考试科目电力电子与运动控制系统(复试科目)

【VIP专享】运动控制系统课程设计报告

《运动控制系统》课程设计报告 时间 2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博 __ 学号 41151093 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______

摘 要 本课程设计从直流电动机原理入手，建立V-M双闭环直流调速系统，设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构，其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，触发器采用KJ004触发电路，系统无静差；符合电流超调量σi≤5%；空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词：双闭环；直流调速；无静差；仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words：double closed loop；DC speed control system；without the static poor；simulation

电力传动控制系统——运动控制系统

电力传动控制系统——运动控制系统 （习题解答） 第 1 章电力传动控制系统的基本结构与组成.......... 第 2 章电力传动系统的模型................. 第 3 章直流传动控制系统................... 第 4 章交流传动控制系统................... 第 5 章电力传动控制系统的分析与设计* ............ 错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签

第1章电力传动控制系统的基本结构与组成 1.根据电力传动控制系统的基本结构，简述电力传动控制系统的基本原理和共性问题。 答：电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式，由于电力传输和变换的便利，使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。电力传动控制系统的基本结构如图1-1所示，一般由电源、变流器、电动机、控制器、传感器和生产机械（负载）组成。 控制指令 图1-1电力传动控制系统的基本结构 电力传动控制系统的基本工作原理是，根据输入的控制指令（比如：速度或位置指令），与传感器采集的系统检测信号（速度、位置、电流和电压等），经过一定的处理给出相应的反馈控制信号，控制器按一定的控制算法或策略输出相应的控制信号，控制变流器改变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机改变转速或位置，再由电动机驱动生产机械按照相应的控制要求运动，故又称为运动控制系统。 虽然电力传动控制系统种类繁多，但根据图1-1所示的系统基本结构，可以归纳出研发或应用电力传动控制系统所需解决的共性问题： 1）电动机的选择。电力传动系统能否经济可靠地运行，正确选择驱动生产 机械运动的电动机至关重要。应根据生产工艺和设备对驱动的要求，选择合适的电动机的种类及额定参数、绝缘等级等，然后通过分析电动机的发热和冷却、工作制、过载能力等进行电动机容量的校验。 2）变流技术研究。电动机的控制是通过改变其供电电源来实现的，如直流 电动机的正反转控制需要改变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要改变电 枢电压或励磁电流的大小；交流电动机的调速需要改变其电源的电压和频率等，因此，变流技术是实现电力传动系统的核心技术之一。 3）系统的状态检测方法。状态检测是构成系统反馈的关键，根据反馈控制 原理，需要实时检测电力传动控制系统的各种状态，如电压、电流、频率、相位、 磁链、转矩、转速或位置等。因此，研究系统状态检测和观测方法是提高其控制

电力牵引传动系统

目录 1. 概述 (1) 1.1 电力牵引的特点 (1) 2. 电力机车的传动方式 (2) 2.1 直-直流传动 (2) 2.2 交-直流传动 (3) 2.3 直-交流传动 (3) 2.4 交-直-交流传动 (4) 3. 我国机车电传动技术的发展与现状 (4) 3.1 交-直传动技术的发展 (4) 3.2 交流传动技术的发展 (5) 4. 动车组的牵引传动系统的现状 (6) 5. 电力牵引传动系统网侧原理图 (8)

1.概述 1.1电力牵引的特点 电力机车属非自带能源式机车，电力牵引具有一系列内燃牵引所不及的优越性，表现在以下几方面： 1、电力机车的功率大 内燃机车功率受到柴油机本身容量、尺寸和重量的限制，故机车功率不能过大。而电力机车不受上述条件的限制，机车功率（或单位重量功率）要大得多，目前轴功率已达1000kW（若交流牵引电动机可达1600kW）。一台电力机车的牵引能力相当于1.5台（或更多一些）内燃机车的牵引能力。由于电力机车功率大、起动快、允许速度高，所以能够多拉快跑，极大地提高了线路的通过能力和输送能力。 2、电力机车的效率高 由于电力牵引所需的电能是由发电厂（或电站）集中产生，因此燃料的利用率要比内燃牵引高得多。由火电厂供电的电力牵引的效率高达35%，由水电站供电的电力牵引则更高，可达60%以上。而内燃牵引的效率约为25%左右，而且柴油价格较贵，有燃烧排放污染。 3、电力机车的过载能力强 机车在起动列车或牵引列车通过限制坡道时，其过载能力具有很大的意义。由于电力机车的过载能力不会受到能源供给的限制，而牵引电动机的短时过载能力总是比较大。因此，电力机车所需的起动加速时间一般约为内燃机车的1/2，从而能够提高列车速度。 4、电力机车的运营费用较低 （1）功率大、起动快、运行速度高、过载能力强、可以多拉快跑； （2）整备距离长、适合于长交路，提高了机车的利用率； （3）检修周期长、日常维护保养工作量也小。 一般情况下，电力牵引的运营费用比内燃牵引要低15%左右。 此外，由于电力机车运行过程中不污染环境，对于大型铁路枢纽站及隧道长

