铜陵学院2013-2014第二学期 电力拖动自动控制系统试卷
一、填空题
1.典型的生产机械转矩特性有 恒转矩负载特性 、恒功率负载特性、风机泵负载特性。
2.可控直流电源主要有 相控整流器 直流脉宽变换器。 3.直流调速系统的稳定性能指标有 静差率 调速范围 。 4.反馈系统的作用是 抵抗扰动 服从给定 。
5.闭环调速系统的精度依赖于 给定 和 反馈检测的精度 。
6.比例积分控制的直流调速系统中，比例部分的作用是 迅速响应控制，积分部分的作用是最终消除稳态偏差。
7.双闭环制动系统的三个阶段是 本组逆变阶段 它组整流阶段 它组逆变阶段 。
8.私服系统的基本要求是 稳定性好 精度高 动态响应快 抗扰动能力强 。 9.转速、电流反馈控制的直流调速系统动态过程的三个阶段分别是：电流上升阶段 恒流升速阶段 转速调节阶段，其特点是 饱和非线性控制 转速超调 准时间最优控制。 备注：
1 、一般情况下，电机可以处于_电动机_、_发电机_两种运动状态。
2.直流它励电动机制动方式有 ___回馈___、 ___电阻能耗制动__和 反接制动。 3. 根据环流产生方式的不同，可分为__直流__ 环流和 __脉动_环流。
4.异步电机除了可以采用变频调速方法外，还有_改变定子电压调速__ 、 _改变转子电阻调速__ 、 __串级调速_、_变极对数调速__等调速方式。
5.直流电机的调速性能指标主要有静差率、__调速范围___和_电机的平滑性___。 6.同步电机除了可以采用准同步启动法和分绕组启动法外，还可以采用__变频启动__和_异步启动__。
7.电气传动自动控制系统控制电机的_转矩__、_转速__或 __转角__，将电能转化为机械能，实现工作机械的要求。
8.伺服系统结构主要包括检测装置、_信号转换电路__ 、 _放大装置__、__补偿
装置 、执行机构、电源装置和被控装置等。
9.异步电机除了可以采用变频调速方法外，还有_改变定子电压调速__ 、 _改变转子电阻调速__ 、 __串级调速_、_变极对数调速__等调速方式。 10. 变频器主要分为_电压型 __变频器和__电流型__变频器。
11.变频调速系统的动态指标主要有：_最大超调量__ 、 _过渡过程时间__。静态指标：调速范围、静差率、调速的平滑性。
12.变频器对周围装置的不良影响主要有：__电网电源产生波形畸变__ 、_电动机产生噪声、震动和过热__、_产生电磁波干扰__。
13.根据同步电机的转速公式，同步电机的调速方法有_变频调速和变极调速。
14．静态环流可以分为直流平均环流和 瞬时脉动换流 。无静差直流调速系统的实质是调节器包含 比例积分 环节。
15．采用旋转编码器的数字测速方法有（M法）（T法 ）（M/T法）其中（T法 ）不适合于高速状态。
二、选择题
1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 B A．PID B．PI C．P D．PD
2．静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率 A A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定
3.当理想空载转速n0相同时，闭环系统的静差率bs与开环下的ks之比为（ D ）。 A 1 B 0 （K为开环放大倍数） C 1+K D 1/（1+K） 4.双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 D
A．转速调节阶段 B．电流上升阶段 C．恒流升速阶段 D．电流下降阶段 5.下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 D A．饱和非线性控制 B．转速超调
C．准时间最优控制 D．饱和线性控制
6.下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是 B A．只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的 B．反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动 C．反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定 D．系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度 7.下可以消除直流平均环流措施为（ C）。
A、采用均衡电抗器 B、采用平波电抗器 C、采用α=β配合控制
8.α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程转速无明显变化的阶段是（ A ）。 A、本组逆变阶段 B、它组反接制动阶段 C、它组逆变阶段 9.α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程，它组逆变阶段的能量流向为（ B ）。 A、电网到电动机 B、电动机到电网 C、平波电抗器到电网
10.积分控制的单闭环直流调速系统，稳态时积分调节器输入偏差电压△Un=0，则调节器的输出电压（B ）。
A、等于0 B、为一终值 C、由调节器限幅值决定
11.在转速、电流双闭环调速系统中，出现负载扰动时，下面（A ）调节器起主要作用。 A、ASR B、ACR C、ACR和ASR
12.在电压负反馈单闭环有静差调速系统中，当___ A ____参数发生变化时系统有调节作用
A、供电电网电压 B、电枢电阻 C、电动机励磁电流 D、电压反馈系数 三、判断题
1.有源逆变最多只能控制到某一个最大的触发延迟角amax，而不能调到π，以避免逆变。
2.直流电机的调速方法有：调节电枢供电电压，减弱励磁磁通，改变回路电阻。 3.抑制电流脉动的措施有 增加电流相数，设置电感量足够大的平波电抗器。 4.只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个线性的可控电压源。 5.在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的时空时间引起的。
6.在电流连续的条件下，可以把晶闸管触发与整流装置当作一阶惯性环节来处理。
7.PWM变换器-电动机系统的电能不能通过整流装置送回交流电网，只能向滤波电容充电。
8.比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节去年的输出则包含了输入偏差量的全部历史。
9.简化的工程设计方法是先选择调节器的结构，再选择调节器的参数。 10.V-M可逆直流调速系统中，可通过α=β配合控制消除直流平均环流，串入环流电抗器可以抑制瞬时脉动。
11.对于两条机械特性平行的直流电机来说，只要硬度相同，静差率也相同。（Ⅹ） 12.晶闸管不仅对电压、电流敏感，而且对di/dt和du/dt也敏感，因此在保护电压电流时，也要考虑di/dt和du/dt。（√）
13.对于可以改变电枢电压的直流电机电气传动系统，可以通过改变电压的方法
启动。
