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江苏开放大学 形成性考核作业
学 号 姓 名
课程代码 110050
课程名称机电设备伺服与变频应用
评阅教师
第 1 次任务 共 3 次任务
江苏开放大学
1
一、选择题（每小题2分，共20分）
1．1．带二极管整流器的SPWM变频器是以正弦波为逆变器输出波形，是一系列( A )的矩形波。
A. 幅值不变，宽度可变 B. 幅值可变，宽度不变 C. 幅值不变，宽度不变 D. 幅值可变，宽度可变
2．绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（ B ）。
A．0?S?1，输出功率低于输入功率 B. S?0，输出功率高于输入功率 C．0?S?1，输出功率高于输入功率 D. S?0，输出功率低于输入功率 3. 当理想空载转速n0相同时，闭环系统的静差率sb与开环下的sk之比为（ D ）。 A. 1
B. 0
C. 1+K （K为开环放大倍数） D. 1/（1+K） （K为开环放大倍数） 4. 速度单闭环系统中，不能抑制（ D ）的扰动。 A. 调节器放大倍数 B. 电网电压波动 C. 负载 D. 测速机励磁电流
5. 转速—电流双闭环不可逆系统正常稳定运转后，发现原定正向与机械要求的正方向相反，需改变电机运行方向。此时不应（ C ）。
A. 调换磁场接线 B. 调换电枢接线
C. 同时调换磁场和电枢接线 D. 同时调换磁场和测速发电机接线
6. 一个设计较好的双闭环调速系统在稳态工作时（ C ）。 A. 两个调节器都饱和 B. 两个调节器都不饱和 C. ST饱和，LT不饱和 D. ST不饱和，LT饱和
7．双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是（ A ）。 A．ASR饱和、ACR不饱和 B. ACR饱和、ASR不饱和 C. ASR和ACR都饱和 D. ACR和ASR都不饱和
8.在速度负反馈单闭环调速系统中，当下列（ C ）参数变化时系统无调节能力。 A. 放大器的放大倍数Kp
B.负载变化
C. 转速反馈系数 D.供电电网电压
9. 转速PID调节器的双闭环系统与转速PI调节器的双闭环系统相比，（ C ）。
2
A. 抗负载干扰能力弱 B. 动态速降增大
C. 恢复时间延长 D. 抗电网电压扰动能力增强
10.为了增加系统响应的快速性，我们应该在系统中引入（ A ）环节进行调节。
A. P调节器 B. I调节器
C. PI调节器
D. PID调节器
二、填空题（每空1分，共30分）
1.脉宽调速系统中，开关频率越高，电流脉动越__小__ ，转速波动越__小__ ，动态开关损耗越__大___。
2.采用转速-电流双闭环系统能使电动机按允许的___最大__加速度起动，___缩短___起动时间。双闭环的调速系统的特点是：利用__ASR的饱和非线性 _实现了__准时间最优 __控制，同时带来了__转速超调__。
3.交流伺服系统通常由__交流伺服电动机____，功率变换器，___速度及位置传感器____及位置、速度、电流控制器等组成。交流伺服系统具有___电流反馈__、___速度反馈__和____位置反馈____的三闭环结构形式。
4．脉中宽度调制简称(PWM)，它是通过功率管开关作用，将__恒定直流电压__转换成频率一定， 宽度可调的__方波脉冲电压_，通过调节__脉冲电压的宽度_，改变输出电压的平均值的一种变换技术。
5．调速控制系统是通过对__电动机_的控制，将___电能_转换成__机械能___，并且控制工作机械按__给定__的运动规律运行的装置。
6．用__直流电动机_____作为原动机的传动方式称为直流调速，用___交流电动机____作为原动机的传动方式称为交流调速。
7.直流电动机的调速方法有三种，即为_改变电枢电压调速______、__弱磁调速_____和__电枢回路串电阻_____调速。
8．电气控制系统的调速性能指标可概括为___静态____和__动态_____调速指标。 9．交流电机的常用的调速方法有__变极p调速__、__变转差s调速___和__变频f调速___。
三、判断题（每小题2分，共20分）
1.弱磁控制时直流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。（ ╳ ）
2.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。（√
）
3
3.直流电动机变压调速和弱磁调速都可做到无级调速。（ √ ）
