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运动控制练习题

时间:2018-10-31 10:29 来源:未知 手机版
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1、直流调速有哪几种方案?V-M系统何时会发生电流断续?怎样解决?电流截止负反馈的目的是什么?

方案:

(1)调节电枢供电电压 U;

(2)减弱励磁磁通 ?;

(3)改变电枢回路电阻 R。

当V-M系统主电路有足够大的电感量,而且电动机的负载也足够大时,整流电流便具有连续的脉动波形。当电感量较小或负载较轻时,在某一相导通后电流升高的阶段里,电感中的储能较少;等到电流下降而下一相尚未被触发以前,电流已经衰减到零,于是,便造成电流波形断续的情况。

设置平波电抗器; 增加整流电路相数;

用多重化技术

为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题,系统中必须有自动限制电枢电流的环节。

1、调速系统转速控制的要求?何为静差率、调速范围?二者有何关系?闭环静特性与开环系统机械特性相比有何优点? 要求:

(1)调速——在一定的最高转速和最低转速范围内,分挡地(有级)或 平滑地(无级)调节转速;

(2)稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行,在各种干扰下不允许有过大的转速波动,以确保产品质量;

(3)加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快,以提高生产率;不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起,制动尽量平稳

调速范围:

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,即 nD?max nmin静差率:当系统在某一转速下运行时,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 ,即

闭环系统静性可以比开环系统机械特性硬得多。

s??nNn0

如果比较同一的开环和闭环系统,则闭环系统的静差率要小得多 当要求的静差率一定时,闭环系统可以大大提高调速范围。 要取得上述三项优势,闭环系统必须设置放大器。

2、PWM-M系统与V-M系统相比优点 主电路线路简单,需用的功率器件少;

开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗及发热都较小; 低速性能好,稳速精度高,调速范围宽;

系统频带宽,动态响应快,动态抗扰能力强;

功率开关器件工作在开关状态,导通损耗小,当开关频率适当时,开关损耗也不大,因而装置效率较高;

直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高。

3、反馈控制规律是什么?

只用比例放大器的控制系统,其被调量仍是有静差的 反馈控制系统的作用是;抵抗扰动,服从给定; 系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。

4、采用PI调节器的无静差调速系统的稳态误差是否受给定电源和测速发电机精度的影响? 】

5、转差频率控制的规律?

6、转速调节器、电流调节器的作用?

(1)转速调节器是调速系统的主导调节器,它使转速 n 很快地跟随给定电压变化,稳态时可减小转速误差,如果采用PI调节器,则可实现无静差。

(2)对负载变化起抗扰作用。

(3)其输出限幅值决定电机允许的最大电流。

(1)作为内环的调节器,在外环转速的调节过程中,它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压(即外环调节器的输出量)变化。 (2)对电网电压的波动起及时抗扰的作用。

(3)在转速动态过程中,保证获得电机允许的最大电流,从而加快动态过程 (4)当电机过载甚至堵转时,限制电枢电流的最大值,起快速的自动保护作用。一旦故障消失,系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重

要的。

7、转速、电流双闭环直流调速系统退饱和超调量与哪些因素有关?考虑饱和非线性的影响,转速环的抗扰性与跟随性是否一致?

8、位置随动系统与调速系统比较?位置随动系统常用的位置检测装置有哪几种? 9、何谓环流,环流的种类有哪些?根据对环流控制方案的不同,可逆调速系统可以分为哪几种?

采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流,称作环流

10、双闭环直流调速系统的起动过程,起动特点?启动过程各量随时间变化的波形。

第一阶段;突加给定电压 U*n 后,Id 上升,当 Id 小于负载电流 IdL 时,电机还不能转动。

当 Id ≥ IdL 后,电机开始起动,由于机电惯性作用,转速不会很快增长,因而转速调节器ASR的输入偏差电压的数值仍较大,其输出电压保持限幅值 U*im,强迫电流 Id 迅速上升

直到,Id = Idm , Ui = U*im 电流调节器很快就压制 Id 了的增长,标志着这一阶段的结束。

在这一阶段中,ASR很快进入并保持饱和状态,而ACR一般不饱和。

第二阶段:在这个阶段中,ASR始终是饱和的,转速环相当于开环,系统成为在恒值电流U*im 给定下的电流调节系统,基本上保持电流 Id 恒定,因而系统的加速度恒定,转速呈线性增长。