电力传动电力拖动控制系统B卷附参考答案

2014—2015 学年第二学期期末考试 课程名称：电力传动控制系统 开 卷 B 卷 120分钟 一、选择题（共20分，每题2分） 1、直流P W M 变换器—电动机系统与晶闸管—电动机系统相比， B 。 A 、前者调速范围宽但谐波大 B 、前者调速范围宽且谐波少 C 、后者调整范围宽但谐波大 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,静差率 A 。 A 、越小 B 、越大 C 、不变 3、在可逆直流调速系统当中，抑制瞬时脉动环流的措施为 A 。 A 、采用均衡电抗器 B 、采用平波电抗器 C 、采用α=β配合控制 4、带比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为 A 。 A 、零 B 、大于零的定值 C 、保持原先的值不变 5、无静差调速系统的PI 调节器中P 部份的作用是 B 。 A 、消除稳态误差 B 、加快动态响应 C 、既消除稳态误差又加快动态响应 6、转速、电流双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是 A 。 A 、ASR 饱和、ACR 不饱和 B 、ACR 饱和、ASR 不饱和 C 、ASR 和ACR 都饱和 7、控制系统能够正常运行的首要条件是 B 。 A 、准确性 B 、稳定性 C 、快速性 8、在直流电机调速系统中，系统无法抑制 B 的扰动。 A 、电网电压 B 、电机励磁电压变化 C 、运算放大器参数变化 9、α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程主要阶段是 C 。 A 、本组逆变阶段 B 、它组反接制动阶段 C 、它组逆变阶段 10、在转速、电流双闭环调速系统中，以下哪一项影响最大电流Idm 的设计 C 。 A 、运算放大器 B 、稳压电源 C 、 电动机允许的过载能力 二、判断题（共20分，每题2分） 1、双闭环调速系统中，给定信号* n U 不变，增加转速反馈系数α，系统稳定运行时转速反馈电压n U 不变。 （ 对 ） 2、I 型系统工程最佳参数是指参数关系选用 K=1/（2T ）或ξ=0.707。 （ 对）

