不仅能够降低系统成本、减小设计尺寸、缩短设计时间，而且满足最苛刻的医疗和工业标准。欲了解更多信息，请访问：https://www.sodocs.net/doc/129131720.html,/zh/i Coupler_USB 。
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ADI DSP 处理器提供控制和信号处理功能，有助于实现更高的能效、无传感器矢量控制和高级通信
过去十年来，电机控制解决方案持续发展，性能、效率和通信水平不断提高，同时成本瓶颈不断被突破。随着Blackfin 和SHARC ?等处理器的出现，采用定点、浮点和混合信号数据形式的新技术已成为现实。
除Blackfin 和SHARC 外，ADI 公司还能根据系统需求提供其它适当的定点或浮点DSP 及控制处理解决方案。Blackfin 和SHARC 产品系列提供种类广泛的处理器解决方案，既适合简单的控制器，也适合要求高性能和低成本的高级矢量或无传感器系统。
特性
? 独特的处理器内核执行DSP 和控制功能，功耗实行动态控制? 增强型Harvard 架构提供可预测的控制器和系统精度? 丰富的外设集包括ePWM/GPIO 和通信接口
? 完整的代码兼容DSP 系列，成本最低不到5美元/片，处理速度最高达600 MHz
优化电机控制应用的环路响应时间
ADuC7128/ADuC7129通过片内1 MSPS 12位ADC 对直流电机电流进行精确而快速的监控。当电机电流变得过高时(原因可能是有物体卡住电机转臂等)，微控制器将迅速采取措施。
强大的41 MIPS ARM7内核可以解读ADC 的结果，从而大幅缩短调整或关断PWM 接口的时间，保护电机不被烧毁。
特性
? DDS ，例如旋变激励? 编码器输入
? 6通道PWM
，带附加H 桥模式? 126 kB 闪存其它精密微控制器
过程解决方案
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电机和功率控制解决方案
通过实时精准的通信满足最为苛刻的应用要求
Blackfin系列处理器是适应未来发展的处理器，可帮助客户加速产品上市，降低成本和功耗，同时简化设计流程。Blackfin处理器针对广泛的工业通信应用而设计，是业界性能最高的低功耗处理器。
标准控制器的解决方案创新正在推动本地和全球的系统级网络服务的进步，灵活可扩展的Blackfin处理器系列不仅支持真正的通信处理，而且能够满足驱动或系统控制器的应用特定要求。
特性
?独特的处理器内核执行DSP和控制功能，功耗实行动态控制
?C/C++兼容内核，采用RISC指令集
?大容量片内闪存
?USB/以太网和CAN
?专用IEEE 1588 MAC
ADI公司的信号和电源隔离收发器在分布式控制通信中提供安全和保护功能
在涉及到电机控制和逆变器的典型分布式工业控制通信系统中，附近的高压电源或者远程通信节点之间的接地回路可能会引起有害的电流浪涌。
ADI公司的ADM2582E和ADM2587E是业界集成度最高的信号和电源隔离RS-485/ RS-422收发器。这种隔离已集成到物理层设备中，有助于保护人员和设备免受损害。
特性
?2.5 kV rms集成信号和电源隔离
?500 kbps/16 Mbps RS-485/RS-422兼容收发器
?256节点，开路和短路故障保护接收器功能
?15 kV增强ESD保护
?短路和热关断保护
其它RS-485收发器
通信和系统集成
应用
?ADSP-BF5xx系列支持所有通用通信协议
?ADSP-BF51x系列支持高性能IEEE 1588 MAC层
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ADI公司的超低噪声LDO提高精密位置检测应用的精度
ADP150 LDO能够为ADC(如3通道、双路、同步采样ADC AD7266等)提供干净的模拟电源，从而提高检测应用的精度，例如精密机器人中的精密位置检测。
ADP150在10 kHz时的电源抑制性能为70 dB，可确保电源噪声得到充分抑制，使其不致于降低AD7266的性能。
特性
?PSRR性能：70 dB (10 kHz)
?初始输出电压精度：±1%
?超低噪声：9 μV rms，与V
OUT
无关
?5引脚TSOT封装
ADI公司的电源监控器保护电机控制处理器不受实际电源噪声影响
ADM6316是一款简单的电源监控器和复位发生器，当电机故障导致电力线上发生电源瞬变时，它能保护昂贵的FPGA和处理器不受影响。通过这些器件，系统设计人员还能灵活地实现手动系统复位功能。
特性
?26种复位阈值选项：2.5 V至5 V，以100 mV递增
?4种复位超时选项：1 ms、20 ms、140 ms、1120 ms (最小值)
?4种看门狗超时选项：6.3 ms、102 ms、1600 ms、25.6 s (典型值)
ADI开关电源技术延长小型光伏逆变器应用中的备用电池寿命
太阳能路灯等光伏应用在静态待机条件下使用备用电池为控制电子设备供电，电源效率是决定电池寿命的关键因素。
DC-DC降压调节器ADP2301有利于实现基于开关技术的最佳电源设计。在电池供电的待机条件下，调节器自动进入PFM(脉冲频率调制)工作模式，使轻负载损耗降至最低。
备用电源环路效率的优化将直接转化为电池寿命的延长，时间可达数天(基于1.8 V 电源转换)。
特性
?峰值效率：90%
?最大负载电流：1.2 A
?输入电压范围：3 V至20 V
有关ADI公司电源管理解决方案的更多信息，请访问：https://www.sodocs.net/doc/129131720.html,/zh/power
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电源和支持功能8 |电机和功率控制解决方案
利用ADI 公司的DAC 精确定位开环电机
从精密切削、机器人控制、激光定位到CNC 加工的各种终端应用无不需要精密而稳定的电机控制。为了确保这些系统操作精准，要求电枢的定位精度达到微米级或纳米级。AD5764R 产品系列能够保证精密而稳定的操作。
AD5764R 是一款多通道16位DAC ，并集成一个精密基准电压源。其线性度为1 LSB ，提供同类最佳的温度和时间漂移特性，完全具备高端开环系统所需的性能。片内还包括用户可编程的系统校准功能，允许在终端应用中快捷轻松地进行校准。
特性
? 16位分辨率和精度? 标称输出范围：±10 V ? 集成精密基准电压源
? 系统校准允许用户对增益和失调进行编程
