自动控制系统考试试题概要

《自动控制系统》考试试题专业：机械设计制造及其自动化年级： 2007试题说明：1.本试卷满分共计100分，考试时间90分钟。

2.本试卷共3页，六个大题。

一、填空题1、直流电动机的调速方案有、和三种。

2、对于改变电枢回路电阻的调速方法，当负载大小不变时，总电阻越大，转速就越，通过控制，可使转速上升，实现有级调速。

3、由机械特性方程式可知，Φ减小，n增大，特性线的斜率。

4、目前调速系统采用的主要方案是。

5、改变电动机端电压调速的特性曲线是。

6、针对电力拖动系统的转速控制要求的调速、稳速的静态性能指标是和。

7、静差率是，用表示。

8、调速系统静差率指标应以为准。

9、对调速系统，希望转速降n∆。

10、从n∆的表达式可知，当负载一定时，R阻值越小，n∆也就。

11、调速范围一定时，n∆小则静差率s也，静差率一定时，n∆小则调速范围。

12、闭环系统的开环放大倍数K值越大，则静特性的硬度越。

13、调速系统的转速检测一般采用。

14、无静差系统多采用调节器。

15、单闭环调速系统采用PI调节器可实现转速是无静差调节，采用可以限制动态过程中的最大电流。

16、双闭环调速系统的外环是，内环是。

外环中控制转速的调节器称为，用表示，内环中控制电流的调节器称为，用表示。

17、PMW是的英文缩写。

18、工程上主要从、、这三方面对系统性能进行分析。

19、稳态误差对调速系统来说就是转速的。

20、典型的跟随过程指的是在系统输出量对的响应过程。

21、描述系统跟随性能的指标是和。

22、描述系统抗扰性的指标是和。

二、选择题1、对于变电阻调速，当总电阻R越大，特性线的斜率越，或称之为机械特性越。

A、小，软B、大，硬C、大，软D、小，硬2、只能在额定转速以上作小范围升速调速的方案是。

A、变电阻调速B、变励磁磁通调速C 、变电动机端电压调速D 、变电流调速 3、目前调速系统采用的主要方案是 。

A 、变电阻调速B 、变励磁磁通调速 C 、变电动机端电压调速D 、变电流调速4、在保证调速精度（s 不变）条件下扩大调速范围（D 增大），则必须设法 系统的速降（nom n ∆）。