与此同时,电机的反电动势E 也按线性增长,对电流调节系统来说,E 是一个线性渐增的扰动量,为了克服它的扰动, Ud0和 Uc 也必须基本上按线性增长,才能保持 Id 恒定。

当ACR采用PI调节器时,要使其输出量按线性增长,其输入偏差电压必须维持一定的恒值,也就是说, Id 应略低于 Idm。 恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段。

为了保证电流环的主要调节作用,在起动过程中 ACR是不应饱和的,电力电子装置 UPE 的最大输出电压也须留有余地,这些都是设计时必须注意的。

第三阶段;

当转速上升到给定值时,转速调节器ASR的输入偏差减少到零,但其输出却由于积分作用还维持在限幅值U*im ,所以电机仍在加速,使转速超调。

转速超调后,ASR输入偏差电压变负,使它开始退出饱和状态, U*i 和 Id 很快下降。但是,只要 Id 仍大于负载电流 IdL ,转速就继续上升。

直到Id = IdL时,转矩Te= TL ,则dn/dt = 0,转速n才到达峰值(t = t3时)。 此后,电动机开始在负载的阻力下减速,与此相应,在一小段时间内( t3 ~ t4 ), Id < IdL ,直到稳定,如果调节器参数整定得不够好,也会有一些振荡过程。 在这最后的转速调节阶段内,ASR和ACR都不饱和,ASR起主导的转速调节作用,而ACR则力图使 Id 尽快地跟随其给定值 U*i ,或者说,电流内环是一个电流随动子系统

启动特点:

(1)饱和非线性控制

根据ASR的饱和与不饱和,整个系统处于完全不同的两种状态:

当ASR饱和时,转速环开环,系统表现为恒值电流调节的单闭环系统;

当ASR不饱和时,转速环闭环,整个系统是一个无静差调速系统,而电流内环表现为电流随动系统

(2)转速超调

由于ASR采用了饱和非线性控制,起动过程结束进入转速调节阶段后,必须使转速超调, ASR 的输入偏差电压 △Un 为负值,才能使ASR退出饱和。 这样,采用PI调节器的双闭环调速系统的转速响应必然有超调。 (3)准时间最优控制

起动过程中的主要阶段是第II阶段的恒流升速,它的特征是电流保持恒定。一般选择为电动机允许的最大电流,以便充分发挥电动机的过载能力,使起动过程尽可能最快。

这阶段属于有限制条件的最短时间控制。因此,整个起动过程可看作为是一个准时间最优控制。

11、简述异步电动机在下面不同的电压-频率协调控制时的机械特性并画图比较。 、交流调速分成哪几种类型?各举一例 转差功率消耗型调速系统

转差功率馈送型调速系统

转差功率不变型调速系统 。

、叙述交流变压调速系统的优缺点和适用场合。 、环流概念,分哪几种?怎样抑制? 、可逆直流调速系统有哪几种,

双闭环直流调速系统工程设计中对Ⅱ型系统采用什么准则将双参数的设计问题变成单参数的设计? 双极式PWM变换器的优点是什么? 何为泵升电压?如何抑制?

位置随动系统的误差包括哪几种?

、采用PI调节器的无静差调速系统的稳态误差是否受给定电源和测速发电机精度的影响?为什么?

补偿控制规律与反馈控制规律有什么不同?

在转速负反馈单闭环调速系统中,当电网电压、放大器放大系数、激磁电流、电枢电阻、测速发电机磁场各量发生变化时,都会引起转速的变化,问系统对它们有无调节能力?为什么?

分析自然环流可逆调速系统正向制动过程。各点波形

试从物理意义上解释随动系统中Ⅱ型系统能适应加速度输入而Ⅰ型系统不能。

逻辑无环流可逆调速系统对无环流逻辑控制器的要求是什么?

在双闭环直流调速系统中ASR、ACR各有何作用?它们的输出限幅值各应按什么要求整定?

画出双闭环直流调速系统的动态结构图,并标明各点信号名称和作用。 什么是电压源变频器和电流源变频器?他们在性能上有什么差异?

串级调速系统的起动和停车时总的原则是什么?画出串级调速系统间接起动时控制原理图,说明间接起动的过程及工作原理。 1-4,5,8,9, 10,17,18

2-1,4,5,6,7,10 4-3,4,5,6 6-1,2,3,5,9,14 。。。。。。。。


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