高性能基准电压源提供最高精度和最低漂移
14位至24位分辨率的精密数据转换器配合外部基准电压源使用时性能最佳。外部基准电压源可提供最高的初始精度及最低的温度和时间(老化)漂移。比率应用对基准电压源的要求不那么严格，ADC 或DAC 内部的基准电压源足以满足需要。但是，当需要超高分辨率和直流精度时，低频(1/f)噪声对于实现稳定且精确的测量同样非常重要。
此外，当多个ADC 和DAC 需要采用同一电压工作时，使用外部基准电压源最佳，因为它除了具备源电流和吸电流能力外，还能提供更高的驱动能力。
下表列出了一些高性能基准电压源，其中涉及多种价位和性能水平，能够满足
测量和控制应用极为严格的要求。
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反馈和检
测
隔
离
处理解决方案/通信和系统集
成
更多产品请访问：w w w .a n a l o g .c o m /z h /m o t o r c o n t r o l 。
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电机和功率控制解决方案
ADI 公司已开发出一组对应完整信号链技术的演示平台，并配套提供Mathworks MATLAB ?等高级软件工具或ADI 公司自有的开发工具，如VisualDSP++?开发和调试环境。这将有助于用户全面了解电机控制系统的工作原理。
演示平台包括本手册所介绍的各种不同技术，并展现了这些技术如何能满足典型电机控制系统的关键需求。
V O L T A G E A N D 下面是其中一款平台所包括的丰富多样的产品特性：
? 1 kW 功率逆变器/级(IGBT — IPM)? 高压电源与DSP 和传感器电路隔离? 针对编码器或旋转变压器的反馈接口? PC 接口
? 与MATLAB 或VisualDSP++相联系的成套评估软件
有关硬件的更多信息
? ADSP-BF506 EZ-KIT Lite ?，用于在实时电机控制系统中评估软件和硬件能力? ADuM130x 和ADuM140x ，用于栅极驱动器和接口的本地
隔离
? AD7401和霍尔效应传感器，用于隔离电流和电压测量? 旋变数字接口：AD2S1210及通过AD8664提供的激励? 本地电源ADP3330和ADP3630
? AD866x/ADM63x 和ADM248x 等系列支持的其它特性和应用接口欲了解更多信息，请联系当地的ADI 公司代表或访问https://www.sodocs.net/doc/129131720.html,/zh/motorcontrol 。
演示与参考设计
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Analog Devices, Inc.Worldwide Headquarters One Technology Way
P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106 U.S.A.Tel: (1 781) 329 4700Fax: (1 781) 461 3113Analog Devices Korea 6F Hibrand Living Tower
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无论是针对低端电机控制、伺服和机器人技术，还是针对UPS 和高级电源设计，ADI 公司都能提供齐全的产品系列以优化系统级和应用导向设计。
作为少数几家具备完整模拟和数字信号处理技术的公司之一，我们有能力应对信号链实施中的各种设计挑战。增强的性能和系统集成度有助于实现创新设计拓扑结构，从而增加客户系统的价值，并使之与众不同。
现在我们可以用一个专用的网络资源来更方便地设计和部署这些系统，这个网络资源着重展示了我们的系统级专业技术、产品推荐、新闻、文章以及更多内容。欲全面了解新网站，请访问： https://www.sodocs.net/doc/129131720.html,/zh/motorcontrol
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ADI 公司的实验室电路(Circuits from the Lab?)是一种全新的设计支持资源，它针对许多常见应用，为设计工程师提供经过测试的电路解决方案。实验室电路至少使用两个配套器件，如ADC 和放大器等，以提供针对目标应用进行优化的电路。每种电路都在实验室构建完成并经过测试，很容易整合到设计中，从而可降低设计风险，加快产品上市。
每个实验室电路都附有电路笔记文档，描述电路功能、优势、实施细节以及常见变化。欲浏览适用于电机控制设计的电路笔记，请访问：https://www.sodocs.net/doc/129131720.html,/zh/circuits 。
资源与工具
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B08704-.5-6/10
泵功率与配置电机功率的关系
泵轴功率和电机配置功率之间的关系 M 是设讣点上原动机传给泵的功率，在实际工作时，其工况点会变化， 因此原 动机传给泵的功率应有一定余量，另电机输出功率因功率因数 关系，因此经验作法是电机配备功率大于泵轴功率。 轴功率余量: 0. 12-0. 55kw 0. 75~2. 2kw 3. 0-7. 5 kW 11 kW 以上 1.3-1. 5 倍 1.2-1. 4 倍 1. 15-1.25 倍 1. 1-1. 15 倍 并根据国家标准Y 系列电机功率规格选配。 根据API610标准电动机的额定功率，至少应等于下面给出的额定条件 下功率 的白分数。 电机铭牌额定功率泵额定功率的白分数 W22kW 125% 22-55kW115% >55kW110% 在选取电机功率应根据IS05199加上一安全余量。按IS05199的安 全余量. 3.2 7.5 0.81 1. 1 1. 1 1.5 1.7 2.2 4.3 5.5 6. 1
9. 111 12.815 15. 918 1922 2630 32.5 37 40 45 49 55 68 75 81 90 100 110 所需泵轴功率至(kw) 选用电机输出功率(kw) 石油化工离心泵标准的选用 一、概述 离心泵具有性能范围大、流量均匀、结构简单、运转可幕和维修方便等优点，因此在工业生产中的应用最为广泛。除高压小流量时用往复泵，计量时用计量泵，介质含气时用旋涡泵或容积式泵，黏性介质用转子泵外，其余场合一般均选用离心泵。据统计，在石油、化工装置中，离心泵的使用量占泵总量的70 %?80 %。 离心泵按其结构可分为悬臂式、两端支撑式、立式悬吊式等。 注：离心泵按其有无轴封来分，可分为有密封泵和无密封泵(也称无泄漏泵)，无密封离心泵分为磁力驱动泵和屏蔽泵。本文只对有密封泵的标准作一剖析。 注：本表摘自API610第7版 二、常用标准说明
