电力拖动自动控制系统运动控制系统第五版课后练习题含答案

电力拖动自动控制系统运动控制系统第五版课后练习题含答

案

一、单选题

1.答案：A

2.答案：B

3.答案：D

4.答案：A

5.答案：B

6.答案：C

7.答案：D

8.答案：B

9.答案：A

10.答案：C

二、多选题

1.答案：ABD

2.答案：ACD

3.答案：AD

4.答案：ABC

5.答案：ABCD

三、判断题

1.答案：正确

2.答案：错误

3.答案：正确

4.答案：错误

5.答案：错误

四、简述题

1.答案：

运动控制系统是指一种能够对运动进行控制和调节的系统。它主要由控制单元、执行机构和传感器三部分组成。其中，控制单元可用PLC或电脑实现，执行机构可以是电动机、液压机、气动机等，传感器则负责感知物体的位置、速度等信息，并将这些信息反馈给控制单元。

2.答案：

电力拖动自动控制系统主要由电动机、变频器、PLC等组成。其中，电动机作

为执行机构，通过变频器调节电机的转速和转矩；PLC则作为控制单元，利用编程

对电机进行精确的控制和调节，以实现系统所要求的功能。

五、计算题

1.答案：500转/分

2.答案：1000N

3.答案：50N·m

4.答案：12.5次/min

5.答案：750W

以上为本次课后练习题的答案，希望大家认真做好每一道题，提升自身的运动控制能力。

电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2-5章

习题解答（供参考） 2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的？ 解：减小控制电压，使U g1 得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d，电机流过反向电流，电机进入制动状态。0 t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on t

2.4 直流电动机为P N =74kW, U N =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？？ 0.1478 当s=20%时 D n N s 1430 0.2 3.1 n(1 s) 115 (1 0.2) 当s=30%时 D n N s 1430 0.3 5.33 n(1 s) 115 (1 0.3) 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 P N 60kW,U N 220V , I N 305 A, n N 1000r min ，主电路总电阻R=0.18 Ω ,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S N 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) n N I N R 305 0.18 C e 0.2 274.5rpm (2) s N n N 274.5 n 1000 274.5 21.5%

第9《电力拖动自动控制系统——运动控制系统(第5版)》阮毅章习题解答

第9章习题解答 9-1 三相隐极式同步电动机的参数为：额定电压V U N 380=，额定电流A I N 23=，额定频率Hz f N 50=，额定功率因数8.0cos =?（超前），定子绕组Y 联接，电机极对数2=p n ，同步电抗Ω=4.10c x ，忽略定子电阻。求： （1）当这台同步电动机运行在额定状态时，电磁功率M P ，电磁转矩e T ，功角或矩角θ，转子磁势在定子绕组产生的感应电势s E ，最大转矩max e T 。 （2）若电磁转矩为额定值，功率因数1cos =?，电磁功率M P ，定子电流s I ，功角或矩角θ，转子磁势在定子绕组产生的感应电势s E ，最大转矩max e T 。 解：（1）．忽略定子电阻，运行在额定状态时， 电磁功率 13 cos cos 380230.812110.5M s s N N P P U I I W ??====??= 机械转速210050/2 N m p f rad s n ππωπ=== 电磁转矩77.1M e m P T N m ω===? 根据相量图8-1可得 s s c s E U jx I =-， ? 即10.423(cos sin )220239.2(0.80.6)220191.36143.52=363.52191.36=410.8127.76 s c N E jx I j j j j j j θ???∠-= -∠=-??+=-?+=-+-∠- 功角或矩角27.76θ=? 转子磁势在定子绕组产生的感应电势410.81V s E = 最大转矩max 3380410.81165.5110.450s s e m d U E T N m x ωπ ?===?? （2）电磁转矩为额定值77.1M e m P T N m ω==?，功率因数1cos =?，电磁功率M P 保持不变，