运动控制系统课程教学大纲

《运动控制系统》课程教学大纲 大纲执笔人：大纲审核人： 课程编号：0808000555 英文名称：Motion control system 学分：4 总学时：64。其中，讲授54 学时，实验 10 学时，上机 0 学时，实训 0 学时。 适用专业: 自动化 先修课程：自动控制原理、现代控制理论基础、电力电子技术 一、课程性质与教学目的 《运动控制系统》是一门讲授交、直流电动机控制理论和控制规律，以提高电能利用效率及运动控制品质的一门专业主干课程，是自动化专业的一门必修课。其目的是使学生了解并掌握各类交、直流电动机控制系统的基本结构、工作原理和性能指标，着重培养学生对运动控制系统的综合分析能力和工程设计能力，从而掌握现代交、直流电动机的控制理论和系统设计方法，为今后从事专业工作打下扎实的基础。 二、基本要求 本课程秉承理论与实际相结合的理念，应用自动控制理论解决运动控制系统的分析和设计问题，以转矩和磁链（或磁通）控制规律为主线，由简入繁、由低及高地循序深入，论述系统的静、动态性能。通过本课程的学习，要求学生能够了解运动控制系统的定义、结构及其分类，理解运动控制的必要性，掌握单、双闭环直流电动机调速系统、VVVF变频器、交流异步电动机矢量控制系统、正弦波永磁同步电动机调速系统、位置控制系统等的结构与原理、分析与设计方法。 三、重点与难点 1. 课程重点 （1）直流调速系统：以直流电动机为对象组成的运动控制系统，转速单闭环调速系统，转速、电流双闭环控制调速系统的基本组成和控制规律，静态、动态性能分析，直流调速系统的工程设计方法，直流调速系统的数字控制方法。 （2）交流调速系统：异步电动机的稳态模型及基于稳态模型的交流调速系统，异步电动机的动态模型及基于动态模型的高性能交流调速系统，同步电动机变频调速系统。 2、课程难点 （1）双闭环直流调速系统：通过双闭环直流调速系统静、动态模型研究及性能分析，对转速与电流环的典型系统校正，推导PI 控制规律与工程计算方法。 （2）空间电压矢量PWM：从稳态和动态、时域和空间等方面论述矢量、标量、相量的区别与联系，各自的表现形式，基本特征与物理意义。 （3）异步电动机动态数学模型：依据旋转磁场产生原理，论述时间和空间变量的相对关系，讨论静止与旋转（或交变）的关系与转化，理解在各种坐标系下的数学模型。通过计算机数字仿真，分析比较各种物理量在不同坐标系的表现形式和相互间的联系。 （4）矢量控制系统：着重论述按转子磁链定向，定子电流转矩分量和励磁分量的解耦，等效

运动控制系统课程设计报告

《运动控制系统》课程设计报告 时间2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博__ 学号 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______

摘要 本课程设计从直流电动机原理入手，建立V-M双闭环直流调速系统，设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构，其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，触发器采用KJ004触发电路，系统无静差；符合电流超调量σi≤5%；空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词：双闭环；直流调速；无静差；仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words：double closed loop；DC speed control system；without the static poor；simulation

运动控制系统 陈伯时 上海大学 第4版课后习题答案完整版

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） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 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 =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R C e r p m ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1 N D n S n s =?-=??-=

运动控制系统实验指导书分解

运动控制系统 实验指导书 赵黎明、王雁编 广东海洋大学信息学院自动化系

直流调速 实验一不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 一．实验目的 1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。 2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。 3．学习反馈控制系统的调试技术。 二．预习要求 1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。 2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。 三．实验线路及原理 见图6-7。 四．实验设备及仪表 1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。 3．MCL—33(A)组件或MCL—53组件。 4．MEL-11挂箱 5．MEL—03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。 6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13组件）。 7．直流电动机M03。 8．双踪示波器。 五．注意事项 1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。 2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。 3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。 4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 5．电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1

即可正常工作。 6．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g起动电机。 7．起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。 8．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。 9．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。 六．实验内容 1．移相触发电路的调试（主电路未通电） （a）用示波器观察MCL—33（或MCL—53，以下同）的双脉冲观察孔，应有双脉冲，且间隔均匀，幅值相同；观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为1V～2V 的双脉冲。 （b）触发电路输出脉冲应在30°～90°范围内可调。可通过对偏移电压调节单位器及ASR输出电压的调整实现。例如：使ASR输出为0V，调节偏移电压，实现α=90°；再保持偏移电压不变，调节ASR的限幅电位器RP1，使α=30°。 2．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。 a．断开ASR的“3”至U ct的连接线，G（给定）直接加至U ct，且Ug调至零，直流电机励磁电源开关闭合。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，使U uv、Uvw、Uwu=200V。 注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。 c．调节给定电压U g，使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取整流装置输出电压U d 3．带转速负反馈有静差工作的系统静特性 a．断开G（给定）和U ct的连接线，ASR的输出接至U ct，把ASR的“5”、“6”点短接。 b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节U uv，U vw，U wu为200伏。 c．调节给定电压U g至2V，调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速n0=1500转/分，调节ASR的调节电容以及反馈电位器RP3，使电机稳定运行。 调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载范围内测取7～8

