第 1 页 ( 共 5 页 )
成
9．在可逆 V－M 调速系统中，正向制动时，_反组_逆变，机械特性在
上海大学 2006～2007 学年秋季学期试卷 A 课程名：运动控制（一）课程号：
绩
学分： 3
_二_象限；反向电动时，_反组_整流，机械特性在_三_象限。
10．实现它励直流电动机平滑连续调速常用两种方法，基速以下采用 _
应试人声明：
我保证遵守《上海大学学生手册》中的《上海大学考场规则》有考 ， 如
变压调速_，属于恒_转矩_调速方式，基速以上采用_弱磁_，属于恒_功
率_调速方式。
t on11．双极性直流 PWM 变换器的占空比ρ =_ __，当ρ _ ? 1 _时，输出
T 2 平均电压为正，要使输出平均电压为负，应使_ 0 ? ? ? 1 __。
2
试违纪、作弊行为，愿意接受《上海大学学生考试违纪、作弊行为界定及
处分规定》的纪律处分。 应试人 题号
应试人学号
一
二
三
四
五
应试人所在院系 六
七
八
九
得分
二、系统的开环对数幅频特性渐进线（伯德图）如下图所示，定性说明 中频段、低频段、高频段和截止频率? （或称剪切频率）与闭环系统稳
c
一、填充题（30 分）：
1．闭环调速系统对于_被反馈环包围的前向通道上_的扰动具有抑制
定性、稳态精度和动态响应的关系。（8 分）
作用，而对于_反馈通道_的扰动则无能为力。
L(?) / dB
2．转速、电流双闭环调速系统中，调节_转速调节器（ASR）_的限
低频段
中频段
高频段
幅值可以调节系统最大电流；调节_电流调节器（ACR）_的限幅值可 以调节 UPE 的最大输出电压。
-20dB/dec
?
C ?/ s
?1
3．数字 PI 调节器有位置式和_增量式_两种算法，位置式 PI 调节需
要_输出_限幅和_积分_限幅。
4．可逆晶闸管－直流电动机调速系统，有两种静态环流，分别是_直
1. 低频段的斜率陡，增益高，系统的稳态精度高
2. 中频段以-20dB/dec 的斜率穿越 0 dB 线，而且这一斜率能覆盖足够的频
带宽度，则系统的稳定性好
流平均环流_和_瞬时脉冲环流_，α =β 配合控制_是_（是，否）存在
?
第 2 页 ( 共 5 页 )
三、M，T 与 M T 是常用的三种数字测速方法，论述三种方法的基本特征及工 作原理，转速计算表达式（需说明各变量的物理意义），精度指标及应用场合。
草 稿 纸
（8 分）
答：M 法：在一定的时间 T 内，测取旋转编码器输出的脉冲个数 M
c
1
转速 n ?
60MZT
1
c
1
，Z 是每转一圈的脉冲个数，误差率： ?100% 适用于高速
M
1
2
T 法：在编码器两个相邻脉冲的间隔时间内，测高频时钟脉冲个数 M
60f 1
n ? 0 ， f 为高频时钟频率，误差率： ?100% 适用于低速
0 M ? 1 ZM
2
2
两个计数器同时开启或关闭计数
M/T 法： 既检测 M ， 也检测 M ，
1
2
可适用的速度范围广
四、论述逻辑无环流可逆晶闸管－直流电动机调速系统的由正向电动到反向电
动的过程，如何实现电枢电流的反向。（8 分）
答： 从正向电动到反向电动分别为四个阶段： 1. 正组逆变，电流方向不变
2. 反向电流建立，反组整流，电流方向改变 3. 反组逆变，电流方向与 2 相同
4. 反向启动阶段，反组整流，电流方向与 3 相同
在正组切换到反组时，ASR 输出极性改变，等电枢电流过零后，经过封锁 延时后，封锁正组脉冲，经开放延时后，开放反组脉冲。
第 3 页
( 共 5 页 )
五、按下述两种情况定性分析转速、电流双闭环直流调速系统的转速和电流的
草 稿 纸
n
Ⅰn*
变化规律，两个调节器的输出与控制作用，定性画出转速、电流的过渡曲线：
① 负载电流为 I dL时，突加给定的起动过程，设最大电枢电流为 I dm； ② 系统稳定后，负载电流由 I 加大到 I ， I ? I 。（12 分）
dN
dL
dN
dm
Ⅱ Ⅲ
答：①
II?上升到 d dm ，电流上升阶段 IdU*
Ⅱ段：ASR始终饱和，相当于转速开环，系统成为在下的电流调节系统，
0
Ⅰ段：ASR 很快进入饱和状态，输出限幅值 im ，在 ACR 的调节下，电流迅速
U*
t
im
Idm
同时为了克服反电动势 E，所以在 ACR 的作用下， d 基本上保持略小于 dm 的恒 值，恒流升速阶段。
*，I迅速减小，该段ASR，ACR都不饱和。ASR起Ui d Ⅲ段：ASR 退饱和，
*IU主导的转速调节作用，ACR 则使 d 尽快地跟随 i ，转速调节阶段。
②
U*
III? iⅠ段：加负载导致 n↓，在 ASR 作用下， ↑， d ↑，当 d dm 时，
I
I
IdL
0
t1
t2 t3 t4 t
n 停止下降
Ⅱ段：由于 n 仍小于给定值→
U * ↑
i
I→ n
n* ↑直到n=给定值，电流也达到最d
大值
Ⅲ段：此时， d
I ? I
dN → n↑，转速超调， i ↓， d ↓， 直到 d dN ，
dN dL
U *
I
I ? I
t
n 达到峰值，此后系统在负载阻力下减速，直到稳定。
I
I
d
I
t
第 4 页
( 共 5 页 )
六、转速单闭环控制系统如下图所示，已知数据如下：电动机：
N
N
a
P ? 10kW ，
N
U ? 220V ， I ? 55 A ， n ? 1500 r / min ， R ? 0.5? 。整流装置内阻
N
R
rec
? 0.3? ,触发整流环节的放大倍数 K ? 35 。最大给定电压 U * ? 8V ，当主
s
nm
U ? I R 220? 55?0.5Ce ? N N a ? ? 0.128 v / rpm解：⑴ n 1500
N
电路电流达到最大值时,整定电流反馈电压 U 速范围 D ? 25 ，静差率 s ? 10% 。
?8V。设计指标：要求系统满足调im
I R 55 ? (0.5 ? 0.3)
?n ? d ? ? 343.750 r / min
op C 0.128
1. 计算 Ce，额定负载时，开环系统的稳态速降Δ nop，满足静差率要求时，
闭环系统的稳态速降Δ ncl 及闭环系统的开环放大系数 K。 2. 转速反馈系数
?