电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第三四章

3-1 在恒流起动过程中，电枢电流能否达到最大值 I dm 为什么答：不能达到最大值，因为在恒流升速阶段，电流闭环调节的扰动是电动机的反电动势，它正是一 个线性渐增的斜坡扰动量，所以系统做不到无静差，而是I d 略低于I dm 。 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。答：转轴堵死，则n=0,比较大,导致比较大,也比较大,然后输出电压较大，最终可能导致电机烧坏。 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、减小还是不变答：反馈系数增加使得增大，减小，减小，减小，输出电压减小，转速n减小，然后会有所减小，但是由于α增大了，总体还是增大的。 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答：（1）转速一直上升，ASR不会饱和，转速调节有静差。（2）转速上升时，电流不能维持恒值，有静差。 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：前者应调节，后者应调节。 3-6 在转速、电流双闭环直流调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数Kn行不行改变电力电子变换器的放大倍数 Ks 行不行改变转速反馈系数α行不行若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数答：转速n是由给定电压决定的，若要改变电动机转速，应调节给定电压。改变Kn和Ks不行。改变转速反馈系数α行。若要改变电动机的堵转电流，应调节或者。 3-7 转速电流双闭环直流调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少为什么答：均为零。因为双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，作用是使输入偏差电压在稳态时为零。各变量之间关系如下： 3-8 在双闭环系统中，若速度调节器改为比例调节器，或电流调节器改为比例调节器，对系统的稳态性能影响如何答：稳态运行时有静差，不能实现无静差。稳定性能没有比例积分调节器作用时好。 3-9 从下述五个方面来比较转速电流双闭环直流调速系统和带电流截止负反馈环节的转速单闭环直流调速系统：（1）调速系统的静态特性。（2）动态限流性能。（3）起动的快速性。（4）抗负载扰动的性能。 5）抗电源电压波动的性能。 答：转速电流双闭环调速系统的静态特性，动态限流性能，起动的快速性，抗负

电力拖动自动控制系统习题集附带参考答案

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一、选择题 1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 A ．PID B ．PI C ．P D ．PD 2．静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率 A ．越小 B ．越大 C ．不变 D ．不确定 3．下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是 A ．降电压调速 B ．串级调速 C ．变极调速 D ．变压变频调速 根据能量转换的角度看，把调速系统分为三类 第一类：转差功率消耗型，包括将电压调速，转差离合器调速，转子串电阻调速 第二类：转差功率馈送型，包括串级调速，双馈电动机调速 第三类：转差功率不变型，包括变极调速，变频变压调速 4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是 A ．比例控制 B ．积分控制 C ．微分控制 D ．比例微分控制 积分控制可以使系统在无警察的情况下保持恒速运行，实现无静差调速 5．控制系统能够正常运行的首要条件是 A ．抗扰性 B ．稳定性 C ．快速性 D ．准确性 控制系统正常工作，稳定性是首要条件。 6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc 越低,则系统的稳定精度 A ．越高 B ．越低 C ．不变 D ．不确定 截止频率与相角裕度对应，截止频率越高，系统响应变快，但稳定性变差。 7．常用的数字滤波方法不包括 A ．算术平均值滤波 B ．中值滤波 C ．中值平均滤波 D ．几何平均值滤波 8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是 A ．ACR B ．AVR C ．ASR D ．ATR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A ．转速调节阶段 B ．电流上升阶段 C ．恒流升速阶段 D ．电流下降阶段 10．三相全波整流电路的平均整流电压为 A ．20.9cos U α B ．21.17cos U α C ．22.34cos U α D ．21.35cos U α 11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 A ．饱和非线性控制 B ．转速超调 C ．准时间最优控制 D ．饱和线性控制 12．下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是 A ．降电压调速 B ．变极对数调速 C ．变压变频调速 D ．转子串电阻调速 13．SPWM 技术中，调制波是频率和期望波相同的 A ．正弦波 B ．方波 C ．等腰三角波 D ．锯齿波 14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是 A ．高阶 B ．低阶 C ．非线性 D ．强耦合 15．在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是 A ．故障保护 B ．PWM 生成 C ．电流调节 D ．转速调节 16．比例微分的英文缩写是

电力拖动自动控制系统习题集附带参考答案

一、选择题 1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 A．PID B．PI C．P D．PD 2．静差率和机械特性的硬度有关;当理想空载转速一定时;特性越硬;则静差率A．越小B．越大C．不变D．不确定 3．下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是 A．降电压调速B．串级调速C．变极调速D．变压变频调速 根据能量转换的角度看;把调速系统分为三类 第一类：转差功率消耗型;包括将电压调速;转差离合器调速;转子串电阻调速 第二类：转差功率馈送型;包括串级调速;双馈电动机调速 第三类：转差功率不变型;包括变极调速;变频变压调速 4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行;实现无静差调速的是 A．比例控制B．积分控制C．微分控制D．比例微分控制 积分控制可以使系统在无警察的情况下保持恒速运行;实现无静差调速 5．控制系统能够正常运行的首要条件是 A．抗扰性B．稳定性C．快速性D．准确性 控制系统正常工作;稳定性是首要条件.. 6．在定性的分析闭环系统性能时;截止频率ωc越低;则系统的稳定精度 A．越高B．越低C．不变D．不确定 截止频率与相角裕度对应;截止频率越高;系统响应变快;但稳定性变差.. 7．常用的数字滤波方法不包括 A．算术平均值滤波B．中值滤波 C．中值平均滤波D．几何平均值滤波

