运控控制系统课后题答案
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题答案
《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)min (04.2)02.01(10002.0)1(min r s sn n N =−×=−=∆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kW P N 60=，V U N 220=，A I N 305=，min 1000r n N =，主电路总电阻Ω=18.0R ，r V C e min 2.0•=，求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N s 多少？（3）额定负载下的转速降落N n ∆为多少，才能满足%5,20≤=s D 的要求。
解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落)min (5.2742.018.0305r C R I n e N N =×==∆（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率%5.21215.05.27410005.274=≈+=∆+∆=N N N N n n n s （3）额定负载下满足%5,20≤=s D 要求的转速降落)min (63.2)05.01(2005.01000)1(r s D s n n N N ≈−××=−=∆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,8.8*V U u =比例调节放大系数,2=p K 晶闸管装置放大系数,15=s K 反馈系数7.0=γ。
求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环时的多少倍？（3）若把反馈系数减至5.30=γ，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？解：（1）输出电压)V (128.87.015211521*=×××+×=+=u s p sp d U K K K K U γ；（2）若把反馈线断开，)V (2648.8152*=××==u s p d U K K U ；开环时的输出电压是闭环时的2212264=倍。
西南大学运动控制系统作业附答案
第一批次单选题题目说明：（10.0分）1. 2•对于变电阻调速，当总电阻R越大，机械特性越（）。
aA :软B :硬C :大D :小ff808081504704da015（10.0分）2.交流电动机变压调速方法属于转差功率（）调速。
A:消耗型B:回馈型C :不变型D :不存在型ff808081504704da015（10.0分）3. 4.调速系统的静差率指标应以（）所能达到的数值为准。
rA :最高速时B :最低速时C :额定转速D :理想空载转速ff808081504704da015（10.0分）4. 17.在交一直一交变频装置中，若采用不控整流，则PWM逆变器的作用是O oA :调压B :调频C :调压调频D :调频与逆变ff808081504704da015（10.0分）5.转速、电流双闭环系统，采用PI调节器，稳态运行时，ASR的输出量取决于（）。
A :负载电流B :给定电压C :速度反馈D :电流反馈系数ff808081504704da015（10.0分）6.在单闭环调速系统中，为了实施限流保护，可以引进（）环节。
A :电流截止正反馈B :电流截止负反馈C :电压截止正反馈D :电压截止负反馈ff808081504704da015（10.0分）7.采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于（）。
aA :无静差调速系统B :有静差调速系统C :双闭环调速系统D. D :交流调速系统ff808081504704daO15（10.0分）8.在电机调速控制系统屮，对于（）的扰动，系统是无能为力的。
A :运算放大器的参数的变化B:电机励磁电压的变化C:转速反馈参数的变化D :电网电压的变化ff808081504704da015（10.0分）9.下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是（）oA :降电压调速B:变极对数调速C :变压变频调速D :转子串电阻调速ff808081504704da015（10.0分）10.目前直流调速系统采用的主要方案是（）。
运动控制系统 课后习题答案
运动控制系统 课后习题答案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 sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm2.3 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 minD 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 rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V -M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3)(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=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*8.8uU V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
最新电机与运动控制系统(第二版)罗应立课后答案
2-1安培环路定律P11，磁路的欧姆定律P12，电磁感应定律P19不一定可以，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。
2-2磁阻和磁导与磁路的磁导率、长度和截面积有关，其中磁导率取决于磁路的饱和程度，即磁通密度的大小。
2-3Φ2＞Φ1 B2=B1Φ2=Φ1 B1>B22-4 （1）如果工作时进入磁饱和区，设备发热加剧，影响设备正常运行。
P15 P16（2）2-5 P242-6（1）P23（2）2-7 P242-8 （1）瞬态值（2）平均值2-9无功功率铁心损耗P372-10（1）P35 P39（2）P422-11 P39 重置前后磁动势不变P402-12 P37 大好2-13 因素:①铁芯材质，磁路结构②磁感应强度③原边和副边的绕线方式，顺序④线圈结构2-142-15 增大2-16 P422-172-18E1=-j4*44fW1ΦmE2 =-j4*44fW2Φm2-192-20 N1=W1 N2=W23-1（1）换向器在直流电机中起什么作用?答:在直流发电机中, 换向器起整流作用, 即把电枢绕组里的交流电整流为直流电, 在正、负电刷两端输出。
在直流电动机中,换向器起逆变作用, 即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。
（2）直流电机的主磁路由哪几部分组成？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分上？答：直流电机的主磁路由以下路径构成: 主磁极N 经定、转子间的空气隙进入电枢铁心, 再从电枢铁心出来经定、转子间的空气隙进入相邻的主磁极S, 经定子铁心磁轭到达主磁极N, 构成闭合路径。
励磁磁通势主要消耗在空气隙上。
3-2直流电机的铭牌上的额定功率是指什么功率？答：对于直流发电机，是指输出的电功率；对于直流电动机，是指输出的机械功率。
3-33-4直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分, 它随负载变化吗? 电枢铜损耗随负载变化吗?答：直流发电机的损耗主要有: (1 ) 励磁绕组铜损耗; ( 2 ) 机械摩擦损耗; ( 3) 铁损耗; ( 4 )电枢铜损耗; ( 5 ) 电刷损耗; ( 6 ) 附加损耗。
2021年运动控制系统思考题参考答案(--(7)
第二章欧阳光明（2021.03.07）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。
运动控制系统思考题课后习题答案完整版 (1)汇总.
