电力拖动运动控制系统
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
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。
电力拖动自动控制系统(第三版)(陈伯时)主编大学
电力拖动自动控制系统（第三版）（陈伯时）主编大学引言电力拖动自动控制系统在现代工业中起着至关重要的作用，它能够有效地控制和操作各种电动设备，减轻人工劳动强度，提高工作效率和安全性。
本文档将介绍《电力拖动自动控制系统》第三版，该版本由陈伯时主编，涵盖了大学教学的相关内容。
1. 拖动系统的基本原理1.1 拖动系统的定义拖动系统是指通过电动机、传动装置和控制装置来实现对机械装置或工业设备的控制和操作。
它可实现运动的平稳性、快速性和精准性，广泛应用于工业生产中。
1.2 拖动系统的组成拖动系统主要由电动机、传动机构和控制系统三部分组成。
电动机提供动力，传动机构将电动机的转速和转矩传递给被控对象，控制系统负责控制和调节拖动系统的运行。
2. 电动机的选择与控制2.1 电动机的分类根据拖动系统的要求，电动机可以分为直流电动机和交流电动机两种。
直流电动机具有调速范围广、起动转矩大等优点，交流电动机具有结构简单、可靠性高等特点。
2.2 电动机的控制电动机的控制包括起动、制动、调速和定位等方面。
常用的电动机控制方法有电压、电流和频率控制法，通过改变电机终端电压、电流和频率来实现电动机的控制和调节。
3. 传动装置的选择与设计3.1 传动装置的分类传动装置主要分为机械传动和液压传动两种。
机械传动包括齿轮传动、皮带传动和链传动等，液压传动则利用液压系统将液压压力转化为机械能传递。
3.2 传动装置的设计原则传动装置的设计应考虑到传动效率、传动可靠性和传动误差等因素，合理选择传动比和传动元件，以实现拖动系统的高效运行。
4. 拖动系统的控制策略4.1 开环控制开环控制是一种基本的控制策略，通过设定输入信号来控制输出信号，但无法对输出信号进行实时调节和修正。
它适用于一些简单的拖动系统。
4.2 闭环控制闭环控制是一种反馈控制策略，通过监测和比较输出信号和参考信号的差异，实现实时调节和修正。
它适用于复杂的拖动系统，能够提高控制的稳定性和精确性。
第7章电力拖动自动控制系统运动控制系统第5版ppt课件
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
第4章 电力拖动自动控制系统 运动控制系统(第5版)汇总
Uc 0 t Id IdL 0 -Idm n
t 0 t1 t 2 t3 t4
t
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
IV
t
-
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恒流制动阶段（t
2
~
t3
）
转速仍旧开环，系统仍为恒值给定 * U - im 控制下的电流单环系统，除短 暂的电流调节阶段外， 在恒流制动阶段中反电动势 线性下 降，为维持 I d I dm ，控制电压线性 降低，电枢电压也随之线性下降。 由于电流调节系统的扰动量是电动 机的反电动势，它是一个线性渐减 的扰动量，而扰动作用点之前只有 一个积分环节，所以系统做不到无 静差，而是接近于 。
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第Ⅲ阶段：转速调节阶段（t2以后）
n n
*
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
0 Id Idm
t
起始时刻是 n上升到了 给定值n*。
IdL 0 t1 t2 t3 t4 t
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n上升到了给定值n*，ΔUn=0。因为Id>Idm，电动机 仍处于加速过程，使n超过了n* ，称之为起动过程 的转速超调。 转速的超调造成了ΔUn<0，ASR退出饱和状态，Ui 和Id很快下降。转速仍在上升，直到t=t3时，Id= Idl ， 转速才到达峰值。 在t3~t4时间内， Id <Idl，转速由加速变为减速，直到 稳定。 如果调节器参数整定得不够好，也会有一段振荡的 过程。 在第Ⅲ阶段中， ASR和ACR都不饱和，电流内环是 一个电流随动子系统。
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电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第6、7章
第6章习题解答6-1 一台三相笼型异步电动机铭牌数据为：额定电压V U N 380=，额定转速m in /960r n N =，额定频率Hz f N 50=，定子绕组Y 联接。
由实验测得定子电阻Ω=35.0s R ，定子漏感H L s 006.01=，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感H L m 26.0=，转子电阻Ω=5.0'r R ，转子漏感H L r 007.0'1=，转子参数已折合到定子侧，忽略铁心损耗。
（1）．画出异步电动机T 型等效电路和简化等效电路；（2）．额定运行时的转差率N s ，定子额定电流N I 1和额定电磁转矩；（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I ；（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率m s 和临界转矩m T ，画出异步电动机的机械特性。