8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是 A ．ACR B ．AVR C ．ASR D ．ATR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A ．转速调节阶段 B ．电流上升阶段 C ．恒流升速阶段 D ．电流下降阶段 10．三相全波整流电路的平均整流电压为 A ．20.9cos U α B ．21.17cos U α C ．22.34cos U α D ．21.35cos U α 11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 A ．饱和非线性控制 B ．转速超调 C ．准时间最优控制 D ．饱和线性控制 12．下列交流异步电动机的调速方法中;应用最广的是 A ．降电压调速 B ．变极对数调速 C ．变压变频调速 D ．转子串电阻调速 13．SPWM 技术中;调制波是频率和期望波相同的 A ．正弦波 B ．方波 C ．等腰三角波 D ．锯齿波 14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是 A ．高阶 B ．低阶 C ．非线性 D ．强耦合 15．在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是 A ．故障保护 B ．PWM 生成 C ．电流调节 D ．转速调节 16．比例微分的英文缩写是 A ．PI B ．PD C ．VR D ．PID 17．调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准 A ．平均速度 B ．最高速 C ．最低速 D ．任意速度 18．下列异步电动机调速方法属于转差功率馈送型的调速系统是 A ．降电压调速 B ．串级调速 C ．变极调速 D ．变压变频调速

电力拖动自动控制系统.随堂练习试题

电力拖动自动控制系统.随堂练习 第一章绪论• 1.1运动控制系统组成 1.电力拖动实现了〔〕 A.电能与机械能之间的转换 B.电能与势能之间的转换 C.电能与位能之间的转换 D.电能与动能之间的转换参考答案：A 2.以下不属于运动控制系统的组成局部的是〔〕 A.功率放大器与变换装置 B.控制器 C.刹车器 D.传感器参考答案：C 3.功率放大与变换装置的类型不包括有〔〕 A.电机型 B.电磁型 C.电力电子型 D.人工调节型参考答案：D 4.控制器的类型不包括〔〕 A.数字型控制器 B.模拟型控制器 C.模数混合型控制器 D.PID型控制器参考答案：D 5.同步电动机的机械特性硬，转速与电源频率的关系为〔〕 A.成反比 B.不严格同步 C.严格同步 D.无关参考答案：C 6.运动控制系统的任务是〔〕 A.控制电动机的转速与转角 B.控制电动机的电流 C控制电动机的电压D.控制电动机的磁通参考答案：A 7.典型的生产机械负载转矩特性不包括〔〕 A.恒转矩负载特性 B.恒功率负载特性 C.摩擦力负载特性 D.风机负载特性参考答案：C 第二章转速反应控制的直流调速系统・2.1直流调速系统用的可控直流电源 1.M系统主电路的电机输入端电源是〔〕 A.不可控的直流电源 B.不可控的交流电源

C.可控的直流电源 D.可控的交流电源参考答案：C 2.型可逆PWM变换器主要电路中，只有二个三极管交替通断，而其它二个的通断是受电动机转向控制的是〔〕 A、双极性； B、单极性 C、受限单极性； D、受限双极性参考答案：C 3.直流脉宽调速系统的性能优于V-M系统的原因是〔〕。 A、使用了不可控整流电路 B、整流电路采用了二极管 C、电磁时间常数小 D、开关电路滞后时间短参考答案：D 第二章转速反应控制的直流调速系统・2.2稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性 1.系统的静态速降^ ned 一定时，静差率S越小，则〔〕。 A调速围D越小B额定转速ned越大 C调速围。越大D额定转速ned越大参考答案：A 2.静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率（） A.越小 B.越大 C.不变 D.不确定 参考答案：A 3.电机的调速围D可以由以下哪一项表示〔〕。 A. *尚 B. /临 C. 方疏 D. 咨 参考答案：C 4.静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率〔〕 A.越小 B.越大 C.不变 D.不确定 参考答案：A 5.控制系统能够正常运行的首要条件是〔〕

