运动控制复习要点
运动控制复习要点
运动控制复习要点（SZT）1.直流调速系统用的三种可控直流电源和各自的特点。
2.电流连续和断续时，V-M系统机械特性的差别，电流断续有何不良影响。
3.直流调速系统闭环静特性和开环机械特性的联系和区别（画图分析）。
4.电流截止负反馈及其作用。
5.比例调节器、积分调节器、比例积分调节器各自的控制规律和特点。
6.无静差调速系统的稳态结构图和稳态结构参数关系。
7.电压反馈电流补偿的调速系统进行稳态特性和与转速闭环调速系统的主要差别。
8.转速电流双闭环系统中的两个调节器（ASR、ACR）的主要作用。
9.双闭环、单闭环、开环直流调速系统的静特性和机械特性的对比分析（画图）。
10.双闭环直流调速系统起动的特点，起动波形。
11.调节器工程设计法的思路。
12.典型I型、II型系统的结构及其各自的特性。
13.多个小惯性环节的近似处理，大惯性环节的近似处理，高阶系统的降阶处理。
14.转速微分负反馈的作用。
15.V-M系统可逆路线的分类。
16.V-M系统可逆调速系统中的环流分类，利害及其抑制和消除法。
17.α-β配合控制原理、原理图和控制特性。
18.V-M系统可逆调速系统的两大类和各自特点。
19.逻辑无环流控制功能的两种实现方法。
20.D LC应有的四种基本功能和DLC应有的两种延时。
21.单级式、双极式、PMW变换器电路原理和电压、电流波形。
22.双极式PMW（B型及格式）电路对驱动信号的要求（画图分析说明）。
23.泵升电压及其限制方法、电路、工作原理。
24.交流调速系统按转差功率特点分的三种基本类型和各自特点。
25.交流力矩电机与普通电机调压调速时的特点比较（画图分析）。
26.转速闭环交流调压调速系统的静特性、机械特性和各自的特点（画图说明）。
27.变频调速的基本控制方式（基频以上和基频以下）的特点（画图说明）。
28.静止变频装置的两大类和变频范围。
29.电压源型和电流源型变频器和各自特点（作对比分析）。
30.S PWM逆变器及其与普通交-直-交逆变器比较的优点。
运动控制系统 复习知识点总结
1 运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。
（运动控制系统框图）2. 运动控制系统的控制对象为电动机，运动控制的目的是控制电动机的转速和转角，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。
因此，转矩控制是运动控制的根本问题。
第1章可控直流电源-电动机系统内容提要相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标1相控整流器-电动机调速系统原理2.晶闸管可控整流器的特点（1）晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。
（2）晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。
晶闸管可控整流器的不足之处晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。
晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。
在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变。
需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。
3.V-M系统机械特4.最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。
5.（1）直流脉宽变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类（2）简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统（3）有制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统（4）桥式可逆PWM变换器（5）双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点双极式控制方式的不足之处（6）直流PWM变换器-电动机系统的能量回馈问题”。
（7）直流PWM调速系统的机械特性6..生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D来表示（D的表达式）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电动机转速的变化率，称为静差率s。
《运动控制系统》知识要点
《运动控制系统》知识要点——— PH.D 戴卫力CH1 绪论运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。
运动控制系统的基本运动方程:dtdn GD T T L e 3752=-2GD ：转动惯量，为飞轮矩（2Nm ）n ：转子的机械转速（r/min ）πω260mn =转矩控制是运动控制的根本问题。
生产机械的负载转矩特性一般分为恒转矩负载、恒功率负载和风机、泵类负载。
恒转矩负载又分为位能性和反抗性负载两种。
前者有重力产生，具有固定的大小和方向。
反抗性恒转矩负载的大小不变，方向始终与转速反向。
恒功率负载的特征是负载转矩与转速成反比，而功率为常数。
即 mLL P T ω=风机、泵类负载的转矩与转速的平方成正比。
闭环控制的直流调速系统直流调速公式的推想Φ-=e K IRU n Φ=e e K C ① 调节电枢电压U ；② 弱磁（只能弱，升磁会导致磁饱和）； ③ 改变电枢回路电阻R属无级调速的为①和②；有级调速的为③；调速范围小的② 因此，采用的最多的是①。
