电力拖动自动控制系统——运动控制系统 第4版 (阮毅 陈伯时 著) 机械工业出版社 复习提纲
电力拖动自动控制系统-运动控制系统-阮毅-陈伯时思考题和课后习题答案
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 变换器电路的根本构造。
答：直流 PWM 变换器根本构造如图，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，当电动机停顿不动时，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。
假设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。
因为假设开关频率非常高，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，就已经开场下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
电力拖动自动控制系统_第四版完整版_陈伯时
所以， （2）
ncl 8.33r / min
（3） （4） n K p K sU n I d R / Ce 1 K KU n / 1 K I d R / Ce 1 K
（2）
( R / 3) 1.0 1.5 0.8 / 3 1.1, 不符合要求，取Rs 1.1,
Rs ( R / 3)
需加电流反馈放大器
由于需要的检测电阻值大， 说明要求的电流信号值也大。要同时满足检测电 阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。为此，
取 Rs 1.1 ，则 Ucom I dcr Rs 15 1.1 16.5V
（3）
当 I d I dcr 时，有
* n K p K sU n / Ce 1 K K p K s K i Rs I d U com / Ce 1 K RI d / Ce 1 K * K p Ks Un K iU com / Ce 1 K R K p K s K i Rs I d / Ce 1 K
* 2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压 Uu 8.8V 、比
例调节器放大系数 K P 2 、晶闸管装置放大系数 K S 15 、反馈系数γ=0.7。求： （1）输出电压 U d ； （2）若把反馈线断开， U d 为何值？开环时的输出电压是闭 环是的多少倍？（3）若把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给
解：1）调速范围 D nmax nmin (均指额定负载情况下）
nmax n0max nN 1500 15 1485 nmin n0min nN 150 15 135 D nmax nmin 1485 135 11
电力拖动自动控制系统-运动控制系统(_阮毅_陈伯时)课后思考题习题答案2-7章完整版
第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？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？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
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？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。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
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？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
运动控制 第四版
1.1 运动控制系统及其组成
电力电子型功率放大与变换装置的发展趋势:
• 半控型向全控型发展（晶闸管。。。> IGBT） • 低频开关向高频开关发展 • 分立器件向复合功率模块发展
1.1 运动控制系统及其组成
控制器分为模拟控制器和数字控制器。 模拟控制器: • 物理概念清晰，控制信号流向直观； • 控制规律体现在硬件电路当中；
1.3 运动控制系统转矩控制规律
运动控制系统的基本运动方程:
Te 电磁转矩 (e)和负载转矩(L)
dm J Te TL Dm K m dt
J机械转动惯量
忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩:
d m J Te TL dt
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。
1.3 运动控制系统转矩控制规律
1.4 生产机械的负载转矩特性
风机、泵类负载: 负载转矩与转速的平方成正比。
ωm ( n)
TL n
2 m
2
O
风机、泵类负载
TL
作业 9月10日 运动控制系统的组成及各部分作用。
主讲教师 shu 课程学时 72学时 考核方式 闭卷考试 平时作业及考勤 期末考试
20% 80%
主讲教材 电力拖动自动控制系统－运动控制系统（第4版） 阮毅 陈伯时 机械工业出版社
♦ 电力拖动控制技术是以电动机为对象，以 电力电子技术功率变换器为弱电控制强电的 媒质，以自动控制理论为分析和设计基础， 以电子线路或计算机为控制手段，掌握运动 控制系统的控制规律及设计方法。
2
1.1 运动控制系统及其组成
电机 学 微电子 技术
电力电 子学 计算机 控制技 术
运动 控制
信号检测 与处理技 术
电力拖动自动控制系统课后习题答案全内含两份阮毅陈伯时完整版
电力拖动自动控制系统课后习题答案全内含两份阮毅陈伯时HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】电力拖动自动控制系统 课后习题答案{全，内含两份，二无一失}——运动控制系统第四版{上海大学 阮毅 陈伯时}1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
1-2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？答：制动时，由于1g U 的脉冲变窄而导致d i 反向时，U g2变正，于是VT 2导通，VT 2导通，VT 1关断。
1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么关系为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了答：生产机械要求电动机提供的最高转速max n 和最低转速min n 之比叫做调速范围，用字母D 表示，即：m inm ax n n D负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落N n ∆与理想空载转速min 0n 之比，称为系统的静差率S,即：min0n n s N ∆= 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为：由于在一定的N n 下，D 越大，m in n 越小N n ∆又一定，则S 变大。
