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1、2023電力拖動自控系統(tǒng)課程綜合考試題庫含答案 一、填空題 1.直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式是晶閘管-電動機調(diào)速系統(tǒng)，簡稱為V-M系統(tǒng)系統(tǒng)。 2、在隨動系統(tǒng)動態(tài)校正中，常用的有串聯(lián)校正—、并 聯(lián)校正和―復合校正O 3、在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，常常會用到PD、PI和PID,依次代表一比例微分—、—比例積分—和—比例積分微分三種調(diào)節(jié)器。 二.選擇題 1.位置信號檢測裝置是構(gòu)成位置閉環(huán)控制所必不可少的環(huán)節(jié)。下列位置檢測裝置中，不屬于電磁感應(yīng)的是（ 光電碼盤 ） A、自整角機 B、光電碼盤C、旋轉(zhuǎn)變壓器 D、感應(yīng)同 步器 2、調(diào)速系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)在控制中十分常用，兩者的主要性能不同。對隨動系統(tǒng)來

2、說，主要是要求輸出量準確地跟隨給定量的變化，因此它的 （跟隨性能 ）成了主要指標。 A、快速性B、靈活性C、跟隨性能D、準確性 3、對閉環(huán)系統(tǒng)而言，控制精度依賴于給定和反饋檢測精度，而反饋電路對干擾并不全起作用，主要 對干擾( 電壓擾動 )起作用。 A、電壓擾動 B、給定電源擾動 U反饋電路元件的本身影響 D、測速電機誤差 三、簡答題 1.直流電機常用的調(diào)速方法有那些？試寫出各自的適用范圍。 答：有三種方法調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速： (1)調(diào)節(jié)電樞供電電壓U; (2)減弱勵磁磁通； (3)改變電樞回路電阻Ro 對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方

3、式為最好。 改變電阻只能有級調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速,但調(diào)速范圍不大彳主往只是配合調(diào)壓方案，在基速(即電機額定轉(zhuǎn)速)以上作小范圍的弱磁升速。 因此，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。 2、直流調(diào)速系統(tǒng)常用的可控直流電源有那些？試做詳細說明。 答2:旋轉(zhuǎn)變流機組——用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調(diào)的直流電壓。 靜止式可控整流器——用靜止式的可控整流器,以獲得可調(diào)的直流電壓。 直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器——用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或進行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。 3閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)。 答3:閉環(huán)系統(tǒng)能夠

4、減少穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)在于它的自動調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降。 4、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用。 答4:(1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。 (2)對負載變化起抗擾作用。 (3)其輸出限幅值決定電機允許的最大電流。 5、試繪出轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 6、試寫出微機控制系統(tǒng)的主要特點，并做簡單解釋。 答6:由于計算機只能處理數(shù)字信號，因此，與模擬控制系統(tǒng)相比，微機數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點是離散簡口數(shù)字

5、化： 為了把模擬的連續(xù)信號輸入計算機，必須首先在具有一定周期的采樣時刻對它們進行實時采樣，形成一連串的脈沖信號，即離散的模擬信號,這就是離散化。 采樣后得到的離散信號本質(zhì)上還是模擬信號，還須經(jīng)過數(shù)字量化，即用一組數(shù)碼(如二進制碼)來逼近離散模擬信號的幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這就是數(shù)字化。 7 .某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR.ACR均采用近似PI調(diào)節(jié)器，試問①調(diào)試中怎么才能做到Uim*=6V時,Idm=20A;如欲使Unm*=10V時,n=1000r∕min,應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？②如發(fā)現(xiàn)下垂特性不夠陡或工作段特性不夠硬，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？ 答7:①應(yīng)修改轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)②電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放

