运动控制第六章作业及解答讲解学习
运动控制参考答案
运动控制参考答案运动控制参考答案运动控制是指通过控制系统对机械设备或工业机器人的运动进行精确控制的过程。
在现代工业中，运动控制技术被广泛应用于各种自动化设备和生产线中，以提高生产效率和质量。
本文将介绍一些常见的运动控制问题，并给出相应的参考答案。
一、速度控制问题速度控制是运动控制中的基本问题之一。
在实际应用中，常常需要根据特定的要求对机械设备进行速度调节。
例如，生产线上的传送带需要根据生产节奏来调整速度，以确保产品的顺利运输。
在这种情况下，可以采用PID控制算法来实现速度控制。
PID控制算法是一种经典的控制方法，通过不断调整控制器的输出信号，使得被控对象的输出值与期望值尽可能接近。
二、位置控制问题位置控制是指对机械设备的位置进行准确控制。
在很多应用中，需要将机械设备移动到特定的位置，以完成一系列操作。
例如，工业机器人需要准确地抓取和放置物体，这就需要对机器人的位置进行控制。
在这种情况下，可以采用闭环控制方法来实现位置控制。
闭环控制是指通过不断测量被控对象的输出值，并与期望值进行比较，从而调整控制器的输出信号，使得被控对象的输出值逐渐接近期望值。
三、力控制问题力控制是指对机械设备施加特定的力或压力进行控制。
在某些应用中，需要对机械设备施加特定的力或压力，以保证操作的安全性和稳定性。
例如，自动化装配线上的螺栓拧紧机需要根据螺栓的规格和要求施加特定的扭矩力。
在这种情况下，可以采用力传感器来测量施加在机械设备上的力，并通过闭环控制方法来实现力控制。
四、轨迹规划问题轨迹规划是指对机械设备的运动轨迹进行规划和控制。
在某些应用中，需要将机械设备按照特定的轨迹进行移动，以完成复杂的操作。
例如，自动化焊接机器人需要按照预定的轨迹进行焊接操作。
在这种情况下，可以采用插补控制方法来实现轨迹规划。
插补控制是指通过对机械设备的位置进行插值计算，从而实现平滑的运动轨迹。
总结：运动控制是现代工业中的重要技术之一。
通过对机械设备的速度、位置、力和轨迹进行精确控制，可以提高生产效率和质量。
第六章 运动控制
第六章 运动控制
马萍
侯莹
第一节 神经系统对姿势与运动的控制 一、低位中枢对肌紧张的控制
第六章 运动控制
马萍
侯莹
第一节 神经系统对姿势与运动的控制 一、低位中枢对肌紧张的控制
第六章 运动控制
马萍
侯莹
第一节 神经系统对姿势与运动的控制 一、低位中枢对肌紧张的控制
第六章 运动控制
马萍
侯莹
第一节 神经系统对姿势与运动的控制 一、低位中枢对肌紧张的控制
第六章 运动控制
马萍
侯莹
第一节 神经系统对姿势与运动的控制
各级神经 大脑皮层 基底节 小脑 中脑 脑干 脑桥 主要功能 随意运动，高级脑功能 运动的设计及肌张力控制 运动中的平衡、协调、肌张 力 瘫痪类 康复治 型 疗方法
上运动 神经元 瘫痪
神经促 技术 动 通 元 为主 并 经 动 元
延髓
翻正反射（四肢支撑）、平 衡反应（双足支撑） 上运 神经 或合 状态反射，翻正反射 脑神 下运 神经 咽喉、舌肌运动，内脏运动 瘫痪
第六章 运动控制
马萍
侯莹
第六章引言：运动控制理论 运动模式化理论
3.模式化运动：运动形式固定、有节奏和连 续性运动、主观意识控制运动开始与结束 由中枢模式调控器（central pattern generator，CPG）调控。 除了CPG机制外，模式化运动已知与锥体外 系和小脑系统的机能相关，出现下意识的 横纹肌自动节律性收缩来“控制”。 步行是典型的模式化运动。
运动控制与障碍
第六章 运动控制
马萍
侯莹
第二节
二、步态控制 划圈步态
运动控制与障碍
第六章 运动控制
马萍
侯莹
自动控制原理第六章课后习题答案(完整)
自动控制原理第六章课后习题答案（免费）线性定常系统的综合6－1 已知系统状态方程为：()100102301010100x x u y x•-⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪=--+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭= 试设计一状态反馈阵使闭环系统极点配置为－1，－2，－3.解: 由()100102301010100x x u y x•-⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪=--+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=可得:(1) 加入状态反馈阵()012K k k k =,闭环系统特征多项式为:32002012()det[()](2)(1)(2322)f I A bK k k k k k k λλλλλ=--=++++-+--+-(2) 根据给定的极点值,得期望特征多项式:*32()(1)(2)(3)6116f λλλλλλλ=+++=+++(3) 比较()f λ与*()f λ各对应项系数,可得:0124,0,8;k k k ===即:()408K =6－2 有系统：()2100111,0x x u y x•-⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭= （1） 画出模拟结构图。
