自动控制系统试题库改.doc

第 15 页一、填空题1、直流调速的种类有：改变电枢电压 、 电枢串电阻 、 弱磁调速 。2、实现无静差调速，则需要在控制电路中包含有 积分环节 。3、比例调节器的输出量完全取决 输入量 。4、多环控制系统的校正步骤为：先校正 环。校正好后，并通过适当的等效变换、简化处理，再校正 环。5、典型型系统中，若以快速性为主，则宜取= ，若以稳定性为主，则宜取= 。6、 =配合控制的有环流可逆调速系统中存在的是 环流。7、两组晶闸管装置组成的可逆线路有两种接线方式为 和 。8、直流电动机有两个独立的电路： 电枢 回路与 励磁 回路。9、积分环节的输出量取决于 积分环节的大小 。10、比例积分调节器兼顾了系统的 快速性 和 实现无静差 的两个方面的要求，因此在自动控制系统中获得广泛的应用。11、根据转速方向和它与电磁转矩间的关系，可分成四种工作状态：正向 运行、正向 制动、反向运行、反向制动。12、双闭环调速系统的两个调节器一般采用 调节器，实行 联接。13、采用比例调节器的调速系统，依靠系统的 与 的偏差进行工作，是一种有静差的调速系统。14、自动调速指的是： 由转速负反馈自动调节转速 。15、最大超调量是输出量与稳态值的 最大偏差 与 稳态值 之比。17、有静差调速系统，其自动调节作用只能尽量减少系统的静差，而不能完全消除静差。18、积分环节的输出量，取决于输入量对时间的累积过程。19、反向运行的情况与正向运行相类似，只是由反组取代了正组。电压、电流、转矩与正向运行相反。20、反馈控制的一般规律是：要想维持某一被控量不变或少受内部和外部干扰的影响，只要引入该量的_反馈量_与_给定量_进行比较，用它们的_偏差_进行控制，组成_即可。21直流电动机调压可获得 调速，直流电动机调励磁可获得 调速。22双闭环调速系统在稳定时，控制电压ct的大小取决于 。23在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压Ud较之负载变化前是(增加、减少、不变) 。24在单极式可逆变换器中，随着负载的减小，电流将（连续还是断续） ，方向将（来回改变还是不变） 。25、若要实现无静差调速，应采用_或_等。26、非独立控制励磁的调速系统的调磁调速部分是 _的闭环结构。27、 非独立控制励磁的调速系统调磁调速双闭环结构中，电动势环为 ，励磁电流环为 。 28集成运算放大器的最大输出功率是有限的，一般不能直接驱动较大负载电流必须外加 29要满足系统的稳态精度的要求又要保证系统的稳定性，而且还要自有一定的裕量，必须设计合适的 ，使其达到期的性能指标30 在典型型系统中，当=0.707，此时系统对阶跃响应的超调量为 。二、判断题1、在晶闸管调压调速电路的控制方法中，相位控制由于导通波形是工频正弦波一周期的一部分，低速时转速脉动较大。（ ）2、在晶闸管调压调速电路的控制方法中，通断控制由于采用了“零”触发的控制方法，几乎不产生谐波污染。( )3、静止可控整流器在控制作用的快速性方面是微秒级的，而变流机组是秒级的。（ ）4、电流转速双闭环调速系统在正常运行时，转速调节器是不会达到饱和状态的。（ ）5、闭环系统能减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变整流电压。（ ）6、电流截止负反馈主要是为了解决反馈闭环控制调速系统在启动和堵转时电流过大的问题。（ ）7、负反馈控制系统的一个突出优点是：凡是被负反馈回路包围的前向通道上的扰动量对被调量的影响都将受到抑制。（）8、反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被负反馈环包围的前向通道上的一切扰动信号都能有效地加以抑制。（ ）9、电流调节器ACR的输出限幅电压是Ucm，它限制了晶闸管整流装置输出电压的最大值。（ ） 10、多环系统的设计步骤是先设计内环，再把内环简化为外环中的一个环节，然后设计外环。（ ） 11、转速调节器ASR的输出限幅电压是Uim，它决定了电流调节器给定电压的最小值。（ ）12、应用电流截止负反馈环节后，虽然限制了电枢最大电流，但在主回路中还必须接入快速熔断器，以防止短路。（ ）13 当负载相同时，闭环系统稳态速降只为开环系统稳态速降的1/(1+Kn)。（ ） 14如果系统内部各项数巳确定，空载转速随Un而变，则被控量跟随给定量Un而变化，改变Un，就可以在一定范围内平滑调节电动机的转速。