解：（1）．异步电动机T 型等效电路和简化等效电路R L 'LL 'L（2）．额定运行时的转差率100096041000100N s -==根据简化等效电路，定子额定电流1N I =额定电磁转矩'2113pr e NNn R T Is ω=，其中，160605031000N p f n n ⨯===，12N f ωπ=（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I =（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω和临界转矩em T =异步电动机的机械特性eT ns n 1emms 06-2 异步电动机参数如6-1题所示，画出调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性，计算临界转差率m s 和临界转矩m T ，分析气隙磁通的变化，在额定电流下的电磁转矩，分析在恒转矩负载和风机类负载两种情况下，调压调速的稳定运行范围。
解：调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性T en s临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω12N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N≈23N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N ≈带恒转矩负载L T 工作时，稳定工作范围为0m s s <<，带风机类负载运行，调速范围01s <<。
111电力拖动自动控制系统--运动控制系统_第四版_复习题_考试题目
直流调速系统判断: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。
（）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。
（）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。
（）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k的大小并非仅取决于速度定U g*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。
（）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。
（）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。
（）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
（）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。
（）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。
（）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。
（）二选择题1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，（）。
AACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动B ACR抑制转矩波动，ASR抑制电压波动CACR放大转矩波动，ASR抑制电压波动DACR放大电网电压波动，ASR抑制转矩波动2桥式可逆PWM 变换器给直流电动机供电时采用双极性控制方式，其输出平均电压d U 等于（）。
第6章 电力拖动自动控制系统 运动控制系统(第5版)
6.3 异步电动机变压变频调速
变压变频调速是改变异步电动机同步转速 的一种调速方法，同步转速随频率而变化
60 f1 601 n1 np 2n p
6.3.1 变压变频调速的基本原理
异步电动机的实际转速
n (1 s)n1 n1 sn1 n1 n
稳态速降
n sn1
6.2 异步电动机调压调速
保持电源频率为额定频率，只改变定
子电压的调速方法称作调压调速。 由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制， 定子电压只能降低，不能升高，故又 称作降压调速。
异步电动机调压调速
调压调速的基本特征：电动机同步转速保 持额定值不变
60 f1N n1 n1N np
气隙磁通 Φ m
' 1 sR R s r
2
s Lls L
2 2 1
' lr
2
U s 可调
电磁转矩与定子电压的平方成正比
6.2.2 异步电动机调压调速 的机械特性
理想空载转速保持为同步转速不变
n0 n1N
临界转差率保持不变
sm Rr' R s2 12 ( Lls L'lr ) 2
三相异步电动机定子每相电动势的有效值
Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
忽略定子绕组电阻和漏磁感抗压降
Us Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
异步电动机的气隙磁通
气隙磁通
Φm Eg / f1 Us / f1
为了保持气隙磁通恒定，应使 或近似为
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电力拖动运动控制系统
电力拖动是以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方式。