（2） 若动态性能不能满足要求，可否任意配置极点？ （3） 若指定极点为－3，－3，求状态反馈阵。
解(1) 模拟结构图如下:(2) 判断系统的能控性；0111c U ⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦满秩，系统完全能控，可以任意配置极点。
(3)加入状态反馈阵01(,)K k k =,闭环系统特征多项式为:()2101()det[()](3)22f I A bK k k k λλλλ=--=+++++ 根据给定的极点值,得期望特征多项式:*2()(3)(3)69f λλλλλ=++=++比较()f λ与*()f λ各对应项系数,可解得:011,3k k ==即:[1,3]K =6－3 设系统的传递函数为：(1)(2)(1)(2)(3)s s s s s -++-+试问可否用状态反馈将其传递函数变成：1(2)(3)s s s -++若能，试求状态反馈阵，并画出系统结构图。
运动控制第六章作业及解答
6—2 简述异步电动机在下面四种不同的电压—频率协调控制时的机械特性并进行比较：1）恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性；（2) 基频以下电压—频率协调控制时异步电动机的机械（3）基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性；（4）恒流正弦波供电时异步电动机的机械特性；答：恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性:当s很小时,转矩近似与S成正比，机械特性是一段直线，s接近于1时转矩近似与s成反比，这时，Te = f（s)是对称于原点的一段双曲线。
基频以下电压—频率协调控制时异步电动机的机械特性：恒压频比控制的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，当转矩增大到最大值以后,转速再降低，特性就折回来了。
而且频率越低时最大转矩值越小，能够满足一般的调速要求，但低速带载能力有些差强人意，须对定子压降实行补偿。
恒Eg /ω1 控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到Φrm = Constant，从而改善了低速性能,但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制.恒 Er /ω1 控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性,按照转子全磁通Φrm 恒定进行控制，而且，在动态中也尽可能保持Φrm 恒定是矢量控制系统的目标，基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性：当角频率提高时,同步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性上移，而形状基本不变。
基频以上变频调速属于弱磁恒功率调速。
恒流正弦波供电时异步电动机的机械特性：恒流机械特性的线性段比较平，而最大转矩处形状很尖.恒流机械特性的最大转矩值与频率无关，恒流变频时最大转矩不变，但改变定子电流时，最大转矩与电流的平方成正比。
6-3 如何区别交—直—交变压变频器是电压源变频器还是电流源变频器？它们在性能上有什么差异?答:根据中间直流环节直流电源性质的不同,直流环节采用大电容滤波是电压源型逆变器。
它的直流电压波形比较平直，理想情况下是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或梯形波。
运动控制系统第6章位置随动系统