电机常用计算公式和说明
电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏 当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 极对数与扭矩的关系 n=60f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速：60×50/2=1500转/分在输出功率不变的情况下，电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭矩就越大。所以在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距。 异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s)，主要与频率和极数有关。 直流电机的转速与极数无关，他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。 扭矩公式 T=9550*P输出功率/N转速 导线电阻计算公式： 铜线的电阻率ρ＝0.0172， R＝ρ×L/S (L＝导线长度，单位：米，S＝导线截面，单位：m㎡) 磁通量的计算公式： B为磁感应强度,S为面积。已知高斯磁场定律为：Φ=BS 磁场强度的计算公式：H = N × I / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ/ (N × Ae)B=F/IL u磁导率 pi=3.14 B=uI/2R 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 感应电动势 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 磁通量变化率=磁通量变化量/时间磁通量变化量=变化后的磁通量-变化前的磁通量 2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)｛L:有效长度(m)｝ 3)Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em:感应电动势峰值｝ 4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝
自动控制原理试题库套和答案详细讲解
可编辑word,供参考版！ 一、填空（每空1分，共18分） 1．自动控制系统的数学模型有 、 、 、 共4种。 2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 。 离散控制系统稳定的充分必要条件是 。 3．某统控制系统的微分方程为： dt t dc ) (+0.5C(t)=2r(t)。则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。 4．某单位反馈系统G(s)= ) 402.0)(21.0() 5(1002 +++s s s s ，则该系统是 阶 型系统；其开环放大系数K= 。 5．已知自动控制系统L(ω)曲线为： 则该系统开环传递函数G(s)= ； ωC = 。 6．相位滞后校正装置又称为 调节器，其校正作用是 。 7．采样器的作用是 ，某离散控制系统 ) ()1() 1()(10210T T e Z Z e Z G -----= （单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。 二. 1. 求：) () (S R S C （10分） R(s)
2.求图示系统输出C（Z）的表达式。（4分） 四．反馈校正系统如图所示（12分） 求：（1）K f=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss. （2）若使系统ξ=0.707，k f应取何值？单位斜坡输入下e ss.=？ 可编辑word,供参考版！
五.已知某系统L（ω）曲线，（12分） （1）写出系统开环传递函数G（s） （2）求其相位裕度γ （3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax=? 六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。P为开环右极点个数。г为积分环节个数。判别系统闭环后的稳定性。 （1）（2）（3）
自动控制原理试题与答案解析
自动控制原理试题与答 案解析 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
课程名称: 自动控制理论 （A/B 卷 闭卷） 一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为 G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω ， 阻尼比=ξ ， 该系统的特征方程为 ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为 。 6、根轨迹起始于 极点 ，终止于 零点或无穷远 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ， 其相应的传递函数为 ，由于积分环节的引入，可以改善系统的 性能。