CH2 转速反馈控制的直流调速系统2.1 加在直流电机电枢绕组上的直流电源类型：旋转变流机组、静止式可控整流器、PWM 控制变换器 抑制电流脉动的措施：1）增加整流电路相数，或采用多重化技术。
2）设置电感量足够大的平波电抗器。
V-M 系统电流工作在断续时，有两个显著的特点：一是机械特性变软；二是理想空载转速高。
晶闸管整流器的失控时间Ts ：整流电路输出电压脉动周期的一半。
不可逆PWM 变换器中，加在电机两端的端电压是_____________桥式可逆PWM 变换器的输出平均电压为(2D-1)Us （D 为占空比，D=ton/T ）调速系统的稳态性能指标：调速范围D ：电动机提供的最高转速max n 和最低转速min n 之比；min max /n n D =注意的是：这里的最高和最低转速是指电动机额定负载时的最高和最低转速。
运动控制复习要点及答案
第一部分运动控制复习要点（IRON）1、直流调速系统用的三种可控直流电源和各自的特点。
P21)旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。
2)静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。
3)直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。
2.电流连续和断续时，V-M系统机械特性的差别，电流断续有何不良影响。
P91）当电流连续时，特性还比较硬；断续段特性则很软，而且呈显著的非线性，理想空载转速翘得很高。
2）电流断续给用平均值计算描述的系统带来一种非线性因素，也引起机械特性的非线性，影响系统的运行性能。
3、直流调速系统闭环静特性和开环机械特性的联系和区别（画图分析）。
P23~24a、闭环系统的静态特性可以比开环系统的机械特性硬很多；b、闭环系统的静差率比开环系统小得多；c、如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。
d、要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。
4、电流截止负反馈及其作用。
P28当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈叫做电流截止负反馈，简称截流反馈。
作用：限流保护，即解决反馈闭环调速系统启动和堵转时电流过大的问题。
5、比例调节器、积分调节器、比例积分调节器各自的控制规律和特点。
比例调节器：a、Uc=KpΔUn输出信号与偏差信号成比例；有差调节。
b、能迅速响应控制作用。
积分调节器：a、输出信号的速度与偏差信号成正比。
b、无静差调速。
比例积分调节器：a、稳态精度高，动态响应快；b、比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。
（控制规律即公式）6、无静差调速系统的稳态结构图和稳态结构参数关系。
P43无静差调速系统的稳态参数计算很简单，在理想情况下，稳态时Un=0，因而Un=Un*=α*n，即m ax*m axn n U =α（1-66），α为转速反馈系数（V.min/r ），Nmax 为电动机调压时的最高转速（r/min ），U*nmax 为相应的最高给定电压（V ）。
运动控制期末复习
一、填充题：1. 运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。
2. 转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。
3. 生产机械常见的三种负载是恒转矩负载、恒功率负载和平方率负载。
4. 某直流调速系统电动机额定转速1430/min N n r =，额定速降115/minN n r ∆=，当要求静差率30%s ≤时，允许的调速范围为5.3，若当要求静差率20%s ≤时，则调速范围为3.1，如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是44.6%。
5. 数字测速中，T 法测速适用于 低速，M 法测速适用于高速 。
6. 生产机械对调速系统转速控制的要求有 调速 、稳速和加减速 三个方面。
7.直流电机调速的三种方法是：调压调速、串电阻调速和弱磁调速。
8.双闭环直流调速系统的起动过程分为 电流上升阶段、恒流升速阶段和 转速调节 三个阶段。
9.单闭环比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应的 改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。
1．恒压频比控制方式是指给异步电动机供电的电压和 频率 之比为常数。
10.异步电机基于稳态模型的控制方法有调压调速和变压变频调速；基于动态数学模型的高性能控制方法有FOC 和DTC 。
11.异步电动机变压变频调速控制特性曲线中，基频以下调速称为恒 转矩 调速，基频以上调速称为恒功率调速。
12.控制变频器逆变部分的常见的脉冲宽度调制技术有（1）以追求电压正弦为目的的SPWM 控制技术，（2）以追求电流正弦为目的的CFPWM 控制技术，（3）以追求磁链正弦为目的的SVPWM 控制技术。
13.转差频率控制的两个基本特点是：（1）定子电压和频率比协调控制保持空隙磁通恒定，（2）气隙磁通不变时，电磁转矩与转差频率成正比。
14.电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积产生感应电动势。
运动控制复习要点
知识点：第二章1． 常用的可控直流电源类型：2． 晶闸管整流器-电动机系统1) 相位控制：（用触发脉冲的相位角α控制整流电压的平均值0d U），（0<α<2/π时，0d U >0，整流状态，电功率从交流侧输送到直流侧；2/π<α<max α时，0d U <0，有源逆变状态，电功率反向传送。
