运动控制300道题 (4)

（4）转速反馈系数?

答：在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，当下列参数变化时系统有调节作用 (1) 放大器的放大系数Kp； (2) 供电电网电压； (3) 电枢电阻Ra； 但当（4）转速反馈系数?变化时，系统没有调节作用。

因为，反馈控制系统具有良好的抗扰性能，它能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用，但如果在反馈通道上的测速反馈系数受到某种影响而发生变化，它非但不能得到反馈控制系统的抑制，反而会增大被调量的误差。

2.什么是无静差调速系统？采用P调节器能否实现无静差调速？为什么？ 答：（1）采用积分调节器，当转速在稳态时达到与给定转速一致，系统仍有控制信号，保持系统稳定运行，实现无静差调速。这样的调速系统即为无静差调速系统。

（2）采用比例（P）放大器控制的直流调速系统，可使系统稳定，并有一定的稳定裕度，同时还能满足一定的稳态精度指标。但是，在采用比例调节器控制的自动系统中，输入偏差是维系系统运行的基础，必然要产生静差，是有静差的调速系统。

（3）比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状；而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。

3请分别简述比例、积分控制的特点。在调速系统中为什么常采用比例积分(PI)调节器控制？

答：（1）比例控制利用放大装置直接把偏差放大，只取决于偏差的当前状态，属于有静差调速，其优点是能够迅速地对控制给出反应。

（2）积分控制通过对偏差的积分，输出包含了偏差的全部历史，可以实现无静差调速，但快速性不够。

（3）一般的调速系统要求以动态稳定和稳态精度为主，对快速性的要求可以差一些，所以主要采用PI调节器。

4、在调速系统中：（1）对调速系统转速控制有哪些要求？什么是调速系统的调速范围和静差率？（2）转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它有哪些基本特征？

答：1.答：调速系统转速控制的要求有 （1）a调速 b稳速 c加、减速

（4）调速范围为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。

（5）静差率：当系统在某一给定转速下运行时，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 。 基本特征：（1）只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的；（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的精度。

5、 下图是数字控制通用变频器-异步电动机调速系统硬件原理图，请根据下图回答： （1）在下图中驱动电路的作用是什么？（2分） （2）在下图中K2的作用是什么？（2分） （3）在下图中Rb的作用是什么？（2分）

（4）图中泵升限制电路是为了限制泵升电压，何为泵升电压？（5分）实际有何危害？如何预防？

K2K1R0C1R1Rb ~C2R2VTb~M温度检测电压检测电流检测单片微机泵升限制显示键盘上位机其他外设I/O故障保护故障综合中央处理器通信接口A/D+VPWM生成驱动电路

答：（1）驱动电路的作用是：将单片机输出的脉冲进行功率放大，以驱动IGBT，保证IGBT的可靠工作

（2）K2的作用：在图中，为了限制充电电流，在整流器和滤波电容之间串入限流电阻R0，K2实际上是一个延时开关，当合上电源以后，延时开关K2将R0短路，以免在运行中造成附加损耗。

（3）Rb：实际上是镇流电阻，当PWM控制器检测到泵生电压高于规定值时，开关器件VTb导通，使制动过程中多余的动能以铜耗的形式消耗在电阻Rb中。 （4）泵生电压：当可逆系统进入制动状态时，直流PWM功率变换器把机械能变为电能回馈到直流侧，但由于二极管整理器的单向导电性，电能不可能通过整流器送回电流网，只能向滤波电容充电，使电容两端电压升高，称做泵生电压。 危害：过高的泵生电压将超过电力电子器件的耐压限制值，损坏电力电子器件。 预防：a.增大电容储量；b.接通一个能耗电阻，将能量释放；c.对于更大容量

的系统，可以在二极管整理器输出端并接逆变器，把多余的能量逆变后回馈电网。 6. 试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环直流调速系统和带电流截止环节的转速单闭环直流调速系统：

（1）调速系统的静态特性；（2）动态限流性能；（3）起动的快速性；（4）抗负载扰动的性能（5）抗电源电压波动的性能 答：(1) 静态特性相同

（2）动态限流性能优于带电流截止负反馈的单闭环调速系统，在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态特性。

（3）起动的快速性优于带电流截止负反馈的单闭环调速系统，因为在单闭环调速系统中，起动电流突破临界电流后，受电流负反馈的作用，电流只能再升高一点，经过某一最大值后，就降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，因而加速过程必然拖长。而双闭环调速系统，能保持最大电流一段时间，缩短起动过程。 (4) 抗负载扰动的性能相差不大

（5）由于电流双闭环调速系统，存在快速调节的电流反馈内环，抗电源电压波动的性能好于带电流截止负反馈的单闭环调速系统。 7、图1是V-M系统的原理图，

（1）图中Uc，GT，VT，L，M分别代表什么内容？ （2）简述V-M系统的工作原理 （3）画出该系统的稳态结构图

图1

答：1）Uc：控制电压； GT：触发装置；VT：晶闸管整流器；L：平波电抗器；

M：直流电动机

（2）通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，改变可控整流器平均输出直流电压Ud，从而实现直流电动机的平滑调速。 （3）

Uc

Ks Ud0 + Id R - 1/Ce n 8、泵生电压是如何产生的？对系统有何影响？如何抑制？

答：当可逆系统进入制动状态时，直流PWM功率变换器把机械能变为电能回馈到直流侧，但由于二极管整流器导电的单向性，电能不可能通过整流器送回交流电网，只能向滤波电容充电，使电容两端电压升高，称做泵升电压。

过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值，损坏电力电子器件。 措施：增大电容器；加泵升限制电路，使多余的动能消耗在放电电阻中；在二极管整流器输出端并接逆变器，把多余的电能逆变后回馈电网。

9、1） 简述什么是调速系统的四象限运行？

2） 结合下图分析采用两组晶闸管装置反并联的V-M系统四象限运行的工作状态。（要求有分析过程）

V-M系统的工作状态 电枢端电压极性 电枢电流极性

正向制动

+

+

回馈发电

电机旋转方向 电机运行状态

正组整流

回馈发电

－

反组整流

晶闸管工作的组别和状

态 机械特性所在象限

一

二

三

－

四

答：答 1）调速系统的四象限运行指电动机可以运行在正向电动、正向制动、

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