二、选择题（每题 2 分，共20分） 1、采用负反馈形式连接后，则 ( ) A 、一定能使闭环系统稳定； B 、系统动态性能一定会提高； C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。 A 、增加开环极点； B 、在积分环节外加单位负反馈； C 、增加开环零点； D 、引入串联超前校正装置。 3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。 4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( ) A 、 型别2 泵轴功率和电机配置功率之间的关系 额定功率即铭牌功率，也是电动机的轴输出功率，也是负荷计算所采纳的数据。Pe=1.732*0.38*Ie*额定功率因数*电动机效率。因此，电动机额定电流Ie=Pe/(1.732*0.38*额定功率因数*电动机效率）电动机的输入功率P1=Pe/电动机效率。P1跟我们关系不大，一般不再换算此值。例如：一台YBF711-4小型电机的铭牌数据：额定功率250W，额定电压380V，额定电流0.85A，功率因数0.68，无效率数据。 如果不算效率，额定电流=0.25/(1.732*0.38*0.68)=0.56A，跟0.85A 不符。如果算效率：额定电流=0.85=0.25/(1.732*0.38*0.68*效率)。由此可以反算效率为：0.25/(1.732*0.38*0.68*0.85)=0.66。 水泵所需功率与电动机额定功率的关系。假设水泵的扬程为H （m)，流量为Q（L/s），那么很容易推算其实际需要的有效功率P3为：P3=H*Q*g(g=9.8,常数）（W）；因为水泵本身也存在效率，因此需要提供给水泵的实际功率P2=P3/水泵效率。P2算出来往往跟电机的额定功率不会正好相等，因此就选择一个大于(但接近)P2的一个电机功率Pe。比如P3=10KW，水泵效率为0.7，电机功率为0.9，那么P2=P3/0.7=14.3kw，可选择Pe=15KW或18.5KW的配套电机；电机的实际输入功率P1=15/0.9=16.7kw（或18.5/0.9=20.1KW)。 泵轴功率是设计点上原动机传给泵的功率，在实际工作时其工况点会变化，另电机输出功率因功率因数关系会有变化。因此，原动机传给泵的功率应有一定余量，经验作法是电机配备功率大于泵轴功率。轴功率余量见下表，并根据国家标准Y系列电机功率规格选配。 电机功率计算公式 选用的电机功率：N=（Q/3600）*P/（1000*η）*K 其中风量Q单位为m3/h，全压P单位为Pa，功率N单位为kW，η风机全压效率(按风机相关标准，全压效率不得低于0.7,实际估算效率可取小些,也可以取0.6,小风机取小值,大风机取大值)，K为电机容量系数,参见下表。 1、离心风机 2、轴流风机：1.05-1.1，小功率取大值，大功率取小值。 选用的电机功率N=（Q/3600）*P/（1000*η）*K 风机的功率P（KW）计算公式为P=Q*p/（3600*1000*η0* η1） Q—风量，m3/h； p—风机的全风压，Pa； η0—风机的内效率，一般取0.75~0.85，小风机取低值、大风机取 高值。 η1—机械效率： 1、风机与电机直联取1； 2、联轴器联接取0.95~0.98； 3、用三角皮带联接取0.9~0.95； 4、用平皮带传动取0.85。 如何计算电机的电流： I=（电机功率/电压）*c 功率单位为KW 电压单位：KV C：0.76（功率因数0.85和功率效率0.9乘积） 解释一下风机轴功率计算公式：N=QP/1000*3600*0.8*0.98 Q是流量，单位为m3/h，p是全风压，单位为Pa(N/m2)。 注意：功率的基本单位是W，在动力学中，W=N.m/s。 QP的单位为N.m/h=W*3600。 风机轴功率一般用kW表示。 1000是将W换算为kW。 3600将小时换算为秒。 上述计算获取的是风机本身的输出功率，风机轴功率是指风机的输入功率，也等于电机的输出功率。风机输出功率除以转换效率就是风机的轴功率。 0.8是风机内效率估计值。 0.98是机械效率估计值。 泵轴功率和电机配置功率之间的关系 功率是设计点上原动机传给泵的功率，在实际工作时，其工况点会变化，因此原动机传给泵的功率应有一定余量，另电机输出功率因功率因数 关系，因此经验作法是电机配备功率大于泵轴功率。轴功率余量: 0.12-0.55kw 1.3-1.5倍 0.75-2.2kw 1.2-1.4倍 3.0-7.5 kW 1.15-1.25倍 11 kW以上 1.1-1.15倍 并根据国家标准Y系列电机功率规格选配。 根据API610标准电动机的额定功率,至少应等于下面给出的额定条件 下功率的百分数。 电机铭牌额定功率泵额定功率的百分数 ≤22kW125% 22－55kW115% ＞55kW110% 在选取电机功率应根据ISO5199加上—安全余量。按ISO5199的安 全余量. 0.81 1.1 1.1 1.5 1.7 2.2 3.2 4 4.3 5.5 6.1 7.5 9.1 11 12.8 15 15.91 8.5 19 22 26 30 32.5 37 40 45 49 55 68 75 81 90 100 110 所需泵轴功率至(kw) 选用电机输出功率(kw) 石油化工离心泵标准的选用 一、概述 离心泵具有性能范围大、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等优点，因此在工业生产中的应用最为广泛。除高压小流量时用往复泵，计量时用计量泵，介质含气时用旋涡泵或容积式泵，黏性介质用转子泵外，其余场合一般均选用离心泵。据统计，在石油、化工装置中，离心泵的使用量占泵总量的70 ％～80 ％。 离心泵按其结构可分为悬臂式、两端支撑式、立式悬吊式等。 注：离心泵按其有无轴封来分，可分为有密封泵和无密封泵（也称无泄漏泵），无密封离心泵分为磁力驱动泵和屏蔽泵。本文只对有密封泵的标准作一剖析。 注：本表摘自API610第7版 二、常用标准说明 电机的耗电量的公式计 算 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 电机的耗电量以以下的公式计算：耗电度数=(根号3）X 电机线电压 X 电机电流 X 功率因数) X 用电小时数/1000 电机的额定功率是750W，采用星形接法，接在三相380伏的电源上，用变频器监测电流是1.1A；我又用钳形电流表进行测量，测得每相电流为1.1A，这就说明变频器和钳形电流表测得的电流是一致的。因为电机是星形接法，线电压是相电压的倍，线电流等于相电流，电机实际消耗的功率：380×× = 724 W，这样电机实际消耗的功率就接近于电机的额定功率。如果电机是三角形接法，线电压等于相电压，线电流是相电流的倍，电机实际消耗功率的计算是一样的。 这就说明：三相交流电机实际消耗的功率就等于线电压 × 线电流。 电机额定功率为450kW，功率因数为，电机效率为％，现运行中发现电流为40A，电压为6000V，那么怎么正确计算电机的各项功率以及电机有功及无功的损耗 高压电机一般为三相电机. 