14.私服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。
15.电机的转矩大小仅仅与定子、转子磁链大小有关。
16.在直流电动机的调速中，当调节器为PI调节时，表现为转速无静差。（√） 17.机械特性表征转速和电磁转矩的关系，直流电动机的机械特性是一条直线。（×）
18.直流电动机采用降低电源电压的起动方法，其目的是为了减小起动转矩。（错） 原因： 避免电流过大，使得电枢过热，产生巨大的电磁力，并造成电动机换向恶化，产生强烈火花。
19.转速电流双闭环调速系统中,内环的响应速度应该比外环的快。（对） 20.转速、电流双闭环双PI调节器的直流调速系统，在起动过程中，电流调节器经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况。（错）
21.比例积分控制可以使转速负反馈调速系统在稳态情况下保持稳定运行，实现无静差调速（对） 备注：
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.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 ）
10α=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（√）
11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） 12 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 13 闭环系统可以改造控制对象。（√）
14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。
15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。（√） 16 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（Ⅹ） 17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。（√） 18对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。（√）
19.采用比例积分调节器的闭环调速系统则是无静差调速系统。（√）
四、简答题
1.开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系（闭环系统比开环系统的三个优点？）
答：（1）闭环系统静性可以比开环系统机械特性硬得多。（2）闭环系统的静差率要比开环系统小得多。（3）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。
结论：闭环调速系统可以获得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，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。 2.反馈控制规律
1）只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量是有静差的 2）反馈控制系统的作用是：抵抗扰动, 服从给定 3）系统的精度依赖于给定和反馈检测精度 3.速度环、电流环作用。 1.转速调节器的作用
1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速 n 很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。 2）对负载变化起抗扰作用。
3）其输出限幅值决定电机允许的最大电流。 2.电流调节器的作用
1）作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。 2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。
3）在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。 4）当电动机过载甚至堵转时，电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。
4.采用旋转编码器的数字测速方法有三种 （1）M法测速 （2）T法测速 （3）M/T法测速 M法测速在高速段分辨率强；T法测速在低速段分辨率强；因此，可以将两种测速方法相结合，取长补短。
5.根据直流电机转速方程 有三种方法调节电动机的转速：（1）调节电枢供电电压U；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻R。
6.调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D表示，即
静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落nN，与理想空载转速n0之比，称作静差率s，即
一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
7.什么叫无源逆变？或者是什么叫有源逆变？
答：当变换装置交流侧接在电网上，把直流电逆变成同频率的交流电回馈到电网上去，称为有源逆变。 当变换装置交流侧和负载连接时，将由变换装置直接给电机等负载提供频率可变的交流电，称为无源逆变。 8.什么叫脉动环流？或者是什么叫直流环流？
答：静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。 9.双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点：
（1）饱和非线性控制；（2）转速超调；（3）准时间最优控制。因此，在双闭环系统中，由电网电压波动引起的转速动态变化会比单闭环系统小得多。 10.比例积分的优点
比例部分能够迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。
五、计算题 2.1
补充题
2.4直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=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？
2.9 有一V-M调速系统：电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻Rrec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。 （1）计算开环系统的静态速降Δnop和调速要求所允许的闭环静态速降Δncl 。（ 2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。（ 3）调整该系统参数，使当Un*=15V时，Id=IN，n=nN ，则转速负反馈系数 α应该是多少？ （4）计算放大器所需的放大倍数。
（2）