A 、减小B 、增大C 、不变D 、无法实现5、当系统的nom n ∆一定时，若对静差率s 的要求越严（即s 值越小），则允许的调速范围就 。

A 、越大B 、越小C 、不变D 、无法实现6、直流调速系统中常用的检测装置不包括以下哪种 。

A 、转速检测B 、电流检测 C 、电阻检测D 、电压检测三、判断题1、直流电动机最早被采用的调速方案是变电阻调速。

（ ）2、弱磁调速方案的调速范围小，特性较硬。

（ ）3、变电动机端电压调速可实现额定转速一下大范围平滑调速，并且在整个调速范围内机械特性的硬度会改变。

（ ）4、静差率表征负载变化引起调速系统的转速偏离原定转速的程度。

（ ）5、系统的调速特性越硬，n ∆越小，则s 就越大，系统的稳速性越差。

（ ）6、开环系统能够实现平滑无级调速，其机械特性比较软，稳速能力好。

（ ）7、当生产机械对调速系统静差率有一定要求时，开环控制系统可实现的调速范围是不大的。

（ ）8、电流负反馈在静态和动态情况下都可以对被控量其反馈调节作用，可以抑制负反馈环内的各种扰动作用。

（ ）9、调节时间小，过渡过程越小。

（ ）10、调节时间衡量的是过渡过程的快速性。

（ ） 11、%σ衡量的是系统过渡过程的快速性。

（ ）12、在实际中不同的生产机械对调速系统的动态性能要求是不同的。

（ ）四、简答题1、直流电动机的调速方案有哪几种？各有何优缺点？2、改变电枢回路电阻调速的实质是什么？3、晶闸管变流装置有什么优缺点？4、调速系统的静态指标是什么？各项指标之间有何联系？5、什么是开环和闭环控制系统？6、在单闭环转速负反馈调速系统中，若引入电流负反馈环节，对系统的静特性有何影响？7、具有PI调节器的转速负反馈调速系统，在动态调节过程中比例、积分两部分各起什么作用？8、为充分利用设备的过电流能力，又保证设备的安全运行，调速系统应具备什么条件？9、直流拖动系统起、制动过程中存在的矛盾是什么？10、双闭环调速系统起动过程的恒流升速阶段，两个调节器各起什么作用？11、带电压调节器的三环调速系统，电压调机器主要起什么作用？12、独立励磁控制的调压调磁的调速系统的特点是什么？13、什么是校正？什么是调节器？14、用系统的开环频率特性进行动态校正设计的步骤是什么？15、什么叫minrM准则？什么叫最佳频比？16、如何在开环对数频率特性上求取系统的开环增益？17、在什么条件下可利用表3-4确定转速闭环的跟随动态性能。

18、什么叫环流？说明环流产生的条件与环流的利弊。

不同的可逆系统式怎样处理环流的？19、什么样的波形称为PWM波形？怎样产生这种波形？20、H型电流是如何实现系统可逆的？四、计算题1.电动机额定转速min1500rnomn=，在额定励磁条件下，由晶闸管变流装置供给可调直流围？如果调速范围增加1倍，能满足静差率为多少？若调速范围增加1倍，而静差率s=0.5要求不变，则系统的静态速降应为多少？2、某一V-M 开环调速系统，电动机额定电流A I nom 3.41=，额定转速min1000r nom n =，电枢电阻Ω=1.00R ，电势系数2.0=e C ，整流装置等效电阻Ω=25.0rec R ，当要求静差率s=0.3时，能够达到的调速范围为多少？3、某调速系统，D=10，电动机额定转速min1000r nom n =，若要求s=5%，则系统允许的静态速降为多少？如果系统开环时的静态速降为63r/min ，则闭环后系统的开环放大倍数应为多少？4、采用线性集成电路运算放大器为电压放大器的转速负反馈单闭环调速系统如图1-22所示。

系统的已知数据如下： 电动机kW P M nom 5.7:=，V U nom 220=，A I nom 1.41=，m in /1500r n nom =，Ω=5.0a R 。

5、设典型Ⅰ型系统的参数sK 110=，T=0.1s ，当阶跃输入信号作用于系统时，求动态响应的超调量%σ，调节时间s t ，相角裕量()c r ω。

如果要求限制系统超调量%σ不大于5%，则应该如何重新设计参数？这时系统阻尼比ξ、相角裕量()c r ω、调节时间s t 各为多少？6、推导用min r M 法设计的典型Ⅱ型系统且h=5时的闭环传递函数。

7、在可控环流可逆系统中，若预置nom r I I %8=，且设环流抑制环节中02R R =，计算负载电流多大时给定环流r I 完全消失？8、画出逻辑无环流可逆系统大范围降速调速时电枢电流波形图()t I a 。

五、问答题1、在转速负反馈调速系统中，当电网电压、电枢电阻、负载转矩、电动机励磁电流、测速机磁场各量发生变化时，对系统有何影响？系统对它们有无抑制能力？为什么？如果是开环调速系统，以上诸因素对转速影响又如何？2、当改变直流调速系统给定电压时能否改变电动机转速？为什么？若给定电压不变，改变反馈系数的大小，能否改变转速？为什么？3、如果转速负反馈系统的反馈信号线断线（或者反馈信号的极性接反），在系统运行中或起动时会有什么后果？试分析说明。

