《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》（ 阮毅 陳伯時(shí)）思考題和課后習(xí)題答案

1、..電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（阮毅阮毅陳伯時(shí)）課陳伯時(shí)）課后答案包括思考題和課后習(xí)題后答案包括思考題和課后習(xí)題第2章21直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有哪些特點(diǎn)？答：調(diào)壓調(diào)速，弱磁調(diào)速，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，變頻調(diào)速。特點(diǎn)略。22簡(jiǎn)述直流PWM變換器電路的基本結(jié)構(gòu)。答：直流PWM變換器基本結(jié)構(gòu)如圖，包括IGBT和續(xù)流二極管。三相交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后送往直流PWM變換器，通過(guò)改變直流PWM變換器中I

2、GBT的控制脈沖占空比，來(lái)調(diào)節(jié)直流PWM變換器輸出電壓大小，二極管起續(xù)流作用。23直流PWM變換器輸出電壓的特征是什么？答：脈動(dòng)直流電壓。2=4為什么直流PWM變換器電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)比VM系統(tǒng)能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)性能？答：直流PWM變換器和晶閘管整流裝置均可看作是一階慣性環(huán)節(jié)。其中直流PWM變換器的時(shí)間常數(shù)Ts等于其IGBT控制脈沖周期（1fc），而晶閘管整流裝置的時(shí)間常數(shù)Ts通常取其最大失控時(shí)間的一半（1（2mf）。因fc通常為kHz級(jí)，而f

3、通常為工頻（50或60Hz）為一周內(nèi)），m整流電壓的脈波數(shù)，通常也不會(huì)超過(guò)20，故直流PWM變換器時(shí)間常數(shù)通常比晶閘管整流裝置時(shí)間常數(shù)更小，從而響應(yīng)更快，動(dòng)態(tài)性能更好。2=5在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止不動(dòng)時(shí)，電樞兩端是否還有電壓？電路中是否還有電流？為什么？答：電樞兩端還有電壓，因?yàn)樵谥绷髅}寬調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓僅取決于直流PWM變換器的輸出。電樞回路中還有電流，因?yàn)殡姌须妷汉碗姌须娮璧拇嬖凇?6直流PWM變換器主電路

4、中反并聯(lián)二極管有何作用？如果二極管斷路會(huì)產(chǎn)生什么后果？答：為電動(dòng)機(jī)提供續(xù)流通道。若二極管斷路則會(huì)使電動(dòng)機(jī)在電樞電壓瞬時(shí)值為零時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓。27直流PWM變換器的開(kāi)關(guān)頻率是否越高越好？為什么？答：不是。因?yàn)槿糸_(kāi)關(guān)頻率非常高，當(dāng)給直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，有可能導(dǎo)致電樞電流還未上升至負(fù)載電流時(shí)，就已經(jīng)開(kāi)始下降了，從而導(dǎo)致平均電流總小于負(fù)載電流，電機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。28泵升電壓是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何抑制？答：泵升電壓是當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作于回饋制動(dòng)狀態(tài)

5、時(shí)，由于二極管整流器的單向?qū)щ娦?，使得電?dòng)機(jī)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈碾娔懿荒芡ㄟ^(guò)整流裝置反饋回交流電網(wǎng)，而只能向?yàn)V波電容充電，造成電容兩端電壓升高。泵升電壓過(guò)大將導(dǎo)致電力電子開(kāi)關(guān)器件被擊穿。應(yīng)合理選擇濾波電容的容量，或采用泵升電壓限制電路。29在晶閘管整流器電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為什么轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低？答：負(fù)載增加意味著負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大，電機(jī)減速，并且在減速過(guò)程中，反電動(dòng)勢(shì)減小，于是電樞電流增大，從而使電磁轉(zhuǎn)矩增加，達(dá)到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，電機(jī)不再減

6、速，保持穩(wěn)定。故負(fù)載增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)較增加之前降低。..則控制電壓增大，則轉(zhuǎn)速上升。（2）有。不解釋。（3）有。不解釋。（4）有。不解釋。（5）沒(méi)有。不解釋。216在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)晶閘管整流裝置的輸出電壓Ud較之負(fù)載變化前是增加、減少還是不變？在無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速n和整流裝置的輸出電壓Ud是增加、減少還是不變？（已驗(yàn)證）答：（1）Ud減小。因負(fù)載減小，