电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第3章

n cl2 4.13 在同样静差率要求下， D 可以扩大 n cl1 1.937 倍 第三章 3.1 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 U u * 8.8V 、 比列调节器放大系数 K P 2 、晶闸管装置放大系数 K S 15 、反馈系数γ =0.7。 求：（1）输出电压 U d ；（2）若把反馈线断开， U d 为何值？开环时的输出电压是 闭环是的多少倍？（ 3）若把反馈系数减至γ =0.35，当保持同样的输出电压时， 给定电压 U u * 应为多少？ 3.2 转速闭环调速系统的调速范围是 1500r/min~150r/min ，要求系统的静 差 率 s 5% ，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是 100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ n N 为闭环静态速降 n op 100 2） K op 1 1 11.66 n cl 7.9 3.3 转速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 8 r/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： n op 1 K n cl 1 15 8 128r /min 如果将开环放大倍数提高到 30, 则速降为： n op 128 n cl 4.13r /min cl 1 K 1 30 解：（1）U d K p K s U u 1 K p K s 2 15 8.8 1 2 15 0.7 12V （2） 若把反馈线断 开，则 输出电压是闭环的 22 倍 =0，U d K p K s U u * 8.8 2 15 264V ,开环 (3)U u * U d (1 K p K s ) K p K s 12 (1 2 15 0.35) 2 15 4.6V 解： 1)D n N s n(1 s) n N n N s D(1 s) 1500 0.05 0.95 10 7.9r / min

《电力拖动自动控制系统——运动控制系统(第5版)》阮毅第10章习题解答

第10章习题解答 10-1 伺服系统的结构如图所示， 计算三种输入下的系统给定误差：（1）)(121* t m ⋅=θ；（2）)(12 * t t m ⋅=θ； （3）*21 (1)1()2 m t t t θ=++⋅。 解：系统开环传递函数500()(0.11)W s s s = + 系统给定误差 *00*2* 00() ()lim ()lim ()lim 1() ()()(0.11)lim lim 500(0.11)5001(0.11) m sr sr sr t s s m m s s s s e e t sE s W s s s s s s s s s s θθθ→∞→→→→∞===++==+++ + （1）)(121* t m ⋅= θ，* 1()2m s s θ= 系统给定误差2* 00()(0.11)(0.11) ()lim lim 0(0.11)5002(0.11)500 m sr s s s s s s s e s s s s θ→→++∞===++++ （2）)(12* t t m ⋅= θ，* 21()2m s s θ= 系 统 给 定 误 差 2*00()(0.11)0.111 ()lim lim (0.11)5002[(0.11)500]1000 m sr s s s s s s e s s s s θ→→++∞===++++ （3）* 21(1)1()2 m t t t θ=++⋅，2* 2331111()m s s s s s s s θ++=++= 系统给定误差22* 001 (0.11)()(0.11)()lim lim (0.11)500(0.11)500 m sr s s s s s s s s s e s s s s θ→→++++∞===∞++++ 10-2 直流伺服系统控制对象如图10-8所示，机械传动机构的传动比10j =，驱动装

电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第6章

第6章习题解答 6-1 一台三相笼型异步电动机铭牌数据为：额定电压V U N 380=，额定转速 min /960r n N =，额定频率Hz f N 50=，定子绕组Y 联接。由实验测得定子电阻 Ω=35.0s R ， 定子漏感H L s 006.01=，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感H L m 26.0=，转子电阻Ω=5.0'r R ，转子漏感H L r 007.0'1=，转子参数已折合到定子侧， 忽略铁心损耗。 （1）．画出异步电动机T 型等效电路和简化等效电路；（2）．额定运行时的转差率N s ，定子额定电流N I 1和额定电磁转矩；（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I ；（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率m s 和临界转矩m T ，画出异步电动机的机械特性。 解：（1）．异步电动机T 型等效电路和简化等效电路 R L 'L L ' L （2）．额定运行时的转差率10009604 1000100 N s -= = 根据简化等效电路，定子额定电流1N I = 额定电磁转矩'2 11 3p r e N N n R T I s ω= ，其中，160605031000N p f n n ⨯===，12N f ωπ= （3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0 I = （4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率2'212' )(lr ls s r m L L R R s ++= ω 和临界转矩em T = 异步电动机的机械特性

e T n s n 1em m s 0 6-2 异步电动机参数如6-1题所示，画出调压调速在12 N U 和23 N U 时的机械特性，计算临界转差率m s 和临界转矩m T ，分析气隙磁通的变化，在额定电流下的电磁转矩，分析在恒转矩负载和风机类负载两种情况下，调压调速的稳定运行范围。 解：调压调速在12N U 和23 N U 时的机械特性 T e n s 临界转差率2'212' )(lr ls s r m L L R R s ++= ω 1 2N U 时，临界转矩em T = 气隙磁通1ΦS m s N ≈ 23N U 时，临界转矩em T = 气隙磁通1ΦS m s N ≈

电力拖动自动控制系统运动控制系统课后参考答案第五六七章

思考题 5-1对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软， 调速范围越大吗？ 答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为o