2）定位精度与速度控制范围 定位精度是评价位置随动系统控制准确度的性能指标。系统最终定 位点与指令目标值间的静止误差定义为系统的定位精度。 位置伺服系统，应当能对位置输入指令输入的最小设定单位（1脉 冲当量），作出相应的响应。为了实现这一目标，一是要采用分辨 率足够高的位置检测器，二是要求系统的速度单元具有足够宽的调 速范围，也就是说速度单元要有较好的低速运行性能。 图6-3为速度控制单元的输入输出特性
2. 交流伺服电动机
在现代伺服系统中，更多的采用交流伺服电动机。交流伺服电动机可 以是异步电动机或者永磁同步电动机。
交流异步伺服电动机有下述特点：
1）采用二相结构，电动机定子上布置有空间相差90º电角度的二相绕组， 一相称励磁绕组，一相称控制绕组，分别施加相位差90º的交流电压；
2）励磁绕组电压不变控制绕组电压为零时，旋转磁场变成了静止脉动磁 场，电动机立即停止转动，克服了普通异步电动机失电时的“自转”现象， 符合机床的要求；
6.2.4 数控机床的轨迹控制原理及其实现
1. 数控插补概述 以数控机床为例，其控制的目标是被加工的曲线或曲面，在加工过程
中要随时根据图纸参数求解刀具的运动轨迹，其计算的实时性有时难 以满足加工速度的需求。因此实际工程中采用的方法是预先通过手工 或自动编程，将刀具的连续运动轨迹分成若干段，而在执行程序的过 程中实时地将这些轨迹段用指定的具有快速算法的直线、圆弧或其它 标准曲线予以逼近。 插补是一个实时进行的数据密化过程。轨迹插补与坐标轴位置伺服是 数控机床的二个主要环节。 插补必须实时完成，因此除了要保证插补运算的精度外,还要求算法简 单。一般采用迭代算法。 就目前普遍应用的算法而言，可以分为两大类：脉冲增量插补，数据 采样插补。
运动技能学习与控制（作业）解析
第一章1.简述运动技能的四个特征（1）指向目标，即动作技能都有操作目标；（2）动作技能的操作具有随意性；（3）动作技能需要身体、头、和/或肢体的运动来实现任务目标；（4）为了实现技能的操作目标，需要对动作技能进行学习或再学习；2.在金泰尔的分类法中，动作技能分类的两个纬度分别是什么？（1）操作的环境背景特征：①调节条件②尝试间变化（2）表征技能的动作功能：①身体定向②操纵3.在金泰尔的分类系统中调节条件是指什么？调节条件是指技能操作中必然存在并影响操作者运动特征的环境背景。
第二章1.什么是操作结果测量、操作过程测量？两者的差异？根据两者测量的方法举出三至四个运动教学中运动技能测量的例子。
（1）操作结果测量：指为了说明动作技能操作结果而进行测量。
（2）操作过程测量：为了说明在动作操作过程中运动控制系统某些方面的操作状态而进行的一种动作技能操作测量。
差异：①操作结果测量没有提供产生操作结果前肢体或身体行为的任何信息；②没有关于运动过程中参与工作的肌肉系统的活动信息；举例：操作结果测量：①一英里跑或打一个字所用的时间；②从发令枪响到起跑动作开始的时间；③垂直纵跳的高度；操作过程测量：①动作过程中肢体经过的高度；②动作过程中肢体运动速度；③运动中加速或减速的模式；2.简述简单反应时、选择反应时和辨别反应时及区别。
（1）简单反应时：指测试情景中只包含单一刺激并要求被试者做出单一反应动作，这时所测的反应时称为简单反应时。
（2）选择反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，每个信号需要特定的反应形式，这时测得的反应时为选择反应时。
（3）辨别反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，但被试者只需对其中的一个做出反应，对其他信号不做反应，这时测得的反应时为辨别反应时。
区别：①从刺激信号的数量来判断是不是简单反应时；②从做出的反应的信号数量来判断是不是辨别反应时。
3.将反应时分段的含义是什么？（1）在刺激信号发出和肌肉活动开始之间存在一个时间间隔，这个间隔便是反应时的第一部分，称为前动作时（pre-motor time）；（2）第二部分是从肌肉活动增加到外显肢体动作真正开始之间的时距，称为动作时（motor time）。
《运动控制》练习题及答案解析精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）《运动控制》练习题及答案解析1、下述调节器能消除被控量稳态误差的为（C）。
A比例调节器 B 微分调节器 C PI调节器 D PD调节器2、双闭环直流调速系统，ASR、ACR均采用PI调节器，期中ACR所起的作用为（D）。
A 实现转速无静差B对负载变化起抗扰作用C输出限幅值决定电动机允许的最大电流D对电网电压波动起及时抗扰作用3、采用PI调节器的转速、电流双闭环调速系统，若要改变电动机的转速，应调节（B ）。
A调节器放大系数 B给定电压 C负载 D以上说法都不对4、某闭环调速系统的调速范围是1500～150r/min，要求系统的静差率2%s ，那么系统允许的静态速降是（ A ）。
