最新版工业大学自动控制系统考试试卷
A卷（含答案）
姓名： 学号： 专业： 题型 得分 一 二 三 四 五 总分 备注
一、填充题
1. 转速单闭环调速系统对_被负反馈包围的前向通道_____的扰动有抑制作
用，系统精度依赖于__转速给定____和___转速反馈____的精度。 2. PWM可逆直流调速系统制动过程中向__滤波电容_充电，产生_泵升__电
压，这是直流PWM变换器-电动机系统特有的能量回馈问题。
3. 在进行数字PI调节器设计时，为了减小系统退饱和超调量，位置式数字
PI调节器必须同时设置___输出____限幅和____积分____限幅。 4. 异步电机的动态数学模型是一个多变量、高阶、_非线性___ 、 强耦
合 的系统，其定、转子间的互感将随着转子__位置________的变化而变化，可通过 _坐标变换(或3/2变换和旋转变换)________简化动态数学模型，变化的原则是产生的___旋转磁动势（磁动势）_________相等。
5. 动态性能要求看，电流环以__跟随_______性能为主，要求超调小，因此当
按照典型II型系统设计电流调节器时，为了减小电流超调量，需在_电流给定________之后加入_低通滤波____，并按照控制对象时间常数的4倍设置滤波时间常数。
6. 异步电动机由三相平衡电压供电，定子磁链旋转矢量ψs略定子电阻压降，则定子电压矢量us??sej?1t，忽
。
? ?s?1e???j??1t??2??
7. 异步电动机进行变压变频调速时，可通过_（定子）电压___ 补偿控制
保持转子磁通恒定，此时稳态机械特性是_直线___ ，这正是高性能交流调速系统所要求的稳态性能。
8. 两电平逆变器共有八个基本输出矢量，包括六个_有效矢量_______和两
个零矢量______ _，在一个旋转周期内，每个有效工作矢量依次作用一次生成_正六边形______旋转磁场，在直流母线电压一定时，可通过插入__零矢量____保持变频调速时的磁链幅值最大值不变。为了形成接近圆形旋转磁场逆变器需采用_____ SVPWM ________（SPWM，CFPWM，SVPWM）控制。
9. 转速、电流双闭环调速系统中，调节_转速调节器ASR__的限幅值可以调节
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。
10. 以频率与期望的输出电压波相同的___正弦___波作为调制波，以频率比
期望波高得多的___等腰三角______波作为载波，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得高度___相等________、宽度_按正弦规率变化______的脉冲序列，这种调制方法称作SPWM。
二、 综合题
1.
下图为典型异步电动机转速开环恒压频比控制调速系统结构框图。简要说明各
环节名称和主要功能。
2. 典型II型系统的开环传递函数为W(s)?K(?s?1)，在如图坐标系中
s2(Ts?1)画出典型II型系统对数幅频特性渐近线（伯德图），并分析系统待定参数K和积分
时间常数?对系统稳定性、快速性影响。
（1）T通常为系统的固有参数， 比T大得越多 ，系统的稳定性越好。（2）在?一定
??c，K越大系统截止频率越时， 改变K相当于使特性上下平移，从而改变了截止频率B:由频率根据电压频率关系得到定子大，系统快速性越好，但稳定性变差。
电压，保证气隙磁通恒定（2分） C:PWM变频器，通过PWM控制得到 A:软起动环节，防止电机过流（2分） 变压变频交流电（2分） 3.说明异步电动机转差频率控制的基本思想，并简述转差频率控制的基本规律。
答：基本思想是在保持气隙磁通?m恒定不变的前提下，可以通过控制转差角频率?s来控制转矩。 转差频率控制的基本规律如下：
（1）在转差角频率小于临界转差率即?s??sm范围内，异步电动机的转矩基
本上与转差角频率成正比，条件是保持气隙磁通不变。
（2）在不同的定子电流时，按照一定的函数关系如US?f??1,IS?来控制定
子电压和频率，能保持在保持气隙磁通恒定。
4. 异步电动机基于稳态模型调速时可采用降压调速和恒压频比调速，试分析在恒定转矩负载下，分别采用上述两种调速方式从额定转速向下调速时，异步
电动机的电磁功率Pm、输出机械功率Pmech和转差功率Ps的变化，并简要说明原因。
答：电磁功率：Pm??m1Te??1Tenp，输出机械功率：
Pmech?(1?s)Pm?(1?s)?1Tenp=?Tenp，转差功率：Ps?sPm?s?1Tenp=?sTenp，转差角频
率?s?s?1=?1??
（1）降压调速：采用降压调速向下调速时，电磁功率不变，输出机械功率减小，转差功率增加。
降压调速向下调速时，电压下降，但频率f1不变，因此角频率?1不变，由于带恒定负载，所以Te?TL不变，电磁功率Pm??m1Te??1Tenp不变（1分）；随着速
度的下降转差率s增大，输出机械功率Pmech?(1?s)Pm减小（1分）；转差功率
Ps?sPm随着转差率s的增大而增大
（2）恒压频比调速：采用恒压频比控制方式向下调速时，转差功率不变，电磁功率变小，输出机械功率减小。
带恒转矩负载采用恒压频比向下调速时，频率f1下降，角频率?1Te?TL不变，下降，电磁功率Pm??m1Te??1Tenp变小；向下调速过程中，机械特性基本平行
60s?1，即?s?s?1基本不变，因此2?np下移，转速降落基本不变，即?n?sn1?转差功率Ps?sPm?s?1Tenp基本不变；输出机械功率Pmech?(1?s)Pm=Pm?Ps随着
Pm变小而变小或输出机械功率在负载转矩不变时随输出转速下降而减小。
5．转速单闭环控制系统采用比例调节器作为转速调节器，系统已知数据如下：电动机：PN?10kW，UN?220V，IN?55A，nN?1500r/min，
Ra?0.5?。PWM变换器内阻Rrec?0.1?，PWM变换器的放大倍数
*Ks?107.6。最大给定电压Unm?8V，当主电路电流达到最大值时，整定电流
反馈电压Uim?8V。设计指标：要求系统满足调速范围D?25，静差率s?10%。 （1）试画出系统的原理图和静态结构图；
（2） 计算Ce，额定负载时，开环系统的稳态速降Δnop，满足静差率要求时，闭环系统的稳态速降Δncl及闭环系统的开环放大系数K； （3） 转速反馈系数?，调节器放大系数Kp；
（4）该系统启动和堵转时电机是否会过流，并分析原因。 答：（1）系统的原理图如下图所示：
~IdUn*UnUtgTGΔUnAUcUPEUdMn（3分）
系统的稳态结构框图
IdRUn* ΔUn Un KpUc Ks Ud0 E1Cenα （2）Ce?(UN?INRa)/nN?(220?55?0.5)/1500?0.128v/rpm
?nop?IdR/Ce?55?(0.5?0.1)/0.128?257.8125r/min
nNs1500?0.1?nCl???6.667r/min
(1?s)D25(1?0.1)257.8125k??1??1?37.67
?ncl6.667?nop
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