电力拖动自动控制系统--运动控制系统第四版复习题考试题目

考试题型及分数分配 1 判断题（20 分，10~20 小题）范围广， 2 选择题（20 分，10~20 小题）内容深，细节区分 3 填空题（10 分，10 小题） 4 设计题（10 分，2 小题） 5 简述题（10 分，2 小题） 6 无传感器算法：磁链、转矩的计算算法 异步电动机转子磁链和定子磁链的估算、转矩的估算 7 分析计算题（20 分，3 小题） 直流调速系统 一判断题 1 弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖 动恒转矩负载。（X） 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（V） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实 现制动。（V） 4 直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（V） 5 静差率和机械特性硬度是一回事。（X ） 6 带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（X ） 7 电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k 的大小并非仅取决 于速度定U g*的大小。（V） 8 双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（X ） 9 逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（X） 10 可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（V） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（X）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（X ） 12a = ^配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（V） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（X）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（V）

电力传动控制系统教学大纲

上海开放大学本科（专科起点）机械电子工程专业 《电力传动控制系统》课程教学大纲 （2013年5月30日审定） 第一部分课程的性质、目的与任务 一、课程的性质、目的与任务 本课程是专业必修课，课程学分4，课程学时数72。 课程主要阐述了自动控制理论、电力电子技术、电机与拖动基础的基础知识，讲授了电力传动自动控制系统工作原理和设计方法。 通过本课程的学习，使学生掌握电机拖动的基本方法、电力电子功率变换器及控制方法、电力传动自动控制系统的分析和设计方法，为今后从事与机电工程及其自动化有关的专业工作打下基础。 二、先修后续课程 先修课程：自动控制原理、传感器与测试基础 后续课程：机电一体化系统设计 第二部分教学内容与要求 绪论（4学时） 一、教学要求 1、了解电力传动自动控制系统的组成。 2、了解电力传动系统的历史与发展。 3、掌握电力传动自动控制系统的控制规律。 4、掌握生产机械的三种典型负载转矩特性。 5、掌握电力拖动系统稳定运行的条件。 6、理解调速系统静态指标。 7、理解多轴电力拖动系统的化简。 二、内容要点 1、电力传动自动控制系统组成及控制规律。 2、电力传动系统稳定运行的充分必要条件。 3、生产机械的三种典型负载转矩特性。 4、调速系统的静态指标。 5、多轴电力系统化简-负载力矩折算和转动惯量折算。 三、教学重点和难点 重点： 1、电力传动自动控制系统的控制规律。

2、三种典型负载转矩特性。 3、调速系统静态指标。 4、电力传动系统稳定运行的充分必要条件。 难点： 电力传动系统稳定运行的充分必要条件。 第一篇电机与拖动基础 第一章直流电机拖动基础（4学时） 一、教学要求 1、理解直流电机的工作原理。 2、理解直流电动机的基本方程和特性。 3、掌握他励直流电动机的机械特性。 4、掌握他励直流电动机的运行特性。 二、内容要点 1、直流电机的基本工作原理。 2、直流电动机的电压方程、励磁方程、转矩方程和功率方程。 3、直流电动机的转速特性和转矩特性。 4、他励直流电动机机械特性表达式和固有机械特性。 5、他励直流电动机的三种人为机械特性。 6、他励直流电动机的电动运行和起、制动特性。 7、他励直流电动机的四象限运行。 三、教学重点和难点 重点： 1、直流电动机的转速特性和转矩特性。 2、直流电动机的基本方程。 3、他励直流电动机的固有机械特性和人为机械特性。 4、他励直流电动机的起动和制动特性。 难点： 1、直流电动机的转速特性和转矩特性方程的应用。 2、他励直流电动机的反接制动和反馈制动。 第二章异步电机拖动基础（6学时） 一、教学要求 1、理解交流电机的旋转磁场概念。 2、理解异步电机的工作原理。 3、掌握异步电动机的功率与转矩方程。 4、掌握异步电动机的机械特性。 5、掌握异步电动机的的运行特性。 二、内容要点

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习 题答案 对于《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》的学习，在课 后应该做一些练习题加以巩固。一下是给大家的《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案，希望对你有帮助。 一判断题 1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功 率负载而不能拖动恒转矩负载。(Ⅹ) 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。(√) 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位 能式负载下能实现制动。(√) 4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。(√) 5静差率和机械特性硬度是一回事。(Ⅹ) 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。(Ⅹ) 7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于 *速度定Ug的大小。(√) 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。(Ⅹ)9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。(Ⅹ)

