2023電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)課程綜合考試題庫(kù)含答案

2023電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)課程綜合考試題庫(kù)含答案 一、填空題 1.直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式是晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為V-M系統(tǒng)系統(tǒng)。 2、在隨動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)校正中，常用的有串聯(lián)校正—、并 聯(lián)校正和―復(fù)合校正O 3、在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，常常會(huì)用到PD、PI和PID,依次代表一比例微分—、—比例積分—和—比例積分微分三種調(diào)節(jié)器。 二.選擇題 1.位置信號(hào)檢測(cè)裝置是構(gòu)成位置閉環(huán)控制所必不可少的環(huán)節(jié)。下列位置檢測(cè)裝置中，不屬于電磁感應(yīng)的是（ 光電碼盤 ） A、自整角機(jī) B、光電碼盤C、旋轉(zhuǎn)變壓器 D、感應(yīng)同 步器 2、調(diào)速系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)在控制中十分常用，兩者的主要性能不同。對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要是要求輸出量準(zhǔn)確地跟隨給定量的變化，因此它的 （跟隨性能 ）成了主要指標(biāo)。 A、快速性B、靈活性C、跟隨性能D、準(zhǔn)確性 3、對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)而言，控制精度依賴于給定和反饋檢測(cè)精度，而反饋電路對(duì)干擾并不全起作用，主要 對(duì)干擾( 電壓擾動(dòng) )起作用。 A、電壓擾動(dòng) B、給定電源擾動(dòng) U反饋電路元件的本身影響 D、測(cè)速電機(jī)誤差 三、簡(jiǎn)答題 1.直流電機(jī)常用的調(diào)速方法有那些？試寫(xiě)出各自的適用范圍。 答：有三種方法調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速： (1)調(diào)節(jié)電樞供電電壓U; (2)減弱勵(lì)磁磁通； (3)改變電樞回路電阻Ro 對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。 改變電阻只能有級(jí)調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速,但調(diào)速范圍不大彳主往只是配合調(diào)壓方案，在基速(即電機(jī)額定轉(zhuǎn)速)以上作小范圍的弱磁升速。 因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。 2、直流調(diào)速系統(tǒng)常用的可控直流電源有那些？試做詳細(xì)說(shuō)明。 答2:旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組——用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。 靜止式可控整流器——用靜止式的可控整流器,以獲得可調(diào)的直流電壓。 直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器——用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開(kāi)關(guān)器件斬波或進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。 3閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)。 答3:閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降。 4、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用。 答4:(1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。 (2)對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。 (3)其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。 5、試?yán)L出轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 6、試寫(xiě)出微機(jī)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，并做簡(jiǎn)單解釋。 答6:由于計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，因此，與模擬控制系統(tǒng)相比，微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是離散簡(jiǎn)口數(shù)字化： 為了把模擬的連續(xù)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，必須首先在具有一定周期的采樣時(shí)刻對(duì)它們進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，形成一連串的脈沖信號(hào)，即離散的模擬信號(hào),這就是離散化。 采樣后得到的離散信號(hào)本質(zhì)上還是模擬信號(hào)，還須經(jīng)過(guò)數(shù)字量化，即用一組數(shù)碼(如二進(jìn)制碼)來(lái)逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這就是數(shù)字化。 7 .某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，ASR.ACR均采用近似PI調(diào)節(jié)器，試問(wèn)①調(diào)試中怎么才能做到Uim*=6V時(shí),Idm=20A;如欲使Unm*=10V時(shí),n=1000r∕min,應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？②如發(fā)現(xiàn)下垂特性不夠陡或工作段特性不夠硬，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？ 答7:①應(yīng)修改轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)②電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。 8 .試說(shuō)明雙極式H型PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)。 答8:（1）電流一定連續(xù)；（2）可使電動(dòng)機(jī)在四象限中運(yùn)行；（3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；（5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá)20000左右。 