）2) 电流波形的脉动，在什么情况下可能出现电流连续和断续？抑制措施？3) 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数(1) 放大系数的计算公式：(2) 失控时间的计算(3) 传递函数：动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是（ ）环节，由（ ）引起，可近似为（ ）处理。
4) 晶闸管整流器运行中存在的问题？3． 直流脉宽调速系统的主要问题：1) PWM 调速系统优越性？2) 二象限不可逆PWM 表2-33) PWM 控制器与变换器的动态数学模型？4． 稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性1)调速系统的稳态性能指标： 1.调速范围 2.静差率 2)调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准. 3)调速范围、静差率和额定速降之间的关系公式。
4) 一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
5． 转速反馈控制的直流调速系统1) 闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬的多的稳态特性，从而能保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，代价是增设电压放大器以及检测与反馈装置。
2) 闭环系统能够减少稳态速降的实质。
3) 反馈控制规律的三个基本特征。
4) 比例积分控制的无静差调速系统： P I PI 作用6． 直流调速系统的数字控制：1) 微机数字控制的特殊问题：（离散化）（数字化）2) 采用旋转编码器的数字测速方法:名称和适用范围7． 转速反馈控制直流调速系统的限流保护：采用电流截止负反馈第三章 转速、电流反馈控制的直流调速系统1. 双闭环调速系统的静特性在负载电流小于dm I 时表现为（转速无静差），这时，（转速负反馈）起主要作用，当负载电流达到dm I 时，（电流调节器）起主要调节作用，转速表现为（电流无静差）。
运动控制知识点总结
10.调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准，即一个调速系统 的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。 11.开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系: ①闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多 ②闭环系统的静差率比开环系统小得多 ③如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围 总结来说：比例控制的直流调速系统可以获得比开环控制调速系统硬的多 的稳态特性，从而保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此，需设 置电压放大器和转速检测装置。 12.比例控制的变换直流调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有以下三个 基本规律： ①比例控制的反馈控制是被调量有静差的控制系统 ②反馈控制的作用是：抵抗扰动，服从给定 ③系统精度依赖于给定和反馈检测的精度 反馈控制系统具有良好的抗扰性能，它能有效地抑制一切被负反馈环所包 围的前向通道上的扰动作用，但对于给定作用惟命是从。 13.积分控制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 14.比例调节器的输出只取决于输入偏差的现状，而积分调节器的输出则包含了 输入偏差的全部历史 15.比例积分控制器：比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终能消除稳 态误差 16.旋转编码器分绝对式和增量式，绝对式常用于检测转角，增量式常用于检测 转速
自动 F1207 班复习资料
整理人：申思远
温梦珂
26. 典型Ⅰ型系统跟随性好，典型Ⅱ型抗扰性好 27.双闭环直流调速系统的调节器设计方法：先内环后外环 先从电流环（内环）开始，对其进行必要的变换和近似处理，然后根据电 流环的控制要求把它校正成哪一类典型系统，再按照控制对象确定电流调节器 的类型，最后按动态性能指标要求确定电流调节器的参数。电流环设计完成后， 把电流环等效成速度环的一个环节，按照同样的方法设计速度环。 在设计时需增加必要的电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。 28.控制对象的工程近似处理方法： ①高频小惯性环节的近似处理 ②高阶系统的降阶近似处理 ③低频段大惯性环节的近似处理 上述三种方法了解其过程和近似条件 29.交流拖动控制系统主要应用于下述三个方面： ①一般性能调速和节能调速 ②高新能的交流调速系统和伺服系统 ③特大容量、极高转速的交流调速 30.从能量转换的角度看，转差功率是否增大，能量是被消耗还是得到利用，是 评价调速系统效率高低的标志。从这点出发，可以把异步电机调速系统分为三 类： ①转差功率消耗型调速系统 定子降电压调速和绕线转子电动机转子串电阻调速属于这一类 ②转差功率馈送型调速系统 绕线转子异步电动机串级调速属于这一类 ③转差功率不变型调速系统 变压变频调速、变极对数调速属于这一类 31.异步电动机变压变频调速 ①基频以下调速 当异步电动机运行在基频（额定频率）以下时，如果磁通太弱，没有充 分利用铁心，是一种浪费；如果磁通太大，又会是铁心饱和，从而导致过大的