（ ） 15反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被负反馈包围的前向通道上的一切扰动信号都能有效地加以抑制。（ ） 16反馈控制系统可以鉴别是正常的调节给定电压还是给定电源的变化。（ ） 17应用电流截止负反馈环节后，虽然限制了电枢最大电流，但在主回路中还必须接入快速熔断器，以防止短路。（ ） 18许多生产机械要求控制的物理量是转速，因此调速系统是最基本的带动控制系统（ ） 19闭环系统静特性比开环系统机械特性软得多。（ ）20 闭环控制系统的工作情况与开环系统有着本质的相同。（ ）21 转速调节器ASR的输出限幅电压是Usim，它决定了电流调节器给定电压的最小值。（ ） 22 电流调节器ACR的输出限幅电压是Ucn，它限制了晶闸管整流装置输出电压的最大值。（ ） 23多环系统的设计步骤是先设计内环，再把内环简化为外环中的一个环节，然后设计外环。（ ） 三、选择题1当负载相同时，闭环系统调速范围是开环系统调速范围的（ ）倍。A、1/Kn B、1/(1+Kn) C、Kn D、(1+Kn)2典型型系统中要兼顾快速、稳定性，可取KT=（ ）。 A 0.3 B 0.4 C 0.5 D 0.63在单闭环调速成系统中，为了实施限流保护，可以引进（ ）环节。A、电流截止正反馈 B、电流截止负反馈C、电压截止正反馈 D、电压截止负反馈4转速电流双闭环调速系统在起动的恒流升速阶段中，两个调节器的关系（ ）。A、ASR和ACR均饱和限幅输出 B、ASR不饱和，ACR饱的限幅输出C、ASR饱和限幅输出，ACR不饱和D、ASR和ACR均不饱和5无静差调速系统的PI调节器中I部份的作用是（ ）。A、消除稳态误差 B、既消除稳态误差又加快动态响应 C、加快动态响应 D、不能消除稳态误差也不能加快动态响应6在单极性可逆PWM变换器中，随着负载的减小，电流将（ ）。A、断续，不改变方向 B、保持连续，不改变方向C、断续，来回变向 D、保持连续，来回变向7配合控制可逆调速系统运行在第三象限，整流装置的输出电压方向与电机反电势方向相反，此时是（ ）状态。A、正组待整流，反组逆变，电机电动 B、正组待逆变，反组整流，电机反接制动C、正组待整流，反组逆变，电机回馈制动 D、正组待逆变，反组整流，电机电动9在H型可逆PWM变换器主要电路中，只有二个三极管交替通断，而其它二个的通断是受电动机转向控制的是（ ）。A、双极性 B、单极性 C、受限单极性 D、受限双极性11、 当负载相同时，闭环系统稳态速降只为开环系统稳态速降的（ ）倍。A、 1/Kn B、1/(1+Kn) C、Kn D、(1+Kn)12、 闭环调速系统设置了两个调节器，即电流调节器和（ ）调节器。A 转速 B 转差 C 电压 D 电流13 在电机调速控制系统中，对于（ ）的扰动，系统是无能为力的。、运算放大器的参数的变化 、电机励磁电压的变化、转速反馈参数的变化 、电网电压的变化14 带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（ ）。 、零 、大于零的定值 、小于零的定值 、保持原先的值不变15 无静差调速系统的调节器中部份的作用是（ ）。、消除稳态误差 B、既消除稳态误差又加快动态响应 C、加快动态响应 、不能消除稳态误差也不能加快动态响应16=配合控制有环流可逆调速系统中存在的是（ ）环流。A、 直流 B、 动态 C、 平均 D、 脉动17 配合控制可逆调速系统运行在第二象限，整流装置的输出电压方向与电机反电势方向相反，此时是（ ）状态。、正组待整流，反组逆变，电机电动 、正组待逆变，反组整流，电机反接制动、正组待整流，反组逆变，电机回馈制动 、正组待逆变，反组整流，电机回馈制动18、PI调节器相当于_。它可以提高系统的_，提高系统的响应速度，但使系统的稳定性_。PID调节器相当于_。它可以兼顾改善系统的_。A动、静态特性 B变差 C无差度 D滞后一超前校正 E滞后校正 F不变19、多环控制系统的校正步骤为：先校正_。_校正好，并通过适当的_、简化处理后，再校正_。A、外环 B、中环 C、等效变换 D、内环20、单闭环自动调速系统为满足静态指标，需要大的放大系数，但放大系数 _，系统_稳定，也就是存在静、动态特住的矛盾。A、 愈大 B、愈小 C、愈不易 D、愈容易21、当负载相同时，闭环系统稳态速降只为开环系统稳态速降的_倍。