10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向(正或反)由驱动脉冲的宽窄决定。(√) 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。(Ⅹ)与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。(Ⅹ) 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变 和它组制动两阶段(√) 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。(Ⅹ)14电压闭环相当于电流变化率闭环。(√) 15闭环系统可以改造控制对象。(√) 16闭环系统电动机转速与负载电流(或转矩)的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。(√) 18直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。(Ⅹ) 19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。(√)20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。(√) 二选择题 1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，(A)。 AACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动 BACR抑制转矩波动，ASR抑制电压波动

运动控制系统仿真---实验讲义

《运动控制系统仿真》实验讲义 谢仕宏 xiesh@https://www.360docs.net/doc/823180107.html,

实验一、闭环控制系统及直流双闭环调速系统仿真 一、实验学时：6学时 二、实验内容： 1. 已知控制系统框图如图所示： 图1-1 单闭环系统框图 图中，被控对象s e s s G 1501 30010 )(-+= ，Gc(s)为PID 控制器，试整定PID 控制器 参数，并建立控制系统Simulink 仿真模型。再对PID 控制子系统进行封装，要求可通过封装后子系统的参数设置页面对Kp 、Ti 、Td 进行设置。 2. 已知直流电机双闭环调速系统框图如图1-2所示。试设计电流调节器ACR 和转速调节器ASR 并进行Simulink 建模仿真。 图1-2 直流双闭环调速系统框图 三、实验过程： 1、建模过程如下： （1）PID 控制器参数整顿 根据PID 参数的工程整定方法（Z-N 法），如下表所示， Kp=τ K T 2.1=0.24，Ti=τ2=300， Td=τ5.0=75。 表1-1 Z-N 法整定PID 参数

（2）simulink仿真模型建立 建立simulink仿真模型如下图1-3所示，并进行参数设置： 图1-3 PID控制系统Simulink仿真模型 图1-3中，step模块“阶跃时间”改为0，Transport Delay模块的“时间延迟”设置为150，仿真时间改为1000s，如下图1-4所示： 图1-3 PID控制参数设置 运行仿真，得如下结果：

图1-5 PID控制运行结果 （3）PID子系统的创建 首先将参数Gain、Gain1、Gain三个模块的参数进行设置，如下图所示： 图1-6 PID参数设置 然后建立PID控制器子系统，如下图1-7所示： 图1-7 PID子系统 再对PID子系统进行封装，选中“Subsystem”后，单击鼠标右键，选择“Mask subsystem”，弹

电力传动及控制

电气传动及控制参考资料 一、单项选择题（本大题共0分，共 120 小题，每小题 0 分） 1. 在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压Ud较负载变化前是（）了。 A. 增加 B. 不变 C. 减小 2. 如下关于转速开环恒压频比控制调速系统（通用变频器-异步电动机调速系统）论述正确的是（）。 A. 二极管整流器输出端的大电容仅仅用于滤波作用 B. 二极管整流器是全波整流装置，由于输出端有滤波电容存在，因此输入电流波形中谐波含量很低 C. 通用变频器一般用电阻来吸收制动能量 3. 比例微分的英文缩写是（）。 A. PI B. PD C. VR D. PID 4. 转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常方式是( )。 A. PID B. PI C. P D. PD 5. 双闭环无静差V-M调速系统中，增加UPE的增益，系统稳定后转速反馈电压（）。 A. 增加 B. 不变 C. 减小 6. 下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是（） A. 降电压凋速 B. 变极对数调速 C. 变压变频调速 D. 转子串电阻调速 7. 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 8. 生产机械的负载转矩特性是（）。

A. 位能性恒转矩负载 B. 风机、泵类负载 C. 恒功率转矩负载 9. 转速、电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是（）。 A. ACR B. AVR C. ASR D. ATR 10. 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 11. 限止电流冲击的最简单方法是采用（）。 A. 转速微分负反馈 B. 电流截止负反馈 C. 电压负反馈 D. 带电流正反馈的电压负反馈 12. 电动机在调速过程中，保持电枢电流不变情况下，输出转矩不变的调速称为( )。 A. 恒转矩调速 B. 恒功率调速 C. 恒压调速 13. 下列不属于交流异步电动机动态数学模型特点的是（）。 A. 高阶 B. 线性 C. 非线性 D. 强耦合 14. SPWM技术中，调制波是频率和明望波相同的（）。 A. 正玄波 B. 方波 C. 等腰三角波 D. 锯齿波 15. 在定性的分析闭环系统时，截止频率越低．则系统的稳定精度（）。 A. 越高 B. 越低