4、给定电源和反馈检测元件的精度是否对闭环调速系统的稳态精度有影响？为什么？5、带电流截止环节的转速负反馈调速系统，如果电流截止比较电压com U 发生变化，对系统的静特性有何影响？如果电流信号的采样电阻c R 大小变化，对系统的静特性又有何影响？6、在电压负反馈系统中，当电网电压、电枢电阻、负载转矩、电动机励磁电流、测速机磁场各量发生变化时，对系统产生扰动作用，问系统对这些扰动有无抑制调节能力？为什么？引入电流正反馈后，抗扰能力有何变化？7、PI 调节器与I 调节器在电路上有何差异？它们的输出特性有何不同？为什么用PI 调节器或I 调节器构成的系统能成为无静差系统？8、转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器和电流调机器在动态调节过程中各起什么作用？9、若要改变双闭环系统的转速应调节什么参数？若要改变系统起动电流应调节什么参数？10、双闭环系统在起动过程的转速调节器饱和阶段，电流反馈信号iU是否与igmU相等？为什么？如果转速调节器采用比例调节器，系统的起动过程会如何？11、晶闸管整流装置电流断续时系统的参数会有何变化？电流自适应调节器是怎么样解决电流断续问题？在三环调速系统中采用电流自适应调节器是否必要？为什么？12、为何要限制电流的变化率？带电流变化率调节器的三环调速系统如何取得电流变化率反馈信号？改变什么参数可以调节电流变化率的大小？13、恒转矩和恒功率负载各采用什么调速方案？为什么？14、什么叫系统的预期频率特性和系统固有频率特性？预期对数幅频特性在低、中、高三个频段的形状对系统的性能各有何影响？15、用开环对数频率特性图说明典型Ⅰ型系统与典型Ⅱ型系统的特征。

为什么它们能成为现代直流调速系统的预期特性？16、典型Ⅰ型系统的待设计参数是什么？典型Ⅱ型系统的待设计参数是什么？结合电流闭环与转速闭环的校正过程予以说明。

17、结合电流闭环或转速闭环的动态校正，说明串联PI调节器的比例系数与积分时间常数的大小分别对系统的跟随性能与抗扰性能的影响？18、说明双变流器反并联电枢可逆系统四象限运行时，各象限中触发脉冲相位、变流器工作状态、电动机运行状态、能量转换关系。

19、晶闸管直流电动机可逆系统带动一起重设备，需完成上升与下降重物两种任务，问是否一定需要采用双变流器反并联可逆线路？20、自然环流可逆系统中存在的是直流环流还是脉动环流？在反并联线路与交叉线路中是怎样分别予以限制的？21、可控环流可逆系统的零位应该小于、等于或大于90？随着负载电流的增大，其移相触发特性大致应如何变化？22、为什么在逻辑无环流切换装置中必须设置封锁延时和触发延时？延时过短或过长将产生什么后果？24、比较各类可逆系统的移相触发特性。

怎样在工程上实现？23、错位的含义是什么？错位无环流可逆系统中用什么办法消除直流环流、脉冲环流和动态环流？25、比较逻辑控制装置与选触单元的功用与结构。

26、从系统组成、功用、工作原理、特性等方面比较直流PWM调速系统与晶闸管直流调速系统间的异同点。

27、异步电动机改变定子调速和直流电动机改变电枢电压调速是不是性质相同的两种调速方式？为什么？28、采用调压调速的异步电动机带恒转矩负载时，在不同稳定运行速度下，转子电流的大小是否相等？为什么？29、晶闸管直流调压电流（整流电路）希望输出电流最好是连续的，而晶闸管交流调压电路则要求输出电流必须是断续的，为什么？30、如何实现滑差电机的反转？改变电磁转差离合器磁极的励磁电流方向是否可以实现反转？31、在串级调速系统中，当电动机空载时，运行速度与电动机的同步转速有何不同？为什么？32、串级调速系统的功率因数与电动机的运行速度和负载大小是否有关系？若有，大致是什么关系？33、试对异步电动机变频调速和直流电动机调压调速进行比较，指出它们的运行性能（调速性质、机械特性形状、运行效率等）有哪些相同之处和不同之处？34、电压源变频器由于滤波电容的存在，加大了电压调节回路的时间常数，不适宜作为伺服系统中的变频器，但SPWM变频器同样属于电压电源变频器，却广泛地应用于交流伺服系统中，原因何在？35、为什么说转差频率控制型的矢量变换控制系统比普通的转差频率控制系统的动态性能要好得多？能否从电动机定子电流发生阶跃变化的动态过程来说明此问题？21 / 21。