A 3.06r/minB 4r/minC 4.13r/min D以上结果都不对5、在可逆运行系统当中，抑制瞬时脉动环流措施为（ 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 D以上说法都不对6、适用于高速段数字测速的方法为（A ）。
A M法B T法C M/T法D F法7、在桥式可逆直流脉宽调速系统当中，镇流电阻的作用是（ C ）。
A 限流B 分压C 抑制泵升电压D 以上说法都不对8、在伯德图上，截止频率越高，则系统的（B）。
A 稳定性越好B 快速性越好C 稳态精度越高 D以上说法都不对9、异步电动机变压变频调速系统属于如下哪种类型？（C ）A电磁功率回馈型 B 转差功率回馈型C转差功率不变型 D 转差功率消耗型10、如下几种变频调速方法中，哪种控制方式的异步机机械特性是一条直线？（）A 1g E f =常数B 1s U f =常数C 1s E f =常数D 1r E f =常数 11、不属于抑制电流脉动的措施的是（。
DA 增加整流电路相数B 采用多重化技术C 设置平波电抗器D 设置环流电抗器12、 输入为零时输出也为零的调节器是（A ）。
A P 调节器B I 调节器C PI 调节器D PID 调节器13、在同样的负载扰动下，闭环系统的转速降落cl n 与开环下的op n 之比为（ D ）。
第六章 注意与运动技能的控制
非特异的资源容量。
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四、注意的选择性
理论观点:两个同时进行的任务间的干扰并不是因为每个加 工都需要注意（作为一种资源）而造成的，干扰之所以出 现是因为早已选择了某一动作，而其他加工则被完全或部 分地阻塞了，所以，注意最基本的加工过程是选择而不是 资源或容量。 理论创新：如果有一个重要动作被选择了，那么其他动作 肯定被阻止，至少被暂时阻止，直至最初动作完成。亦即 刺激加工过程中很少发生干扰，而是在动作计划或执行阶 段任务产生时干扰最多。
你觉得技能学习中有哪些是自动加工的？
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（三）干扰与动作产生
反应时与心理不应期 对非常接近的两个刺激中的第二个刺激出现 应答延迟，这种延迟现象被称为心理不应期。 心理不应期与两个刺激间相隔时间和个体的 反应时差异有密切的关系。 心理不应期的产生与两个刺激之间的时间间 隔呈直线相关。
请思考：心理不应期与反应时之间的关系。
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学生注意的外部表现
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结构性干扰和资源性干扰
结构性干扰指得不是有注意资源的限制造成的干扰，如两 个不同位置的视觉信号干扰。 “分心驾驶 ”——驾驶时使用手机 1、手眼操作——结构性干扰 2、注意资源——资源性干扰
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三、多重资源理论
理论观点：注意的资源应该是多重的，并不是一个由 中枢控制的有限容量，每个人都有自己的资源并有用 于处理某些特定类型信息加工的资源。
注意？复习注意知识
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第六章 注意与运动技能的控制
关键概念 注意 选择性注意 倒U型理论 心理不应期 次任务技术 现象逆效应 视觉选择性注意 过滤器理论 有限容量理论 多重资源理论
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运动控制第六章作业
及解答
6-2 简述异步电动机在下面四种不同的电压-频率协调控制时的机械特性并进行比较：1）恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性；
（2）基频以下电压—频率协调控制时异步电动机的机械
（3）基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性；
（4）恒流正弦波供电时异步电动机的机械特性；
答：恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性：当s很小时，转矩近似与S成正比，机械特性是一段直线，s接近于1时转矩近似与s成反比，这时，Te = f（s）是对称于原点的一段双曲线。