运动控制系统第四版思考题答案

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变换器电路的基本结构。 答：直流PWM 变换器基本结构如图，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，当电动机停止不动时，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。若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。因为若开关频率非常高，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，就已经开始下降了，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馈回交流电网，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，达到与负载转矩平衡，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的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？ 答：D=（nN/△ n）（ s/（1-s ）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允 许）的调速围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速围，则在一定静态速降下，允许 的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁

电力电子与电力传动学科

电力电子与电力传动学科硕士研究生培养方案 电力电子与电力传动学科硕士研究生培养方案 本学科是电气工程一级学科下的二级学科，是一个既涉及传统电气技术，又会聚了现代电力电子技术、信息与控制技术的工程应用学科。特点是综合了强电与弱电、电力与电子、硬件与软件、测量与控制等多学科的知识，实现对供配电系统、电力拖动系统及机电自动化设备与生产线的供电、驱动与控制及深层次的理论研究。 本学科与电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术、仪器科学与技术、电路与系统等学科相互交叉，紧密联系，理论深入而又工程性强。近年来发展势头良好，社会对此方面的高级技术人才有很好的需求。 一、培养目标 本学科硕士学位培养过程中以电力电子、电机拖动及控制、供配电技术与测量传感及工程控制为核心，硕士学位获得者应掌握电力电子与电力传动科学的基础理论与技术，并掌握电子科学、计算机科学及信息科学的一般理论与技术，具有从事电力拖动与控制系统、供电系统和电子信息系统科学以及相关领域的研究开发及教学工作能力，有严谨求学的学风和高尚的职业道德，熟练掌握一门外语。 二、研究方向 01机电伺服驱动及控制技术 02电力传动控制与变流技术 03电力电子智能功率驱动及控制 04电力系统自动化 05电力电子与电力传动系统 06电能质量与控制 三、培养方式和学习年限 全日制硕士研究生学习年限一般为两年半至三年；在职硕士研究生学习年限一般为三年半至四年；提前完成硕士学业者，可提前半年毕业；若因客观原因不能按时完成学业者，可申请适当延长学习年限，延长时间不得超过半年。 四、学分与课程学习基本要求 总学分要求不低于26学分，其中课程总学分不低于24个学分，必修环节不低于2学分。课程学分要求中，学位课不低于15学分，其中所有公共基础课必修（皆为校统考课程），基础课至少选修一门。 学位课可以代替非学位课，但非学位课不能代替学位课。对于跨学科专业或同等学力录取的硕士生须补相应专业本科核心课程至少3门，但不计学分。 五、课程设置（详见课程设置表） 六、必修环节（参见第98页） 七、学位论文（参见第98页） ·1·

运动控制系统课程设计-说明书讲解

天津职业技术师范大学课程设计题目：X-Y数控机床运动控制系统设计 学生姓名： 班级： 学院：机械工程学院 指导老师： 2015年1月19日

目录 一、总体方案设计 (1) 1.1 设计任务 (3) 1.2 总体方案确定 (3) 二、机械系统设计 (4) 2.1、工作台外形尺寸及重量估算 (4) 2.2、滚动导轨的参数确定 (4) 2.3、滚珠丝杠的设计计算 (5) 2.4、步进电机的选用 (7) 2.5、确定齿轮传动比 (8) 2.6、确定齿轮模数及有关尺寸 (8) 2.7、步进电机惯性负载的计算 (9) 3.1 CPU板 (10) 3.2 驱动系统 (11) 参考文献 (14)

一、总体方案设计 1.1 设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝100mm×120mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=288mm；工作台加工范围X=55mm，Y=30mm；工作台最大快移速度为2m/min。 1.2 总体方案确定 （1）系统的运动方式与伺服系统 由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控制。为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。 （2）计算机系统 本设计采用了美国PMAC运动控制卡pmac(program multiple axises controller)是美国delta tau公司生产制造的多轴运动控制卡，是世界上功能最强，计算速度最快，质量可靠的运动控制产品。 （3）X-Y工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。 考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。 图1-1 系统总体框图