7、轉(zhuǎn)速上升，反饋電壓增加，給定電壓一定，偏差電壓減小，控制電壓減小，故輸出電壓減小。（2）n不變，Ud增加。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速僅取決于給定電壓，故不變；略。217閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有哪些基本特征？它能減少或消除轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差的實(shí)質(zhì)是什么？一、可以作為填空題或簡(jiǎn)答題的21簡(jiǎn)述直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。答：直流調(diào)速系統(tǒng)常以（調(diào)壓調(diào)速）為主，必要時(shí)輔以（弱磁調(diào)速），以（擴(kuò)大調(diào)速范圍），實(shí)現(xiàn)（額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速）。22直流調(diào)壓調(diào)速主要方案有（GM調(diào)速系統(tǒng)，

8、VM調(diào)速系統(tǒng)，直流PWM調(diào)速系統(tǒng)）。23VM調(diào)速系統(tǒng)的電流脈動(dòng)和斷續(xù)是如何形成的？如何抑制電流脈動(dòng)？1112答：整流器輸出電壓大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，電感儲(chǔ)能，電流上升，整流器輸出電壓小于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，電感放能，電流下降。整流器輸出電壓為脈動(dòng)電壓，時(shí)而大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)而小于，從而導(dǎo)致了電流脈動(dòng)。當(dāng)電感較小或電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)，電流上升階段電感儲(chǔ)能不夠大，從而導(dǎo)致當(dāng)電流下降時(shí)，電感已放能完畢、電流已衰減至零，而下一個(gè)相卻尚未觸發(fā)，于是形成電流斷續(xù)。24看P

9、14圖簡(jiǎn)述VM調(diào)速系統(tǒng)的最大失控時(shí)間。14答：t1時(shí)刻某一對(duì)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)延遲角為α1，在t2t1時(shí)刻，控制電壓發(fā)生變化，但此時(shí)晶閘管已導(dǎo)通，故控制電壓的變化對(duì)它已不起作用，只有等到下一個(gè)自然換向點(diǎn)t3時(shí)刻到來(lái)時(shí)，控制電壓才能將正在承受正電壓的另一對(duì)晶閘管在觸發(fā)延遲角α2后導(dǎo)通。t3t2即為失控時(shí)間，最大失控時(shí)間即為考慮t2=t1時(shí)的失控時(shí)間。25簡(jiǎn)述VM調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題。16答：整流器晶閘管的單向?qū)щ娦詫?dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的不可逆行

10、性。整流器晶閘管對(duì)過(guò)電壓過(guò)電流的敏感性導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行不可靠性。整流器晶閘管基于對(duì)其門(mén)極的移相觸發(fā)控制的可控性導(dǎo)致的低功率因數(shù)性。26簡(jiǎn)述不可逆PWM變換器（無(wú)制動(dòng)電流通路與有制動(dòng)電流通路）各個(gè)工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流通路。171827調(diào)速時(shí)一般以電動(dòng)機(jī)的（額定轉(zhuǎn)速）作為最高轉(zhuǎn)速。28（調(diào)速范圍）和（靜差率）合稱(chēng)調(diào)速系統(tǒng)的（穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)）。28一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指（在最低轉(zhuǎn)速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍）。29簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)速

11、反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)。答：在閉環(huán)系統(tǒng)中，每增加（或減少）一點(diǎn)負(fù)載，就相應(yīng)地提高（或降低）一點(diǎn)電樞電壓，使電動(dòng)機(jī)在新的機(jī)械特性下工作。因此閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性本質(zhì)上就是無(wú)數(shù)開(kāi)環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)連接而成的。210簡(jiǎn)述比例反饋控制的規(guī)律。答：比例控制的反饋控制系統(tǒng)是（被調(diào)量有靜差）的控制系統(tǒng)；反饋控制系統(tǒng)的作用是（抵抗前向通道的擾動(dòng)，服從給定）；反饋系統(tǒng)的精度依賴(lài)于（給定和反饋檢測(cè)的精度）。211簡(jiǎn)述積分控制規(guī)律答：積