视在功率=×6000×40= 有功功率 =×6000×40×= 无功功率=(视在功率平方减有功功率平方开根二次方) 有功损耗=有功功率×%)=×= 无功损耗=无功功率×%)=×= 注明: 电机不运行于额定状况,效率及功率因数是有偏差的,上述数值只能为理论值,可能与实际会有点小偏差。 因为铭牌上所标的额定功率是电机能输出的机械功率，所以不等于电压和电流的乘积就象一个10KW的电动机，他能输出的机械功率是10KW，但它所消耗的电功率要大于10KW，三相电动机的功率计算公式：P=*U*I*cosΦ . 三相异步电动机功率因数 异步电动机的功率因数不是一个定数，它与制造的质量有关，还与负载率的大小有关。为了节约电能，国家强制要求电机产品提高功率因数，由原来的到提高到了现在的到，但负载率就是使用者掌握的，就不是统一的了。过去在电机电流计算中功率因数常常取，现在也常常是取。 2.实际功率和额定功率 三相异步电动机的功率计算公式就是*线电压*线电流*功率因数。那你的实际电压是395V，实际电流是140A，那么它的实际功率就是： *395*140*=81kw 如果是空载，功率因数还要小，功率也就还要少，消耗电能也就少。 一：关于液位控制的，有浮子，阀门，电动机，减速器，让画出结构图，再分析是什么类型的系统。。。。貌似经常见得题目。 知识点：系统建模，自动控制系统的概念及其基本要求，负反馈原理，系统分类 1. 对自控系统的要求 对自控系统的要求用语言叙述就是两句话： 要求输出等于给定输入所要求的期望输出值； 要求输出尽量不受扰动的影响。 恒量一个系统是否完成上述任务，把要求转化成三大性能指标来评价： 稳定——系统的工作基础； 快速、平稳——动态过程时间要短，振荡要轻。 准确——稳定精度要高，误差要小。 2、自动控制系统的概念及其基本要求 自动控制 在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象的被控量自动地按预先给定的规律去运行。 自动控制系统 指被控对象和控制装置的总体。这里控制装置是一个广义的名词，主要是指以控制器为核心的一系列附加装置的总和。共同构成控制系统，对被控对象的状态实行自动控制，有时又泛称为控制器或调节器。 自动控制系统?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?????????????校正元件执行元件放大元件比较元件测量元件给定元件控制装置（控制器）被控对象 3、负反馈原理 把被控量反送到系统的输入端与给定量进行比较，利用偏差引起控制器产生控制量，以减小或消除偏差。 实现自动控制的基本途径有二：开环和闭环。 实现自动控制的主要原则有三： 主反馈原则——按被控量偏差实行控制。 补偿原则——按给定或扰动实行硬调或补偿控制。 复合控制原则——闭环为主开环为辅的组合控制。 4、重点掌握线性与非线性系统的分类，特别对线性系统的定义、性质、 判别方法要准确理解。 线性系统??→?描述 ???? ? ???????????→????????? ????→???????????????状态空间法时域法状态方程变系数微分方程时变状态方程频率法根轨迹法时域法状态方程频率特性传递函数常系数微分方程定常分析法分析法 非线性系统? ?? ? ? ?????????→???→???→??????→?状态空间法相平面法 描述函数法本质线性化法 非本质状态方程非线性微分方程分析法 分析法分类描述 仿真题：图为液位控制系统的示意图，试说明其工作原理并绘制系统的方框图。 说明 液位控制系统是一典型的过程 控制系统。控制的任务是：在各种扰动的 作用下尽可能保持液面高度在期望的位置 上。故它属于恒值调节系统。现以水位控 制系统为例分析如下。 解 分析图可以看到：被控量为水位 高度h （而不是水流量Q 2或进水流量Q 1）； 受控对象为水箱；使水位发生变化的主要 图1-3 液位控制系统示意图 恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制 滑环电机无刷无环液阻起动器、磁控（磁饱和）软启动器、高低压电机液 阻起动器与液阻调速器 关键字：电机调速功率控制原理 引言： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出调速的实质和关键在于电磁转矩控制。然而，这种观点尚缺乏理论和实践的证明，值得商榷。 本文根据电机功率转换的普遍原理，提出并证明恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制，转速调节是功率控制的响应，其关键为如何通过电功率控制轴功率。 转矩控制仅适于恒功率调速，它只是电机调速的局部，而不是调速的普遍规律。变频调速所依据的是转矩控制，实际执行的却是功率控制，因此才没有影响到应用的正确性。 一、功率控制与转矩控制 根据机电能量转换原理，凡电动机都可划分为主磁极和电枢两个功能部分。主磁极的作用是建立主磁场，电枢则是与磁场相互作用将电磁功率转换为轴功率。 直流电动机的主磁极和电枢不仅结构鲜明，而且功能独立，无疑符合以上定义。而交流（异步）电动机通常以定子、转子划分构成，需加说明。 根据所述电枢定义，异步机的轴功率产生于转子，因此，异步机真正的电枢是转子。问题在于定子，一方面定子励磁产生主磁场，故定子是主磁极。另一方面，定子又通过电磁感应为电枢（转子）输送电磁功率，却不产生轴功率，因此定子又具有电枢的部分特征，这里我们把它称为伪电枢。定子的这种复合功能，是异步机区别于直流机的主要特征。 从电枢输出角度观察，电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为：ＰM＝ＭΩ (１) 输送机的电机功率怎么计算 本文由临沂瑞威自动化设备有限公司技术部总结发布： 输送机速度0.1m/s 输送重量16kg 链板重量也已知水平输送输送链拉力P=F*V，在水平中 F就是摩擦力f，而不是重力，要是数值向上的话就用重力。还有功率一定要选大于网带输送机使用功率 。1、定义计算方法：减速比=输入转速÷输出转速。2、通用计算方法：减速比=使用扭矩÷9550÷电机 功率×电机功率输入转数÷使用系数。3、齿轮系计算方法：减速比=从动齿轮齿数÷主动齿轮齿数（如 果是多级齿轮减速，那么将所有相啮合的一对齿轮组的从动轮齿数÷主动轮齿数，然后将得到的结果相 乘即可。4、皮带、链条及摩擦轮减速比计算方法：减速比=从动轮直径÷主动轮直径。 电动机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意 以下两点： ①如果电动机功率选得过小．