电力传动自动控制系统课后习题_电力拖动部分

电力传动自动控制系统练习题 (电力拖动部分) 哈尔滨工业大学

第1章 电力传动系统基础 一、选择题 1. 电力拖动系统运动方程式中的GD 2反映了（ ）。 A 旋转体的重量和直径平方的乘积，它没有任何物理意义 B 系统机械惯性的一个整体物理量 C 系统储能的大小，它不是一个整体物理量 D 以上三种都对 2. 恒功率负载的特点是（ ）。 A 负载转矩与转速的乘积为一常数 B 负载转矩与转速成反比变化 C 恒功率负载特性是一条双曲线 D 以上都对 3. 反抗性恒转矩负载特性是位于第（ ）象限的竖直线。 A 1、2 B 1、3 C 1、4 D 2、4 4. 位能性恒转矩负载特性是位于第（ ）象限的竖直线。 A 1、2 B 1、3 C 1、4 D 2、4 二、填空题 1. 电力拖动系统的电磁转矩和负载转矩分别用L em T T 、表示，当（ ）时系统处于加速运行状态，当（ ）时系统处于减速运行状态。 2. 选定电动机转速n 的方向为正，若电磁转矩0>em T ，则em T 的方向与n 的方向（ ），若负载转矩0>L T ，则L T 的方向与n 的方向（ ）。 3. 选定电动机转速n 的方向为正，若电磁转矩0

第（ ）象限。 6. 位能性恒转矩负载是指负载转矩的大小恒定不变，其方向与转速的方向（ ），其负载转矩特性位于 第（ ）象限。 7. 电动机的运动方程式为：dt dn GD T T L em 3752=-，式中，GD 2称为旋转系统的（ ），dt dn GD 3752称为系统的（ ）。 三、简答题 1. 简述恒转矩负载特性、恒功率负载特性、泵与风机负载特性的特点。 2. 什么是电力拖动？电力拖动系统主要由哪些部分组成。 3. 什么是电力拖动系统运动方程式？动态转矩与系统运动状态有何关系？ 4. 负载转矩的折算原则是什么？负载飞轮矩的折算原则是什么？ 5. 在工作机构为旋转运动、平移运动和升降运动的情况下其负载转矩的折算有何异同？ 6. 在工作机构为旋转运动、平移运动和升降运动的情况下其飞轮矩的折算有何异同？ 四、计算题 1. 已知某电动机的额定转矩T N 为320N·m ，额定转速为n N =1000r/min ，拖动系统的总飞轮矩GD 2=75 N·m 2， 负载为恒定转矩，T L =0.82T N 。求：(1)如果电动机的转速从零起动至n N 的起动时间为0.88s ，起动时若电动机保持电磁转矩不变，则该电磁转矩为多少？(2)如果电动机拖动的负载不变，转速由n N 制动到停止时的时间为0.33s ，制动时若电动机保持电磁转矩不变，则其电磁转矩为多少？ 2. 已知某拖动系统的负载转矩T L 为280N·m 、飞轮矩为GD L 2=620 N·m 2，系统中减速机构的传动比为i=4.8，减速 机构折算到电动机轴上的飞轮矩与电动机转子的飞轮矩之和GD dj 2=620 N·m 2，求电动机电磁转矩为240N·m 时，电动机轴及负载轴在起动时的机械角速度；若起动时保持电动机电磁转矩240N·m 不变，当起动时间为2.2s ，电动机的转速为多少？ 3. 某刨床的传动机构如图所示。电动机转子的飞轮矩GD d 2=245 N·m 2，电动机轴直接与齿轮1相连，经过齿轮2~8， 再与工作台G 1的齿条啮合。由齿轮1至8的传动比i 1、i 2、i 3、i 4分别为3.0、2.8、2.4、2.0，其中GD 2分别是10、24、18、26、20、32、22、40 N·m 2，切削力F q =8250N ，切削速度v g =46m/min ，传动效率η=0.72，齿轮8的节距t=24mm ，齿数z 为84，工作台的重量1450kg ，工件的重量850kg ，工作台与导轨的摩擦系数μ=0.1。请计算：(1)折算到电动机上的负载转矩；(2)切削时电动机输出的功率；(3)电动机轴上的总飞轮矩GD 2。