基频以下电压-频率协调控制时异步电动机的机械特性：恒压频比控制的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，当转矩增大到最大值以后，转速再降低，特性就折回来了。
而且频率越低时最大转矩值越小，能够满足一般的调速要求，但低速带载能力有些差强人意，须对定子压降实行补偿。
恒Eg /ω1 控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到Φrm = Constant，从而改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制。
恒 Er /ω1 控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，按照转子全磁通Φrm 恒定进行控制，而且，在动态中也尽可能保持Φrm 恒定是矢量控制系统的目标，
基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性：当角频率提高时，同步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性上移，而形状基本不变。
基频以上变频调速属于弱磁恒功率调速。
恒流正弦波供电时异步电动机的机械特性：恒流机械特性的线性段比较平，而最大转矩处形状很尖。
恒流机械特性的最大转矩值与频率无关，恒流变频时最大转矩不变，但改变定子电流时，最大转矩与电流的平方成正比。
6-3 如何区别交-直-交变压变频器是电压源变频器还是电流源变频器？它们在性能上有什么差异？
答：根据中间直流环节直流电源性质的不同，直流环节采用大电容滤波是电压源型逆变器。
它的直流电压波形比较平直，理想情况下是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或梯形波。
直流环节采用大电感滤波是电流源型逆变器。
它的直流电流波形比较平直，相当于一个恒流源，输出交流电流是矩形波或梯形波。
在性能上却带来了明显的差异，主要表现
1）无功能量的缓冲在调速系统中，逆变器的负载是异步电机，属感性负载。
在中间直流环节与负载电机之间，除了有功功率的传送外，还存在无功功率的交换。
滤波器除滤波外还起着对无功功率的缓冲作用，使它不致影响到交流电网。
因此，两类逆变器的区别还表现在采用什么储能元件（电容器或电感器）来缓冲无功能量。
（2）能量的回馈用电流源型逆变器给异步电机供电的电流源型变压变频调速系统有一个显
著特征，就是容易实现能量的回馈，从而便于四象限运行，适用于需要回馈制动和经常正、反转的生产机械。
（3）动态响应正由交-直-交电流源型变压变频调速系统的直流电压可以迅速改变，所以
动态响应比较快，而电压源型变压变频调速系统的动态响应就慢得多。
（4）输出波形电压源型逆变器输出的电压波形为方波，电流源型逆变器输出的电流波形
为方波。
（5）应用场合
电压源型逆变器属恒压源，电压控制响应慢，不易波动，所以适于做多台电机同步运行时的供电电源，或单台电机调速但不要求快速起制动和快速减速的场合。
采用电流源型逆变器的系统则相反，不适用于多电机传动，但可以满足快速起制动和可逆运行的要求。
6-5 采用二极管不控整流器和功率开关器件脉宽调制（PWM）逆变器组成的交-直-交变频器有什么优点？
答：具有如下优点
（1）在主电路整流和逆变两个单元中，只有逆变单元可控，通过它同时调节电压和频率，结构简单。
采用全控型的功率开关器件，只通过驱动电压脉冲进行控制，电路也简单，效率高。
（2）输出电压波形虽是一系列的PWM波，但由于采用了恰当的PWM控制技术，正弦基波的比重较大，影响电机运行的低次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高了系统的调速范围和稳态性能。
（3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，
系统的动态性能也得以提高。
（4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因素较高，且不受逆变输出电压大小的影响。
6-9在转差频率控制的变频调速系统中，当转差频率的测量值大于或小于实际值时，将给系统工作造成怎样的影响？
答：在调速过程中，实际频率ω1 随着实际转速ω同步地上升或下降，有如水涨而船高，因此加、减速平滑而且稳定。
如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。