所以，如果不考虑D ，则S 的调节也就会容易，1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为m in /1500max 0r n =，最低转速特性为m in /150min 0r n =，带额定负载的速度降落m in /15r n N =∆，且不同转速下额定速降N n ∆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大解1-5闭环调速系统的调速范围是1500----150r/min ，要求系统的静差S<=2%,那末系统允许的静态速降是多少如果开环系统的静态速降是100r/min 则闭环系统的开环放大倍数应有多大1，min /06.3%)21(10%21500)1(101501500min max r S D S n n n n D N =-⨯≤-=∆===则 2，7.31106.31001=-≥+=∆∆K K n n cl op则1-6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min ，如果将开环放大倍数他提高到30，它的速降为多少在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍同样静差率的条件下调速范围与开环放大倍数加1成正比1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速min /1500r n =，开环转速降落min /240r n Nop =∆，若要求静差率由10%减少到5%则系统的开环增益将如何变化？解：原系统在调速范围D=20，最小转速为：min /75201500max min r D n n ===， 原系统在范围D=20，静差率为10%时，开环增益为：静差率10%时原系统的开环增益为： 1-8转速单环调速系统有那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，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速为什么如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力答：1）闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围。
运动控制系统_第四版_阮毅_陈伯时主编--部分章节内容
• V-M系统的问题
• 由于晶闸管的单向导电性，它不允许电 流反向，给系统的可逆运行造成困难。
• 晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt 与di/dt 都十分敏感，若超过允许值会在 很短的时间内损坏器件。
• 由谐波与无功功率引起电网电压波形畸 变，殃及附近的用电设备，造成“电力 公害”。
2.1.3 直流斩波器或脉宽调制变换器
n3
n0
nn12 nN
N
减小励磁 N n ， n0
• 调速特性：
转速上升，机械特性 曲线变软。
O
TL
1 2 3
Te
调磁调速特性曲线
▪ 三种调速方法的性能与比较
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。 改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配 合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。
3. 输出电压计算
这样，电动机得到的平均电压为
Ud
ton T
Us
Us
(1-2)
式中
f；
其中
T — 晶闸管的开关周期； ton — 开通时间； — 占空比， = ton / T = ton
f 为开关频率。
为了节能，并实行无触点控制，现在多用电力电子开关器件，如快速晶闸管、 GTO、IGBT等。
L ud
R
装置 GT 输出脉冲 的相位，即可很方 便地改变可控整流 器 VT 输出瞬时电 压 ud 的波形，以 及输出平均电压 U d 的数值。
u2
b)
O0
t1
ug
c)
O0
ud
《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。
电力拖动自动控制系统第四版习题答案陈伯时
电力拖动自动控制系统第四版习题答案陈伯时 Last revision date: 13 December 2020.《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题2-2 调速系统的调速范围是 1000~100r/min ，要求静差率 s=2%，那么系统允许的稳态速降是 多少解：系统允许的稳态速降sn 0 02 × 100 ? n N = = = 2 04( r min ) ( 1 ? s ) ( 1 ? 0 02)2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。
已知直流电动机 = 60 k W ， P N U N = 220 V ， I N = 305 A ， n N =1000 r m in ， 主 电 路 总 电 阻 R = 0 18? ， C = 0 2 V ? min r ，求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 n 为多少N （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 s 多少N （3）额定负载下的转速降落 n 为多少，才能满足 D = 20, s ≤ 5% 的要求。
N解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 I R 305 × 0 18 N? n = = = 274 5( r min )N C 0 2 （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 ? n 274 5 N s = = ≈ 0 215 = 21 5% N n + ? n 1000 + 274 5N N （3）额定负载下满足 D = 20, s ≤ 5% 要求的转速降落 n s 1000 × 0 05 N ? n = = ≈ 2 63 ( r min ) N D ( 1 ? s ) 20 × ( 1 ? 0 05)2-6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构如图所示，已知给定电压 U u = 8 8 V , 比例调节放大 系数 K = 2, 晶闸管装置放大系数 K = 15, 反馈系数 γ = 0 7 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章
1.运动控制系统的基本结构和组成，对每个部件结构的理解；
2.运动控制系统的转矩控制规律，系统运动方程的理解，运动控制系统稳定充要条件，电机的机械特性曲线，负载特性曲线及其二者关系，复习电机学相关知识。
第二章
1.理解直流调速系统电源，V-M系统和PWM系统的比较；
2.掌握直流调速系统调速指标，系统调速范围、净差率和额定速降的关系；
3.掌握直流调速速度反馈的数学模型，理解开环系统机械特性和闭环系统机械特性关系和闭环系统控制的本质；转速负反馈系统结构，静态参数设计方法；
4.掌握直流调速系统稳定性条件及控制器的设计计算；
5.掌握直流调速数字控制的本质，测速方法；
6.理解电流截止负反馈系统结构。
第三章
1.掌握直流调速转速、电流反馈控制系统的组成，控制器动态过程分析；
2.深入理解转速调节器和电流调节器作用和动态控制过程；
3.深入理解转速调节器和电流调节器的工程设计方法，控制器限幅设计方法和原理；
4.掌握转速调节器和电流调节器的工程设计方法及其基于运放电路的控制器设计。
第四章
1.理解桥式可逆PWM变换器原理；
2.理解V-M三相桥式反并联可逆调速电路结构、V—M三相桥式交叉连接可逆调速电路结构、V-M三相零式反并联可逆调速电路结构、逻辑无环流可逆调速系统电路结构；
3.理解V-M逻辑无环流可逆调速系统过渡过程分析，强磁直流调速系统控制原理。
第五、六、七、八章
1.理解异步电机的调速方法与气隙磁通；
2.掌握异步电机调压调速系统的基本调速方法原理和应用；.
3.掌握异步电机变压变频调速基本原理，掌握基频以上和以下的调速方法；
掌握异步电机变压变频调速的机械特性和转矩特性
4.掌握异步电机转差功率调速基本原理；
5.掌握交流电机矢量控制基本控制原理；
6.掌握交流电机直接转矩控制基本控制原理；
7.掌握交流电机串级调速基本原理、系统结构和机械特性。