A、1/Kn B、1/(1+Kn) C、Kn D、(1+Kn)22、如果能够做到随着负载增加转速有所下降时及时调整晶闸管的控制角，_整流电源的输出电压，电动机的转速就会有一定的_。（A） 提高（B）降低（C）回升（D）下升23、双闭环调速系统设置了两个调节器，即_调节器和_ 调节A 转速 B 转差 C 电压 D 电流24、 双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR分别调节_ 和_。A 转速 B 转差 C 电压D 电流25、改变电动机电磁转矩的方向的方法是（ ） A改变励磁电压的大小，方向不变B改变电动机电枢电压Ud的极性，同时改变电动机磁场电流的方向C 改变电动机电枢电流Id的方向或改变电动机励磁磁通的方向D改变电动机电枢电流Id的大小，方向不变26、下列哪个不是电枢可逆线路（ ） A接触器切换的电枢可逆线路 B晶闸管作为开关的电枢可逆线C两组晶闸管装置组成的电枢可逆线路D电动机的电枢回路用一组晶闸管装置供电，而磁场绕组采用另一组晶闸管装置供电27、可逆系统中的环流有（ ）和（ ）两种。A交流环流 B低压环流C脉动环流 D直流环流28、当负载相同时，闭环系统稳态速降只为开环系统稳态速降的 倍。A 1/Kn B 1/(1+Kn) C Kn D (1+Kn)29、如果能够做到随着负载增加转速有所下降时及时调整晶闸管的控制角， 整流电源的输出电压，电动机的转速就会有一定的 。A 提高 B 降低 C 回升 D 下升30、由于闭环系统稳态速降小，当要求的静差率一定时，闭环系统的调速范围是开环系统调速范围的 倍。 A 1/Kn B 1/(1+Kn) C Kn D (1+Kn)31、双闭环调速系统设置了两个调节器，即 调节器和 调节器。A 转速 B 转差 C 电压D 电流32、双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR分别调节 和 。A 转速 B 转差 C 电压D 电流33、典型型系统中要兼顾快速、稳定性，可取K= 。 A 0.3 B 0.4 C 0.5 D 0.634、采用正反两组晶闸管装置的电枢可逆线路特点是 A 投资较小，电枢回路电感小，切换速度慢B投资较小，电枢回路电感大，切换速度快C投资较大，电枢回路电感大，切换速度慢D投资较大，电枢回路电感小，切换速度快35、磁场可逆线路中，为提高响应速度，可采用的 方法， A强迫电流 B强迫电枢 C强迫励磁 D强迫电压36、三相桥式反并联电路为限制脉动环流需要 平衡电抗器 A 四个 B 三个 C 两个 D 六个37、三相桥式交叉连接电路为限制脉动环流需要 平衡电抗器 A 四个 B 三个 C 两个 D 六个38、在直流脉宽调速系统中，晶体管基极的驱动信号由_产生，但其输出的信号功率较小，还需经过_放大，并采取一定的保护措施，才能用来驱动_。实际应用中，电压脉冲变换器和驱动保护电路多采用_A 集成组件 B 大功率晶体管 C 驱动电路 D 电压一脉冲变换器名词解释：静态环流 两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：1）直流平均环流-由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。2）瞬时脉动环流-两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。动态环流： 仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。待逆变状态 实际上，这时逆变组除环流外并未流过负载电流，也就没有电能回馈电网，确切地说，它只是处于“待逆变状态”，表示该组晶闸管装置是在逆变角控制下等待工作。待整流状态 同样，当逆变组工作时，另一组也是在等待着整流，可称作处于“待整流状态”。四、简答题1、ASR调节器在双闭环调速系统有什么作用？2、ACR调节器在双闭环调速系统有什么作用？3、反馈控制的有哪些基本规律？4、转速闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有哪些基本特征？也就是反馈控制的基本规律。5双闭环调速系统，电动机轴上带发电机作负载，在额定情况下运行，如调节电流反馈系数使其逐渐增大时，系统各环节的输出量将如何变化？6双闭环调速系统拖动恒转矩负载在额定情况下运行，如调节转速反馈系数使其逐渐减小时，系统各环节的输出量将如何变化？