思考题答案1.1直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。
1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值； b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。
从而影响了电机的输出特性。
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），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）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流PWM变换器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。
1.4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。
1.5答：不会1.7静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？答：关系见书上公式。
静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第二章
第二章作业思考题：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。
《运动控制系统》吴贵文(习题参考答案)
《运动控制系统》习题参考答案1-1 简述运动控制系统的类型及其优缺点。
答：运动控制系统主要有三种类型：液压传动系统、气压传动系统和电气传动系统，它们各自优缺点如下：液压传动具有如下优点：1）能方便地实现无级调速，调速范围大。
2）运动传递平稳、均匀。
3）易于获得很大的力和力矩。
4）单位功率的体积小，重量轻，结构紧凑，反映灵敏。
5）易于实现自动化。
6）易于实现过载保护，工作可靠。
7）自动润滑，元件寿命长。
8）液压元件易于实现通用化、标准化、系列化、便于设计制造和推广使用。
但也有一系列缺点：1）由于液压传动的工作介质是液压油，所以无法避免会有泄漏，效率降低，污染环境。
2）温度对液压系统的工作性能影响较大。
3）传动效率低。
4）空气的混入会引起工作不良。
5）为了防止泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件的制造精度要求高，使成本增加。
6）液压设备故障原因不易查找。
气压传动的优点是：1）气动装置结构简单、轻便，安装维护简单；压力等级低，故使用安全。
2）工作介质是空气，取之不尽、用之不竭，又不花钱。
排气处理简单，不污染环境，成本低。
3）输出力及工作速度的调节非常容易，气缸工作速度快。
4）可靠性高，使用寿命长。
5）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气；可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应；可实现缓冲，对冲击负载和过负载有较强的适应能力。
在一定条件下，可使气动装置有自保护能力。
6）全气动控制具有防火、防爆、耐潮的能力。
与液压方式比较，气动方式可在高温场合使用。
7）由于空气流动压力损失小，压缩空气可集中供气，较远距离输送。
气压传动的缺点是：1）由于空气具有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化影响。
2）气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例比较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。
3）虽然在许多应用场合气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。
电气传动系统具有控制方便、体积紧凑、噪声小、节能、容易实现自动化、智能化、网络化等优点，不过其控制线路复杂，对软硬件要求较高，维修较困难。
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第二章
思考题 2-11转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么？
答：转速、电流双闭环系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差都为0。
转速调节器的输出电压为电流给定dL d i i I I U U ββ===*， 电流调节器的输出电压为s
dL n e s
d e s
do c K R
I U C K R
I n C K U U +=
+=
=
α*。
2-14 转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器均采用PI 调节器。
当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，系统重新进入稳态后，电流调节器的输入偏差电压i U ∆是否为零？为什么？
答：转速反馈线突然断线，i U ∆不等于零,*n n U U =∆，转速调节器ASR 很快饱和输出，转速环失去作用，电流给定最大，达到稳态时dm dl d I I I <=由于负载不变
所以负载电流不变，所以输入偏差0*
>-=-=∆d dm i im i I I U U U ββ，因而不为零。
习题 2-8 （1）100010% 5.56(1)
20(110%)
N cl n S n D S ⨯∆=
=
=-⨯-
01000 5.561005.56/min
N cl n n n r =+=+=
*max
150.015min 1005.56min
nm
v V r r
n U
α=
=
≈⋅ 220940.15
(2)0.2059.m in/1000
94(0.150.3)
205.4.m in/0.2059N N a
e N
d op e
U I R C V r
n R I n V r
C --⨯==
=⨯+∆=
=
=
205.41136
5.56
op cl
n K n ∆≥
-=-≈∆
取k=36
36.950.205912.354
400.015
e p s K C K K a
⨯=
=
=⨯
（3）取020R k =Ω，则
102012.354247.68p R R K k k =⨯=Ω⨯=Ω
（4）*
1.51.1n com
dbl N
s
com dcr N
s U U I I R U I I R ⎧+≈
=⎪⎪⎨⎪==⎪⎩
两式联立解得
41.360.4com s U V
R =⎧⎨
=Ω
⎩ 20.4s R R ==Ω
稳压管的击穿电压值为41.36V 2-23
（1）当电压不饱和时，由0,0n n U ==∆可得n U U n n α==*得出
*150.01
1500nm N U n α===，
进而得出*
5500/min 0.01
n
U n r α
=
=
=
0.128500202
3.4730
e d c s
C n I R
U V k +⨯+⨯=
=
=
（2）电动机失磁时，φ立即减小，因为,d d e U E I E C n
R
φ-==，所以d I 立即增加。
而T d T C I φ=。
当d I 增加的比例小于φ减小的比例时，T 减小，l T T <，电动机不断减速直至停转，称为堵转。
当d I 增加的比例大于φ减小的比例时，T 增大，l T T >，电动机不断加速直至超过允许值，称为飞车。
若系统能够稳定下来，稳定后n 等于0。
0n U n α==，ASR 饱和，*
10i im U U V ==，10i dm U I V β==，30d dm I I A ==，
302230
dm c s
I R U V
K ⨯=
==。
（3）典型Ⅱ型系统，5=h ,05.0=∑n T
0.25n hT s τ∑==
2
2
2
1514822250.05
h K h T
++=
=
=⨯⨯
2
2
(1)48(0.251)()(1)
(1)
K s s W s s Ts s Ts τ++=
=
++
（4）突加到额定负载时，转速下降，n U n α=下降，*n n U U -上升，ASR 输出增大，即电流给定值增大，使dl I 上升，逐渐接近dl I 。
d U 增大，使n 慢慢上升，最终使d dl I I =，n 为最初设定转速。
max 2(0)
220.0520625/min
0.1280.05
n N e m
RT I n r C T ∑-⨯⨯⨯∆=
=
=⨯
5h =时
8.8
v t T =，8.80.44v n t T s ∑==。