6、大倍數(shù)。 8 .試說明雙極式H型PWM變換器的優(yōu)點。 答8:（1）電流一定連續(xù)；（2）可使電動機在四象限中運行；（3）電機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速時，每個晶體管的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導通；（5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達20000左右。 9、電流波形連續(xù)和斷續(xù)對開環(huán)V-M調(diào)速系統(tǒng)機械特性的影響較大,電流連續(xù)段特性較硬，改變控 制角可得到一簇彼此平行的直線；斷續(xù)段則呈現(xiàn)非線性，理想空載轉(zhuǎn)速高，特性軟，內(nèi)阻大。為了工作在電流連續(xù)區(qū)，須采取什么措施？ 答9:電流脈動會產(chǎn)生以下兩個方面的問題： Q）脈動電流產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機械不利。 （2）脈動電

7、流造成較大的諧波分量,流入電源后對電網(wǎng)不利，同時也增加電機發(fā)熱。 V-M系統(tǒng)抑制電流脈動的主要措施: (1)增加整流電路的相數(shù)。 (2)設(shè)置平波電抗器。 當V-M系統(tǒng)主電路串接的電抗器有足夠大的電感量，而且電動機的負載電流也足夠大時，整流電流的波形便可能是連續(xù)的 四、繪圖題 1、試畫出雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖和穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 答： 五.計算題 1、旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)為1024,倍頻系數(shù)為4,高頻時鐘脈沖頻率fO=lMHz,旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù)和高頻時鐘個數(shù)均采用16位計數(shù)器，M法和T法測速時間均為0.01s,求轉(zhuǎn)速n=1500r∕min和n=150r∕min時的測速分辨率和誤差

8、率最大值。 答：電機每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生Z=4χ2048=8192 (I)M法測速 測速分辨率當n=1500r∕min時, 測速誤差最大值當n=150r∕min時， 測速誤差最大值 (2)T法測速 當n=15OOr∕min時， 測速分辨率 測速誤差最大值 當n=15Or∕min時， 測速誤差最大值 2、被控對象的傳遞函數(shù)為 式中，Kl=2;Tl=0.4s;T2=0.08s;T3=0.015s;T4=0.005so 要求階躍輸入時系統(tǒng)的超調(diào)量。%<5%。試用PlD調(diào)節(jié)器分別校正成典型I系統(tǒng)和典型11系統(tǒng)。 冬? 解：①用PID調(diào)節(jié)器校正時，其傳遞函數(shù)為 取，，令則按典

9、型I型系統(tǒng)校正時系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 同樣，取，則 調(diào)節(jié)時間 ②用PID調(diào)節(jié)器校正時，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 取，令， 則上式近似為 需檢驗近似條件。此時，則當h=4時，，當h=10時…可見，滿足近似條件，所以可以用PID調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)校正成典型II型系統(tǒng)。 3、有一V-M調(diào)速系統(tǒng),電動機參數(shù)為Pnom=2.5kw.Unom=220V.Inom=15Asnnom=1500r/minxRa=2Q,整流裝置內(nèi)阻RreC=IΩ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ku=30,要求調(diào)速范圍D=20,轉(zhuǎn)差率s=10%o試: (1)計算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。 (2)采用轉(zhuǎn)速負反饋組成

10、閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 (3)調(diào)整該系統(tǒng)，使時轉(zhuǎn)速n=1000r∕min,此時轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？(可認為) (4)計算所需的放大器放大系數(shù)。 答：計算電動機的Ce 由可得 開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)壓降為 滿足調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)壓降為 采用轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖所示。 當時n=1000r∕min,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為 則所需的放大器放大系數(shù)為 改用電壓反饋后，電動機電樞電阻Ra造成的穩(wěn)態(tài)速降已經(jīng)是 可見，不可能達到題中提出的調(diào)速要求。 采用電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性方程為 式中 其中電壓反饋系數(shù)為 所以六、分析題 1.試分析

11、雙極性H型變換器是如何實現(xiàn)系統(tǒng)可逆的？并畫出相應(yīng)的電壓、電流波形。 答:雙極式可逆PWM變換器的電流波形和不可逆但有制動電流通路的PWM變換器也差不多，怎樣才能反映出〃可逆〃的作用呢？這要視正、負脈沖電壓的寬窄而定。當正脈沖較寬時，ton>T∕2z則電樞兩端的平均電壓為正,在電動運行時電動機正轉(zhuǎn)。當正脈沖較窄時Λon