4．交流调压调速系统属于转差功率回馈型交流调速系统。（ √ ） 5.带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。 （ ╳ ）
6.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给定 Ug的大小。（ √ ）
7．交流调压调速系统属于转差功率不变型交流调速系统。（ ╳ ）
8.可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√ ） 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。 （ ╳ ） 10.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。（ ╳ ） 四、简答题
1．什么是机电伺服系统？其发展经历了哪些阶段？
答：机电间服系统就是用来控制被控对象的某种状态，使其能够自动地、连续地、精确地复现输入信号的变化规律，亦称随动系统。
何服系统发展经历了由液压到电气的过程，电气向服系统的发展经历了三个主要发展阶段。第一个发展阶段：以步进电动机驱动的液压伺服马达或以功率步进电动机驱动为中心的时代；第二个发展阶段：直流伺服电机的诞生和全盛发展的时代；第三个发展阶段：以机电一体化时代作为背景，由于何服电机结构及永磁材料、半导体功率器件技术、控制技术的突破性进展，出现了无刷直流伺服电机、交流伺服电机、矢量控制的感应电机和开关磁阻电机等新型电机。
2．电气伺服系统根据电气信号可分为哪几类？各有什么特点？
答:电气伺服系统根据电气信号可分为直流伺服系统和交流伺服系统两大类。
直流伺服服系统常用的伺服电动机有小惯量直流伺服电动机和永磁直流伺服电动机。永磁 直流伺服电动机的缺点是有电刷，限制了转速的提高，而且结构复杂，价格较贵。 交流伺服系统使用交流异步伺服电动机(一般用于主轴伺服电动机)和永磁同步伺服电动机(一般用于进给伺服电动机)。交流伺服电动机没有直流伺服电动机存在着有电刷等一些固有缺点，且转子惯量较直流电动机小。使其动态响应好。
3．伺服系统按照控制原理的不同可分为哪几类？各有什么特点？
答:伺服系统根据控制原理，即有无检测反馈传感器及其检测部位，可分为开环、半闭环和闭环三种基本的控制方案。
4
*
开环控制伺服系统结构简单、成本低廉、易于维护，但由于没有检测环节，系统精度低、抗干扰能力差。
半闭环控制伺服系统的检测反馈环节位于执行机构的中间输出上。因此其控制精度比开环伺服服系统高。
闭环控制伺服系统能及时对输出进行检测。并根据输出与输入的偏差，实时调整执行过程，因此系统精度高，但成本也大幅提高。
4．机电伺服系统的发展趋势是什么？
答:随着控制理论的发展及智能控制的兴起和不断成熟，加之计算机技术、微电子技术的迅猛发展，为伺服系统向交流化、全数字化、多功能化、高性能化、模块化和网络化和低成本化方向发展。
5．什么是SPWM波形？产生SPWM波形的方法有哪些？
答:把每一等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脉冲的中点重合，且使各矩形脉冲面积与相应各正弦部分面积相等，形成脉冲序列。各矩形脉冲在幅值不变的条件下，其宽度随之发生变化。这种脉冲的宽度按正弦规律变化并和正弦波等效的矩形脉冲序列称为SPWM(Sinusoidal PWM)波形。
通常产生SPWM波形的方法主要有两种：一种是利用微处理器计算查表得到，它常需复杂的算法；另一种是利用专用集成电路 (ASIC)来产生PWM脉冲，不需或只需少许编程，使用起来较为方便。
6．交流伺服系统主要包括啊几个闭环结构，各部分的作用是什么？
答:交流伺服系统具有电流反馈、速度反馈和位置反馈的三闭环结构形式，其中电流环和速度环为内环(局部环)，位置环为外环(主环)。电流环的作用是使电机绕组电流实时、准确地跟踪电流指令信号。限制电枢电流在动态过程中不超交流伺服电机及其控制过最大值，使系统具有足够大的加速转矩，提高系统的快速性。速度环的作用是增强系统抗负载扰动的能力，抑制速度波动，实现稳态无静差。位置环的作用是保证系统静态精度和动态跟踪的性能，这直接关系到交流同服系统的稳定性和能否高性能运行，是设计的关键所在。
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完成日期：2020年3月7日 得分：
评阅时间：
课程名称：机电设备伺服与变频应用
第 1 次任务评阅教师：6
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