就会出现"小马拉大车"现象，造成电动机长期过载．使其绝缘因发热而 损坏．甚至电动机被烧毁。 ②如果电动机功率选得过大．就会出现"大马拉小车"现象．其输出机械功率不能得到充分利用，功率 因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。 要正确选择电动机的功率，必须经过以下计算或比较： P=F*V /1000 (P=计算功率 KW， F=所需拉力 N，工作机线速度 M/S) 对于恒定负载连续工作方式，可按下式计算所需电动机的功率： P1(kw)：P=P/n1n2 式中 n1为生产机械的效率；n2为电动机的效率，即传动效率。 按上式求出的功率P1，不一定与产品功率相同。因此．所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得 电机功率计算公式 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 一，电机额定功率和实际功率的区别 是指在此数据下电机为最佳工作状态。 额定电压是固定的，允许偏差10%。 电机的实际功率和实际电流是随着所拖动负载的大小而不同； 拖动的负载大，则实际功率和实际电流大； 拖动的负载小，则实际功率和实际电流小。 实际功率和实际电流大于额定功率和额定电流，电机会过热烧毁； 实际功率和实际电流小于额定功率和额定电流，则造成材料浪费。 它们的关系是： 额定功率=额定电流IN*额定电压UN*根3*功率因数 实际功率=实际电流IN*实际电压UN*根3*功率因数 二，280KW水泵电机额定电流和启动电流的计算公式和相应规范出处 (1)280KW电机的电流与极数、功率因素有关一般公式是：电流＝((280KW/380V)0.8.5机的电流怎么算 答：⑴当电机为单相电机时由P=UIcosθ得：I=P/Ucosθ,其中P为电机的额定功率，U为额定电压，cosθ为功率因数； ⑵当电机为三相电机时由P=√3×UIcosθ得：I=P/(√3×Ucosθ),其中P为电机的额定功率，U为额定电压，cosθ为功率因数。 功率因数 在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号 cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。 (1) 最基本分析：拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。在这个例子中，功率因数是 (如果大部分设备的功率因数 小于时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。 (2) 基本分析：每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。 (3) 高级分析：在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。保尔金能使两个峰值重新接近在一起，从而提高系统运行效率。 对于功率因数改善 请假大家一个问题：以力士乐A10V泵为例，同时具有LS，PC和恒功率阀，我的问题是如何在试验台上调定恒功率阀的起调压力呢？恒功率阀的第二级弹簧需不需要调节？如何调节？ 游勇 这个比较复杂。A10V..DFLR的恒功率控制是用双弹簧来实现，一般在出厂时己调好，功率曲线不能改变。 所需工具较多： 1. 手动溢流阀安装在油泵出口作负载； 2. 流量计及压力表。 步骤如下： 1. 把X口及P口连接； 2. 手动溢流阀全开； 3. 油泵起动； 4. 手动溢流阀加压直至恒功率控制的起点压力； 5. 调整泵体上的恒功率阀，直至流量计显示流量开始发生变化； 6. 完成。 需要检测泵出口流量的变化来判断恒功率阀的调定压力是吧，但是另外一个问题是：流量变化多少才能认定恒功率阀的压力已经调定到指定值了呢？谢谢 补充一下第五步恒功率阀的调节方法。 1、将一级弹簧顺时针向里调节（感觉调到起调压力以上即可）。 2、将溢流阀调至起调压力向上一点。 3、回调一级弹簧至起调压力。 至此一级弹簧调节完毕（在此过程中流量应保持在最大流量） 4、将溢流阀压力向上调节，取出不同的几组P、Q数据（P应大于起调压力）做出P-Q曲线，调节二级弹簧使其尽量接近恒功率曲线。 调节过程较为繁琐，出厂时基本已调节好，若非出现故障一般不要调节。 需要检测泵出口流量的变化来判断恒功率阀的调定压力是吧，但是另外一个问题是：流量变化多少才能认定恒功率 ... 当压力上升到一级弹簧控制的起调压力后流量才会发生变化的。也就是说自下而上调节溢流阀当流量开始减小时的压力即为一级弹簧控制的起调压力！ |补充一下第五步恒功率阀的调节方法。 1、将一级弹簧顺时针向里调节（感觉调到起调压力以上即可）。 2、将 ... 通过观测流量的方式可以设定一级弹簧的调定值； 那么对于二级弹簧的调节，如果在试验台上取几点的话，这样耗费的时间是不是会很长？如何根据测的几组PQ数据来调节二级弹簧呢？魏兄能不能在详细描述一下呢？谢谢 根据电机功率配置元件 电机起动星三角，起动时间好整定； 容量开方乘以二，积数加四单位秒。 电机起动星三角，过载保护热元件； 整定电流相电流，容量乘八除以七。 根据电动机功率选择交流接触器、空开、过热继电器如何根据电机的功率，考虑电机的额定电压，电流配线，选用断路器，热继电器 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。 高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 一台三相电机，除知道其额定电压以外，还必须知道其额定功率及额定电流，比如：一台三相异步电机，7.5KW，4极（常用一般有2、4、6级，级数不一样，其额定电流也有区别），其额定电路约为15A 。 1、断路器：一般选用其额定电流1.5-2.5倍，常用DZ47-60 32A， 2、电线：根据电机的额定电流15A，选择合适载流量的电线，如果电机频繁启动，选相对粗一点的线，反之可以相对细一点，载流量有相关计算口决，这里我们选择4平方， 3、交流接触器，根据电机功率选择合适大小就行，1.5-2.5倍,一般其选型手册上有型号，这里我们选择正泰CJX2--2510，还得注意辅助触点的匹配，不要到时候买回来辅助触点不够用。 4、热继电器，其整定电流都是可以调整，一般调至电机额定电流1-1.2倍。 断路器继电器电机配线 电机如何配线？ （1）多台电机配导线：把电机的总功率相加乘以2是它们的总电流。 （2）在线路50米以内导线截面是：总电流除4.（再适当放一点余量） （3）线路长越过50米外导线截面：总电流除3.（再适当放一点途量） （4）120平方以上的大电缆的电流密度要更低一些， 断路器： （1）断路器选择：电机的额定电流乘以2.5倍，整定电流是电机的1.5倍就可以了,这样保证频繁启动,也保证短路动作灵敏。 热继电器？热继电器的整定值是电机额定电流是1.1倍。 交流接触器：交流接触器选择是电机流的2.5倍。这样可以保证长期频繁工作。 其他答案 根据电流来选择但一定要留有余量 看电机的铭牌，电流有好大，只有热继电器要选合适的，其它东西的电流大一倍就可以了。 主要取决与电动机的功率,也就是工作电流的大小,交流接触器的额定电流应该比电动机的启动电流要大些,空气开关应大于或等于接触器的额定电流,热继电器一般有调节范围,应该把电动机的工作电流包括在热继电器电流调整的范围内即可.电缆可根据电机电流的大小及长度进行选 择,15KW内近距离每平方毫米铜电缆可带3.5KW左右. 额定功率就是电动机铭牌上标注的的功率,计算公式是电流等于功率除以（1.732乘以电压乘以功率因数再乘以效率）功率因数一般选0.85，效率一般选取0.9. 电机： 电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。 电机在电路中是用字母M（旧标准用D）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。 电机功率计算公式： 电机功率算公式： 1、三相：P＝1.732×UI×cosφU是线电压，某相电流。 当电机电压是380伏时，可以用以下的公式计算： 电机功率=根号3*0。38*电流*0。8 将1千瓦代入上式，可以得到电流等于1.9A。 2、P=F×v÷60÷η 公式中P功率(kW)，F牵引力(kN)，v速度(m/min)，η传动机械的效率，一般0.8左右。 本例中如果取η=0.8,μ=0.1,k=1.25，则： P=F×v÷60÷η×k=0.1×400×60÷60÷0.8×1.25=62.5 kW 电机电流计算公式： 单相电机电流计算公式 I=P/(U*cosfi) 例如：单相电压U=0.22KV，cosfi=0.8则I=P/(0.22*0.8)=5.68P 三相电机电流计算公式 I=P/(1.732*U*cosfi) 例如：三相电压U=0.38KV，cosfi=0.8则 I=P/(1.732*0.38*0.8)=1.9P 根据经验220V:KW/6A、380V:KW/2A、660V:KW/1.2A、3000V:4KW/1A 功率包括电功率、机械功率。电功率又包括直流电功率、交流电功率和射频功率；交流功率又包括正弦电路功率和非正弦电路功率；机械功率又包括线位移功率和角位移功率，角位移功率常见于电机输出功率；电功率还可分为瞬时功率、平均功率（有功功率）、无功功率、视在功率。在电学中，不加特殊声明时，功率均指有功功率。在非正弦电路中，无功功率又可分为位移无功功率，畸变无功功率，两者的方和根称为广义无功功率。 功率可分为电功率，力的功率等。故计算公式也有所不同。 功率功率电功率计算公式：P=W/t=UI； 在纯电阻电路中，根据欧姆定律U=IR代入P=UI中还可以得到：P=I2R=(U2)/R 在动力学中：功率计算公式：1.P=W/t（平均功率）2.P=FV；P=Fvcosα（瞬时功率） 因为W=F（F力）×S（s位移）（功的定义式），所以求功率的公式也可推导出P=F·v：P=W/t=F*S/t=F*V（此公式适用于物体做匀速直线运动） 自动控制原理 一、简答题：（合计20分, 共4个小题，每题5分） 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面 说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲 线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？ 3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一 个开环极点对系统根轨迹走向的影响。 二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分, 共2个小题，每题10分） 1） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调 节时间s t 和峰值时间p t ； 2） 当()21(),()4sin3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。 四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。 1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分, 共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2o ，求： 1） 确定满足上述指标的最小K 值，计算该K 值下的相位裕量和幅值裕量； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。 （合计20分, 共2个小题，每题10分） (rad/s) 现在的挖掘机多为斜盘式变量双液压泵，所谓变量泵就是泵的排量可以改变，它是通过改变斜盘的摆角来改变柱塞的行程从而实现泵排出油液容积的变化。变量泵的优点是在调节范围之内，可以充分利用发动机的功率，达到高效节能的效果，但其结构和制造工艺复杂，成本高，安装调试比较复杂。按照变量方式可分为手动变量、电子油流变量、负压油流变量、压力补偿变量、恒压变量、液压变量等多种方式。现在的挖掘机多采用川崎交叉恒功率调节系统，多为反向流控制，功率控制，工作模式控制（电磁比例减压阀控制）这三种控制方式复合控制。 调节器代码对应的调节方式 调节器内部结构 各种控制都是通过调节伺服活塞来控制斜盘角度，达到调节液压泵流量的效果。大家知道在压强相等的情况下，受力面 积的受到的作用力就大。 调节器就是运用这一原理，通过控制伺服活塞的大小头与液压泵出油口的联通关闭来控制伺服活塞的行程。在伺服活塞大小头腔都有限位螺丝，所以通过调节限位螺丝可以调节伺服活塞最大或最小行程，达到调节液压泵的最大流量或 者最小流量的效果。 