，调节器放大系数 K p 。
*n
n s 1500 ? 0.1
? n N
?(1 ? s ) D 25(1? ? 0.1) ?6.667r/minCl
?n 343.750
k ? op ? 1 ? ? 1 ? 50.563
?n 6.667
e
1
3. 定性画出当 I ? I 时， U ? ? n 和 U * ? ? n 的闭环静特性。
d N N n 2 N
4．系统是否有静差？若有静差，应采取何种实际可行的措施消除静差。 (计算时小数点后保留 3 位，若数值较小时，应保留三位有效位)（15 分）
U* 8
U* ??n ?? ? n ?? 0.005 v / rpm
Nn1500⑵n
cl
N
~
c
KC 50.563? 0.128
k ? e ? ? 36.983 p k ? 35? 0.005
s
Id
U d
Un*
Un
ΔUn
AUUPE
M
n
K K U * I R I R
dan ?p sn ?drec?
⑶C (1? K ) C (1? K ) C (1? K )
∴调节器系统开环放大系数大于或等于 36.983
e e e
n
Utg TG
n
N
U * ? ? n n
1 n 2 N
U *
2
? n
I
I
N
d
⑷有静差。用此例积分调节器代替比例放大器，或用积分调节器，即可消除系数静差，实 现无静差。
第 5 页 ( 共 5 页 )
七、有一转速、电流双闭环调速系统 ,已知电动机参数为： PN =5.5kw，UN =220V，IN =28A，nN=1490 r/min，电枢回路电阻 R=0.8Ω ,允许电流过载倍数 λ =1.8，电磁时间常数 TL=0.048s，机电时间常数 Tm=0.185s，主电路采用三 相桥式整流电路，触发整流环节的放大倍数 Ks=35，整流电装置内阻 Rres=1.3 Ω ，平均失控时间常数 Ts=0.0017s,最大输入、输出电压均为 10V，电流反馈 滤波时间常数 Toi=0.002s，转速反馈滤波时间常数 Ton=0.015s。
（1）计算电流反馈系数β ，转速反馈系数α 。
（2）按典型 I 型系统设计电流调节器结构和参数，其中 KT=0.5。
（3）按典型 II 型系统设计转速调节器，其中 h=5，选择调节器结构并计算 参数。
(计算时小数点后保留 3 位，若数值较小时，应保留三位有效位)（19 分）
1.966? (0.048s ?1)
W(s)?则 ACR
0.048 s
⑶也选 PI 调节器
k (? s ? 1)
W( s ) ? n nACR? s
n
U 10
???? 0.198
答：⑴
V/A I1.8 ? 28
U 10
? ? ? ? 0.00671 V ? min/ ?
n 1490
⑵选 PI 调节器，其传递函数为
W
*
im dm * nm
max ACR
1
T ? ? T ? 0.0224 ?n on k
1
? ? hT ? 5? ( ? T ) ? 5? 0.0224? 0.112 n ?n on k
W?IR220 ? 28? 0.8
C ? N N ? ? 0.133 e n 1490
N
K(?s?1)
(s) ? i i
? s
i
( h ? 1)? C T 6 ? 0.133 ? 0.185
? 9.26? K ? e m ?
n2h? R T10 ? 0.00671 ? 2.1 ? 0.0224
其中 ? i L
?T ?0.048s
? ?n
T ? T ? T ? 0.002? 0.0017? 0.0037 s
?i oi s
9.26 ? (0.112 s ? 1)
? W ( s ) ?
ASR 0.112 s
R ? R ? R ? 2.1 ?
? res
0.5 0.5
KT ? 0.5?k ? ? ?135.135s?1由T 0.0037
?i
K? R 135.135 ? 0.048 ? 2.1
? K ?i ? ?
iK ? 35 ? 0.198
? 1.966
s
上海大学运动控制期末考试试卷-供学习和考研参考。