电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。
自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制，对电动机转速调节的控制，对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等，可实现对机械设备的自动化控制。
简单来说就是控制电机运转的。
1.直流调速的方式有哪些？对机械特性的影响如何？
调节电枢供电电压、减弱励磁磁通、改变回路电阻，调压调速转速下降，机械特性曲线平行下降；调阻调速转速下降，机械特性曲线变软；弱磁调速转速上升，机械特性曲线变软。
2.常用的直流可控电源有哪几类，各类的特点如何？各科的应用场合有什么不一样？
晶闸管整流器（v-m）和直流脉宽调制变换器（pwm）
V-M特点：弱电控制强电、控制作用快速性可以达到毫秒级。
PWM特点：主电路简单，功率器件少；开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较小；低速性能好。
稳度精度高，调速范围宽；若与快速响应电机配合，动态响应快，动态抗扰能力强。
3.直流调速的指标是什么？各指标之间的关系？D S △n 公式△n=ns/D （1-s）即可
4.P调节和I调节对系统的影响有什么不同？
P调节是影响系统的快速性能，能提高调速范围，而I调节可以使系统在无静差的情况下恒速运行，消除稳态偏差。
5.反馈控制系统可以克服哪些扰动，不能克服哪些扰动？
可以克服的扰动：负载变化、交流电源电压波动、电动机励磁变化、放大输出电压漂移、升温引起的主电路R 增大
不能克服的扰动：反馈通道上测速反馈系数收到某种影响
6.电流截至负反馈的作用是什么？限制起动电流和堵转电流，使其不超过允许值
7.数字控制的特点？数字测速的方法及特点。
稳定性好，可靠性高，可以提高控制性能，同时还可以信息存储，数据通信和故障诊断
P调节为什么是有静差系统？PI调节为什么是无静差系统？
无静差时，输入为0，输出为0，故P调节一定要有偏差才能工作。
PI调节器里面有积分，不仅和当前有关，和励磁有关，调节器偏差为0，故无静差。
1.转速、电流反馈（双闭环）控制直流调速系统较之单闭环系统的优势。
起动要更快、抗扰性能要更好。
2.双闭环控制直流调速系统启动经历哪几个阶段？每个阶段对应的调节器状态如何？整个启动过程的特点是什么？
3个阶段：电流上升，恒流升速，转速调节
电流上升：ASR很快进入饱和ACR不饱和
恒流升速：ASR饱和ACR不饱和
转速调节：ASR退饱和ACR不饱和
特点：非线性控制、转速一定要超调、准时间最优
1，可逆是什么意思？转速除了能够正转，还能实现反转。
2，直流可逆系统一般有几类？V-M可逆与PWM可逆。
3，什么是环流？V-M系统中一般有什么环流？
不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。
动态环流和静态环流。
4，拟制直流平均环流的方法是什么？拟制瞬态环流的方法是什么？彻底消除环流的方法是什么？α=β配合控制，加环流电抗器，加DLC控制器。
5，DLC一般由哪几部分组成？动作的充分必要条件是什么？
电平控制，逻辑判断，延时，联锁保护。
电流给定信号Ui*改变极性和零电流检测器发出零电流信号。
分析：
1，PWM调速系统电机正反转的条件及波形分析。
占空比ρ和电压系数γ的关系γ=2ρ-1，当ρ>1/2时，γ为正，电动机正转；当ρ<1/2时，γ为负，电动机反转；当ρ=1/2时，γ=0，电动机停止。
在一个开关周期内，当0≤t＜ton时，UAB=US，电枢电流id沿回路1流通；
当ton≤t＜T时，驱动电压反号，id沿回路2经二极管蓄流，UAB=-US。
ton＞T/2，UAB的平均值为正，电动机正转；反之则反转。
ton= T/2，平均电压为零，电动机停止。
2，PWM调速系统突然加载或减载的调节过程分析。
控制电压改变后，占空比改变，输出平均电压调节。
（一定要答）
1，异步电机的调速方式有哪些？调压调速，变频调速，改极调速，改转差率调速。
P117
2，变频调速的原理是什么？说明公式即可：n=(1-s)n1 n1=60f1/np
3，什么是电压，频率协调控制？恒压频比协调控制方式，比值恒定，目的是为了维持磁通不变（如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁芯，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁芯饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。
）
4，基频以下有哪些变频控制手段？各类特点是什么？
三类：恒压频比（Us/w1=C），恒Eg/W1控制，恒Er/W1控制
特点：恒压频比（Us/w1=C）控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，但低速带载能力有些差强人意，必须对定子压降实行补偿。
恒Eg/W1控制通常是对恒压频比控制实行电压补偿而实现的，可以在稳态时达到气隙磁通Φm=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/W1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Φm恒定进行控制，即得Er/W1=Constant。
从而，在动态中也尽可能保持Φrm 恒定是矢量控制系统的目标，当然实现起来是比较复杂的。
5，基于稳态模型的变频调速分别是哪两类？
转速开环调压系统，转速闭环转差系统（即转速开环，电压频率协调控制的变频调速系统，转速闭环，转差频率控制的变频调速系统）。