9、電流波形連續(xù)和斷續(xù)對(duì)開(kāi)環(huán)V-M調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性的影響較大,電流連續(xù)段特性較硬，改變控 制角可得到一簇彼此平行的直線；斷續(xù)段則呈現(xiàn)非線性，理想空載轉(zhuǎn)速高，特性軟，內(nèi)阻大。為了工作在電流連續(xù)區(qū)，須采取什么措施？ 答9:電流脈動(dòng)會(huì)產(chǎn)生以下兩個(gè)方面的問(wèn)題： Q）脈動(dòng)電流產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械不利。 （2）脈動(dòng)電流造成較大的諧波分量,流入電源后對(duì)電網(wǎng)不利，同時(shí)也增加電機(jī)發(fā)熱。 V-M系統(tǒng)抑制電流脈動(dòng)的主要措施: (1)增加整流電路的相數(shù)。 (2)設(shè)置平波電抗器。 當(dāng)V-M系統(tǒng)主電路串接的電抗器有足夠大的電感量，而且電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流也足夠大時(shí)，整流電流的波形便可能是連續(xù)的 四、繪圖題 1、試畫(huà)出雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖和穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 答： 五.計(jì)算題 1、旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)為1024,倍頻系數(shù)為4,高頻時(shí)鐘脈沖頻率fO=lMHz,旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘個(gè)數(shù)均采用16位計(jì)數(shù)器，M法和T法測(cè)速時(shí)間均為0.01s,求轉(zhuǎn)速n=1500r∕min和n=150r∕min時(shí)的測(cè)速分辨率和誤差率最大值。 答：電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生Z=4χ2048=8192 (I)M法測(cè)速 測(cè)速分辨率當(dāng)n=1500r∕min時(shí), 測(cè)速誤差最大值當(dāng)n=150r∕min時(shí)， 測(cè)速誤差最大值 (2)T法測(cè)速 當(dāng)n=15OOr∕min時(shí)， 測(cè)速分辨率 測(cè)速誤差最大值 當(dāng)n=15Or∕min時(shí)， 測(cè)速誤差最大值 2、被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為 式中，Kl=2;Tl=0.4s;T2=0.08s;T3=0.015s;T4=0.005so 要求階躍輸入時(shí)系統(tǒng)的超調(diào)量。%<5%。試用PlD調(diào)節(jié)器分別校正成典型I系統(tǒng)和典型11系統(tǒng)。 冬? 解：①用PID調(diào)節(jié)器校正時(shí)，其傳遞函數(shù)為 取，，令則按典型I型系統(tǒng)校正時(shí)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 同樣，取，則 調(diào)節(jié)時(shí)間 ②用PID調(diào)節(jié)器校正時(shí)，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 取，令， 則上式近似為 需檢驗(yàn)近似條件。此時(shí)，則當(dāng)h=4時(shí)，，當(dāng)h=10時(shí)…可見(jiàn)，滿足近似條件，所以可以用PID調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)校正成典型II型系統(tǒng)。 3、有一V-M調(diào)速系統(tǒng),電動(dòng)機(jī)參數(shù)為Pnom=2.5kw.Unom=220V.Inom=15Asnnom=1500r/minxRa=2Q,整流裝置內(nèi)阻RreC=IΩ,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ku=30,要求調(diào)速范圍D=20,轉(zhuǎn)差率s=10%o試: (1)計(jì)算開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。 (2)采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫(huà)出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 (3)調(diào)整該系統(tǒng)，使時(shí)轉(zhuǎn)速n=1000r∕min,此時(shí)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？(可認(rèn)為) (4)計(jì)算所需的放大器放大系數(shù)。 答：計(jì)算電動(dòng)機(jī)的Ce 由可得 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)壓降為 滿足調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)壓降為 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖所示。 當(dāng)時(shí)n=1000r∕min,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為 閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)為 則所需的放大器放大系數(shù)為 改用電壓反饋后，電動(dòng)機(jī)電樞電阻Ra造成的穩(wěn)態(tài)速降已經(jīng)是 可見(jiàn)，不可能達(dá)到題中提出的調(diào)速要求。 采用電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性方程為 式中 其中電壓反饋系數(shù)為 所以六、分析題 1.試分析雙極性H型變換器是如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可逆的？并畫(huà)出相應(yīng)的電壓、電流波形。 答:雙極式可逆PWM變換器的電流波形和不可逆但有制動(dòng)電流通路的PWM變換器也差不多，怎樣才能反映出〃可逆〃的作用呢？這要視正、負(fù)脈沖電壓的寬窄而定。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)，ton>T∕2z則電樞兩端的平均電壓為正,在電動(dòng)運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)正脈沖較窄時(shí)Λon<T/2,平均電壓為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。如果正、負(fù)脈沖寬度相等，ton=T/2,平均電壓為零，則電動(dòng)機(jī)停止。 2、有一個(gè)V-M調(diào)速系統(tǒng),電機(jī)參數(shù)為：Pn=IOKW,Un=220V,In=55A,nn=1000r∕min,電樞 電阻。若采用誤差率最大值開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，只考慮電樞電阻引起的轉(zhuǎn)速降。 (1)要使靜差率S=0.1,求系統(tǒng)的調(diào)速范圍Do (2)要使調(diào)速范圍D=2,其允許的靜差率S為多少？ (3塔要求調(diào)速范圍D=IO,靜差率S=0.05,則允許的轉(zhuǎn)速降為多少？ 答： ⑴