发布时间 : 星期日 文章《运动控制系统》吴贵文(习题参考答案)更新完毕开始阅读
?i?Tl?0.012s；
KI?0.50.5??86.2s?1 TΣi0.0058TlR0.012?0.18??0.299。
2Ks?TΣi2?35?0.0178?0.0058Ki?校验近似条件：
?ci?KI?86.2s?1
①
11??100s?1??ci 3Ts3?0.0033满足晶闸管整流装置传递函数近似条件。 ②3?11?3?s?1?58.4s?1??ci TmTl0.22?0.012满足忽略电动势影响的条件。 ③
1111?s?1?116s?1??ci
3TsToi30.0033?0.0025满足小时间常数近似条件。 计算电阻、电容数值：
Ri?KiR0?0.299?39k??11.66k?，可以用一个11k?和一个680?的金属膜电阻串
联实现。
Ci?实现。
?iRi?0.012F?1.03μF，可以用一个1μF和一个0.033μF的无极性电容并联
11.66?103Coi?4Toi4?0.0025?F?0.256μF，可以用一个0.22μF和一个0.033μF的无极性电容3R039?10并联实现。
电流调节器电路图如下：
（3）电流环等效时间常数：
1?2TΣi?2?0.0058s?0.0116s KI转速环小时间常数：按小时间常数近似处理，取
TΣn?1?Ton?0.0116s?0.015s?0.0266s KI系统校正成典型II型系统，转速调节器也选用PI调节器。为兼顾跟随性能和抗扰性能，取h=5，则转速调节器积分时间常数为
?n?hTΣn?5?0.0266s?0.133s
转速环开环增益为
KN?h?15?1?2?2?s?169.6s 22222hTΣn2?5?0.0266则转速调节器的比例系数为
Kn?(h?1)?CeTm(5?1)?0.0178?0.196?0.22??9.618
2h?RTΣn2?5?0.01?0.18?0.0266校验近似条件：
?cn?KN?n?169.6?0.133s?1?22.56s?1
①
1KI186.2?1?s?40.64s?1??cn
3TΣi30.0058满足电流环传递函数简化条件。 ②
1KI186.2?1?s?25.27s?1??cn
3Ton30.015满足小时间常数近似条件。 计算电阻、电容数值：
Rn?KnR0?9.618?39k??375k?，可以用一个300k?和一个75k?的金属膜电阻
串联实现。
Cn?联实现。
?nRn?0.133F?0.355μF，可以用一个0.33μF和一个0.022μF的无极性电容并
375?103Con?4Ton4?0.015?F?1.538μF，可以用一个1.5μF和一个0.033μF的无极性电容3R039?10并联实现。
空载起动到额定转速时的转速超调量为
?n%?2(?Cmax?nT)(??z)NΣnCbn*Tm300?0.180.0266?2?81.2%?1.5?0.196??8.1%
10000.22
满足要求。
（4）40%负载起动到最低转速100r/min的超调量为
?n%?2(
?Cmax?nT)(??z)NΣnCbn*Tm300?0.180.0266?2?81.2%?(1.5?0.4)?0.196??59.500.22（5）空载起动到额定转速的时间t2基本上就是恒流升速阶段所需的时间，根据公式
（2-24）且Id=1.5IN，IdL=0，E=Cen，则有
1.5IN?TmdECeTmnN?， RdtRt2t2?CeTmnN0.196?0.221000??s?0.53s
R1.5IN0.181.5?3003-12 试分析直流脉宽调速系统的不可逆和可逆电路的区别。
答：直流脉宽调速系统的主电路有不可逆和可逆电路两类。它们的区别在于
（1）不可逆电路电动机最多只能运行在一、二两个象限，而可逆电路电动机可以运行在四个象限。