运动控制—期末复习部分简答题
●1.简述异步电动机双馈调速的五种工况。
答：①电机在次同步转速下作电动运行。
从定子侧输入功率，轴上输出机械功率，而转速功率在扣除转子消耗后从转子侧馈送到电网，由于电机在低于同步转速下工作，故称为次同步转速的电动运行；②电机在反转时作倒拉制动运行。
在反相附加电动势与位能负载外力的作用下，可以使电机进入倒拉制动运行状态；③电机在超同步转速下作回馈制动运行。
进入这种运行状态的必要条件是有位能性机械外力作用在电机轴上，并使电机能在超过其同步转速n1的情况下运行；④电机在超同步转速下作电动运行。
绕线转子异步电机在转子中串入附加电动势后可以再超同步转速下作电动运行，并可使输出超过其额定功率，这一特殊工况正是有定，转子双馈的条件形成的；⑤电机在次同步转速下作回馈制动运行。
为了提高生产率，很多工作机械希望其电力拖动装置能缩短加速和停车的时间，因此必须是运行在低于同步转速电动状态的电机切换到制动状态下工作。
●2.简述转速反馈闭环调速系统的三个基本特征答：①只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的；②反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定，扰动性能是反馈控制系统最突出特征之一；③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
●3.简述双闭环直流调速系统启动过程的三个阶段和三个特点：答：⑴三个阶段：第一阶段（0~t1)是电流上升阶段；第二阶段(t1~t2)是横流升速阶段；第三阶段（t2以后）是转速调节阶段。
⑵三个特点：①饱和非线性控制。
随着ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态，在不同情况下表现未不同结构的线性系统，只能采用分段线性化得方法来分析，不能简单的用线性控制理论来分析整个起动过程，也不能简单的用线性控制理论来笼统的设计这样的控制系统；②转速超调。
当转速调节器ASR采用PI调节器时，转速必然有超调；③准时间最优控制。
●4.简述双闭环直流调速系统中转速调节器和电流调节器的作用。
答：⑴转速调节器的作用①转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快的跟随给定电压Un*变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差；②对负载变化起抗扰作用；③其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。
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复习要点
第二章
直流电动机工作原理、类型、机械特性、调速原理、调速要求和调速指标。
PWM调速原理、逻辑延时电路作用、电流截止负反馈概念。
单闭环调速系统稳态分析和动态分析。
双闭环调速系统稳态分析和动态分析。
（各个反馈系数的计算、启动过程的特点、两个调节器的作用）
无静差调速原理。
第四章
变频调速原理、变频器结构和特性、spwm和svpwm原理、自然采样法、规则采样法
第五章
矢量控制概念、坐标变换
磁链观测器类型
第六章
永磁同步伺服电机控制策略、测速方法、转子初始位置检测、电子齿轮
第七章
位置传感器、换向原理、换向控制逻辑电路逻辑表达式、正反向特种代码
第八章
位置控制系统基本结构、性能指标、位置指令信号形式、变比例系数以及复合控制、增量式光电脉冲编码器
基本复习题
什么是擎住效应？
双闭环调速系统中，ASR和ACR各起什么作用？
闭环系统的静特性相对于开环系统的机械特性有哪些优点？
单闭环调速系统中比例积分调节器代替比例调节器可以消除稳态速差的原因？
分析脉宽调制器中逻辑延时电路的作用。
简述异步电动机矢量控制的基本原理。
简述三相异步电动机空间电压矢量PWM控制方式下“零矢量”的作用。
简述采用增量式光电编码器检测永磁同步电动机转子时，检测其初始位置的目的。
简述三相无刷直流电动机控制系统中位置检测器的类型和必须满足的两个条件。
简述位置控制系统和调速控制系统的异同点。
比较电压源型逆变器和电流源型逆变器在结构和输出上的不同。
根据“定子空间扇区图”来分析无刷直流电动机的换向过程。
简述自然采样法和规则采样法原理。
脉冲间隔法，简称T法，已知高频脉冲的频率为f,一个光电脉冲周期Tf内的高频脉冲个数为m2,光电脉冲编码器的分辨率是Pf , 4倍频输出，试写出电动机的转速n（r/min）的计算表达式。
何为泵升电压？如何解决？
在交－直－交变频器中，在什么情况下，中间直流母线电压会升高，如何解决？
简述SVPWM原理。
画出三相PWM逆变器主电路，并说明各开关状态所对应的电压矢量形式，指出其中的非零电压矢量和零矢量。
比较比例控制、积分控制和比例积分控制各自的特点。
分别根据基频以上和基频以下两种情况分析异步电动机变频调速的原理。
单闭环调速系统中以比例积分调节器代替比例调节器可以消除稳态速差的原因是什么？
在三相无刷直流电动机中，转子位置检测器有什么作用？
在直线插补的方式下，位置控制输入信号是什么类型的函数？在圆弧插补的方式位置控制输入信号又是什么类型的函数？请给出数学表达式。
双闭环调速系统中，ASR和ACR各起什么作用？
闭环系统的静特性相对于开环系统的机械特性有哪些优点？
试推导SPWM的规则采样法的数学公式。
另稳态速降（开环、闭环）、开环增益、比例控制器增益的计算。
电子齿轮的计算。
正反转特种代码辨别以及相应的逻辑表达式、换向控制逻辑电路逻辑表达式。
不同坐标系之间的变换。
（3-2,2-3，动-静，静-动，以及其之间的不同组合）规则采样的计算。