5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？若不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么？ 答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速” 方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。 5-4 基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。 答： 恒压频比控制：恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。在对于相同的电磁转矩，角频率越大，速降落越大，机械特性越软，与直流电动机弱磁调速相似。在基频以下运行时，采用恒压频比的控制方法具有控制简便的优点，但负载变化时定子压降不同，将导致磁通改变，因此需采用定子电压补偿控制。根据定子电流的大小改变定子电压，以保持磁通恒定。 恒定子磁通：虽然改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。频率变化时，恒定子磁通控制的临界转矩恒定不变。恒定子磁通控制的临界转差率大于恒压频比控制方式。恒定子磁通控制的临界转矩也大于恒压频比控制方式。控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。 恒气隙磁通：虽然改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，仍受到临界转 矩的限制。保持气隙磁通恒定：g常值，除了补偿定子电阻压降外，还应 1 补偿定子漏抗压降。与恒定子磁通控制方式相比较，恒气隙磁通控制方式的临 界转差率和临界转矩更大，机械特性更硬。控制方式均需要定子电压补偿，控

电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章

习题四 4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压 *nm U =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳 定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2） 当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？ 解： （1）150.01min/1500/min nm N U V V r n r α= == 5500/min 0.01min/n U V n r V r α = = = *150.375/40im dm U V V A I A β=== *0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.127500102 4.17520 e d c s C n I R U V K +⨯+⨯= == （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402 420 e d c s C n I R U V K +⨯+⨯= == 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电 枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nm U U U ==* * =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。试求： （1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。 （2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。 解:1）* 80.32/40im dm U V V A I A β===

电力拖动自动控制系统课后答案

习题解答（供参考） 习题二 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 s n rpm D s ∆==⨯⨯=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 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 min D n n =(均指额定负载情况下） 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 =-=-⨯= 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* 8.8u U 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。求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压* u U 应为多少？

电力拖动自动控制系统-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. 答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 简述直流PWM 变换器电路的根本构造。 答：直流PWM 变换器根本构造如图，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 系统能够获得更好的动态性能. 答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期〔1/fc〕，而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半〔1/〔2mf〕。因fc 通常为kHz 级，而f 通常为工频〔50 或60Hz〕为一周〕，m 整流电压的脉波数，通常也不会超过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小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停顿不动时，电枢两端是否还有电压.电路中是否还有电流.为什么.

答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 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。假设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 变换器的开关频率是否越高越好.为什么. 答：不是。因为假设开关频率非常高，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，就已经开场下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。 2-8 泵升电压是怎样产生的.对系统有何影响.如何抑制. 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反响回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低. 答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，到达与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速围有何关系.静差率和机械特性硬度是一回事吗.举个例子。答：D=〔nN/△n〕〔s/〔1-s〕。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速

《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》课后习题答案

第一章闭环控制的直流调速系统 1－1为什么PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性： （1）主电路线路简单，需用的功率器件少。 （2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。 （3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000 左右。 （4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。 （5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。 （6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 1－2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的。答：在制动状态中，为负值，i VT就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降 d 2 速的时候。这时，先减小控制电压，使U g1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E U d，很 快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤ t＜Ｔ时，U g2 变正，于是VT2导通，反向电流沿回路 3 流通，产生能耗制动作用。在T t≤＜Ｔ+ t时，VT 关断， −i d沿回路4 经VD续流，向 on 2 1 电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。在制动状态中，VT2和VT1 轮流导通，而VT始终是关断的。 1 在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后i d经VD2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。 １－３调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？ 答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即 D= n max 其中，n和n一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负n min max min 载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。 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所对应的转速降落，与理 想空载转速之比，称作静差率s，即s= Δn N n0 或用百分比表示s = × Δn N100% n0

电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后思考题习题答案

第二章 思考题： 2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？ 1.电枢回路串电阻调速 特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。反之机械特性的硬度变硬。 2.调节电源电压调速 特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而到达降速的目的。不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速围。 3.弱磁调速 特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而到达弱磁降速的目的。调速是在功率较小的励磁回路进展，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。 2-2简述直流PWM 变换器电路的根本构造。 IGBT，电容，续流二极管，电动机。 2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？ 直流电压 2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？ 直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速围宽；假设与快速响应的电动机配合，那么系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停顿不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？ 电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。 电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。 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？反并联二极管是续流作用。假设没有反并联二极管，那么IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。 2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？ 不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。 2-8泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高。 过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值。 选取电容量较大且适宜的电容。 2-9在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？ 负载增加，负载转矩增大，电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了，到达稳态。T-T L=J*dn/dt 2-10静差率和调速围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。 不是一回事。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的。