（2）可逆电路能消除静摩擦死区。
（3）可逆电路调速范围大，低速平稳性好。
（4）可逆电路比不可逆电路功率管多，损耗较大。
3-13 晶闸管可逆系统中环流产生的原因是什么？有哪些抑制方法？
答：环流是由于两组反并联整流装置同时工作时瞬时电压不同产生的。抑制环流的办法主要有两种：采用配合控制并在环流回路中串入环流电抗器限制环流，采用逻辑控制保证任何时候只有一组工作就不会产生环流。
3-14 无环流逻辑控制器中为什么必须设置封锁延时和开放延时？延时过大或过小对系统有何影响？
答：因为正、反组切换必须等到电枢电流降到零后才能进行，逻辑切换指令发出后不能马上执行，必须设置封锁延时和开放延时。延时过小可能使得切换不可靠，一组尚未完全关断另一组就开通了。延时过大则正反转过渡过程太慢，影响系统快速性。
3-15 请从系统组成、功用、工作原理、特性等方面比较PWM可逆直流调速系统与晶闸管可逆直流调速系统的异同点。
答：两者系统组成原理框图相似，但主电路及功率元件不同，PWM可逆直流调速系统主电路一般采用H桥电路，功率元件采用MOSFET或IGBT等全控型器件；而晶闸管可逆直流系统主电路是反并联晶闸管整流电路。两者都能实现直流电动机可逆运行，但两者工作原理和特性有所不同。PWM可逆系统通过高频脉宽变化改变速度和方向，系统响应快、调速范围大、电流总是连续的、能消除静摩擦死区，而且可以直接使用直流电源；V-M可逆系统通过改变移相触发角调节速度，通过切换正反组改变方向，系统响应较慢，电流有可能断续，可能出现环流，而且必须采用交流电源，存在电力污染，但功率容量大。
3-16 弱磁与变压协调控制系统空载起动到额定转速以上，主电路电流和励磁电流的变化规律是什么？
答：该系统在空载起动到额定转速过程中，励磁电流保持不变以使得磁通恒定，而主电路电流在转速、电流双闭环系统控制下保持在允许的最大值。超过额定转速后，励磁电流逐步减小，而主电路电流保持在与负载对应的较小值。
4-1 异步电动机的变压调速需要何种交流电源？有哪些交流调压方法？
答：既然是变压调速就需要一种电压可以调整的单相或三相交流电源，过去采用自耦变压器或带直流励磁绕组的饱和电抗器，现在采用晶闸管交流调压器及全控型开关斩波调压器。
4-2 异步电动机变压调速开环控制系统存在什么缺点？而闭环控制系统是如何改进性能的？
答：普通异步电动机采用变压调速时，调速范围很窄，采用力矩电动机可以增大调速范围但负载变化时静差率很大，开环控制很难解决这个矛盾。力矩电动机采用闭环控制，由于系统放大倍数很大，闭环稳态特性可以很硬，如果采用PI调节器则可以做到无静差。改变给定信号可以实现较大范围的调速。
4-3 什么是SPWM控制技术？什么是SVPWM控制技术？
答：SPWM控制技术即正弦波脉宽调制技术，对于电压正弦PWM技术，就是将电压正弦波正半周分为N等份，然后把每一份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等份的中点重合。这样，由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的脉冲序列就与正弦波的正半周等效。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。
SVPWM控制技术即电压空间矢量PWM技术，是从电机的角度出发，目的在于使交流电动机产生圆形磁场。它是以三相对称正弦波电源供电时交流电动机产生的理想磁链圆为基准，通过选择逆变器功率开关器件的不同开关模式，使电动机的实际磁链尽可能逼近理想磁链圆。
4-4 矢量控制系统的基本思想是什么？为何采用矢量控制可以使交流调速系统达到与直流调速系统相当的性能？
答：异步电动机矢量控制的目的是仿照直流电动机的控制方式，利用坐标变换的手段，把交流电动机的定子电流分解为磁场分量电流(相当于励磁电流)和转矩电流分量（相当于电