向内调整限制伺服活塞最大和最小行程及限制最大流量和最小流量 要谈谈反向流控制，就必须要弄明白反向流是如何产生的。在主控阀中有一条中心油道，当主控阀各阀芯处于中位时（及手柄无操作时）或者阀芯微动时（及手柄微操作时）液压泵的液压油通过中心油道到达主控阀底部溢流阀，经过底部溢流阀的增压产生方向流（注当发动机启动后无动作时液压回路是直通 油箱，液压系统无压力）。 所以方向流控制的功能是减少操作控制阀在中位时，泵的流量，使泵流量随司机操作所属流量变化，改善调速性能，避免了无用能耗。 大家注意方向流控制并非交叉控制，一个泵对应一个主控阀块（一般主控阀都为双阀块）。如果单边手柄动作速度很 请教：力士乐Ａ１０ＶＳＯ－ＤＦＬＲ（恒压/流量/功率控制）变量泵的控制原理 管理提醒： 本帖被论坛清道夫执行加亮操作(2009-01-08) 图片： 图片： 图片： 图片： 为向各位了解力士乐A10VSO…DFLR…恒压/流量/功率控制泵的控制原理,上传4张图片. 我想了解的问题是: 1.功率阀的原理; 2. 恒压/流量/功率控制三种控制功能的转换过程． 说明: 最上面的一张图为总图(网上下载的).图1和图2是按照力士乐另一份彩图资料绘制的. 图1中的A1和图2为清晰起见,图1中的X口我画在了上面(原资料是在侧面的) [ 此贴被论坛清道夫在2008-05-21 13:53重新编辑] 小中大引用推荐编辑只看复制 我的问题已经提出好几天了．无人回帖．可能是我对问题的叙述不很清楚． 最近几天我琢磨了一下，对于功率阀的调节原理,我先试着分析如下.是我个人的理解,请诸位指正. 功率阀相当于一个压力无级可调的(比例)溢流阀,它可无级地改变着进入流量调节器弹簧腔的压力P 通过泵斜盘改变功率阀调压弹簧的压缩量X来实现的(泵斜盘带动拨杆改变功率阀套的位置,进而改变功率阀压缩量X与泵斜盘倾角β成反比. 在泵进入恒功率控制期间,流量调节器控制阀芯的位置也有3个. 压力P H作用在控制阀芯的右端(见图1),以形成一个对抗反力,与作用在控制阀芯左端的泵出口压力P P相在中位(平衡位置),在此状态下,泵的斜盘倾角不变. 功率阀所决定的压力P H与泵压力P P应该是同比例变化(升降)的.并且P H的变化要比P P的变化滞后一点当泵压升高时,P P先将控制阀芯向右推离中位(平衡被破坏),并进入泵变量缸的无杆腔使泵的斜盘倾角β变角β的变小,功率阀调压弹簧的压缩量X则变大,阀的开启压力P H随之升高,升高了的P H又将控制阀芯推回中循环下去,控制阀芯连续的经历由平衡→不平衡→新的平衡的过程(用一位网友的话讲,就是控制阀芯在“中位控制. 当泵压降低时,则会出现相反的过程. 恒功率控制始于起点的调整压力，终于切断点的限位柱（即死档铁）． 不知我分析的对不对，请各位点拨． [ 此贴被闫波在2008-02-11 10:35重新编辑] 顶端Posted: 2008-02-09 11:13 | 1 楼 小中大引用推荐编辑只看复制 图片： 自动控制原理习题详解（上册） 第一章 习题解答 1-2日常生活中反馈无处不在。人的眼、耳、鼻和各种感觉、触觉器官都是起反馈作用的器官。试以驾车行驶和伸手取物过程为例，说明人的眼、脑在其中所起的反馈和控制作用。 答：在驾车行驶和伸手取物过程的过程中，人眼和人脑的作用分别如同控制系统中的测量反馈装置和控制器。在车辆在行驶过程中，司机需要观察道路和行人情况的变化，经大脑处理后，不断对驾驶动作进行调整，才能安全地到达目的地。同样，人在取物的过程中，需要根据观察到的人手和所取物体间相对位置的变化，调整手的动作姿势，最终拿到物体。可以想象蒙上双眼取物的困难程度，即使物体的方位已知。 1-3 水箱水位控制系统的原理图如图1-12所示，图中浮子杠杆机构的设计使得水位达到设定高度时，电位器中间抽头的电压输出为零。描述图1-12所示水位调节系统的工作原理，指出系统中的被控对象、输出量、执行机构、测量装置、给定装置等。 图1-12 水箱水位控制系统原理图 答：当实际水位和设定水位不相等时，电位器滑动端的电压不为零，假设实际水位比设定水位低，则电位器滑动端的电压大于零，误差信号大于零（0e >），经功率放大器放大后驱动电动机M 旋转，使进水阀门开度加大，当进水量大于出水量时（12Q Q >），水位开始上升，误差信号逐渐减小，直至实际水位与设定水位相等时，误差信号等于零，电机停止转动，此时，因为阀门开度仍较大，进水量大于出水量，水位会继续上升，导致实际水位比设定水位高，误差信号小于零，使电机反方向旋转，减小进水阀开度。这样，经反复几次调整后，进水阀开度将被调整在一适当的位置，进水量等于出水量，水位维持在设定值上。 在图1-12所示水位控制系统中，被控对象是水箱，系统输出量水位高，执行机构是功率放大装置、电机和进水阀门，测量装置浮子杠杆机构，给定和比较装置由电位器来完成。 1-4 工作台位置液压控制系统如图1-13所示，该系统可以使工作台按照给定电位器设定的规律运动。描述图1-13所示工作台位置液压控制系统的工作原理，指出系统中的被控对象、被控量、执行机构、给定装置、测量装置等。 图1-13 工作台位置液压控制系统 答：当给定电位器的角度（电压）和反馈电位器的角度（电压）不同时，误差电压经过放大器放大去驱动电磁阀，并带动滑阀移动。以给定电位器的电压大于反馈电位器的电压为例，设在正的误差电压作用下，电磁阀带动滑阀相对图1-13所示的平衡位置向右移动，高压油进入到动力油缸的左面，动力油缸活塞右面的油液从回油管路流出，动力油缸活塞在两边压力差的作用下向右运动，误差逐渐减小到零直至出现负的误差，滑阀开始向左移动至平衡位置的左侧。这样，经反复几次调整后，滑阀回到平衡位置，动力油缸活塞静止在设定的位置上。 1-5 图1-14的电加热炉温度控制系统与图1-10所示的有所不同，试描述系统的温度调节过程，它能做到加热炉温度的无差调节吗，为什么？ 图1-14 电加热炉温度控制系统 答：在图1-14所示电加热炉温度控制系统中，误差信号经过功率放大器放大后，电炉丝放出的热量与加热炉散出去的热量平衡，去维持炉温不变。当某种原因引起炉温下降时，误差信号增大，电炉丝上的电压升高，电炉丝放出的热量增加，炉温误差向减小的方向变化。与图1-10所示的电加热炉温度控制系统不同，图1-14所示温度控制系统不能做到加热炉温度的无差调节。因为，加热炉总要散出部分热量，而功率放大器的放大倍数是有限的，所以在炉温稳定后，误差信号总是大于零的。 1-6 图1-15（a ）和（b ）都是自动调压控制系统，图中发电机G 由一原动机带着恒速旋转，泵轴功率和电机配置功率之间的关系
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