7PI调节器作为控制器和校正装置分别有何功能？8双闭环调速系统的起动过程分为几个阶段？各有什么特点？9说明环流的危害和利用 危害：一般地说环流对负载无益，加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除。利用：只要合理的对环流进行控制，保证晶闸管的安全工作，可以利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，使电动机在空载或轻载时可工作在晶闸管装置的电流连续区，以避免电流断续引起的非线性对系统性能的影响。10、试叙述逻辑无环流可逆系统在正向降速过程的两次切换过程，这两次死区的时间相同吗？为什么？ 五、分析设计题1、分析转速负反馈直流调速系统的稳态结构图 带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图+AMTG+-+-+-UtgUdIdn+-+UnUn U*nUcUPE+-MTGIdUnUdUctg解：转速负反馈直流调速系统中各环节的稳态关系如下：电压比较环节 ,放大器 ,电力电子变换器 ,调速系统开环机械特性 ,测速反馈环节 。转速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程式 KpKsa 1/CeU*nUcUnEnUd0Un+- IdR-UnKs式中，称作闭环系统的开环放大系数，图1-25转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构图。2、分析转速、电流双闭环直流调速系统结构+TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAM+-UdIdUPE-MTG 转速、电流双闭环直流调速系统结构 ASR转速调节器 ACR电流调节器 TG测速发电机TA电流互感器 UPE电力电子变换器内环外 环ni转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器，图2-3。两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。 双闭环直流调速系统电路原理图 -+-TG+-+-RP2U*nR0R0UcUiRiCi+-R0R0RnCnASRACRLMRP1UnU*iLMMTAIdUdMTGUPE+-+-3、分析双闭环直流调速系统的稳态结构框图及其饱和程度 Ks a 1/CeU*nUcIdEnUd0Un+-ASR+U*i-IdR R b ACR-UiUPE 双闭环直流调速系统的稳态结构框图(ASR未饱和)a转速反馈系数 b 电流反馈系数 转速调节器不饱和稳态时，、，转速和电流反馈系数。，图2-5静特性的CA段。，CA段静特性从理想空载状态的一直延续到，而一般都是大于额定电流的。这就是静特性的运行段，它是水平的特性。转速调节器饱和ASR输出达到限幅值，转速外环呈开环状态，成电流无静差的单电流闭环调节系统。稳态时， 为最大电流。这样的下垂特性只适合于的情况，因为如果，则，ASR将退出饱和状态。双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差，转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到时，对应于转速调节器的饱和输出，这时，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。4、画出晶闸管可控整流供电的直流调速系统（V-M系统）, 叙述工作原理5、某V-M调速系统，电动机：额定数据为2kW，220V，10A，1500rpm,电枢电阻Ra=0.2,晶闸管整流装置内阻（含平波电抗器内阻）Rrec=1, 触发整流环节的放大系数Ks=30。要求调速范围D=10，静差率S=15%。（1） 计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。（2） 采用电压负反馈组成闭环系统，试画出其静态结构图？（3） 调整该系统，使=15V时，N=1500rpm。则电压反馈系数应为多少？（4） 计算所需的放大器的放大倍数Kp=?（5） 若改用转速负反馈，取=0.01V/rpm,计算该系统的调速范围D为多少？（保持S和Kp不变）（共15分）6、有一V-M调速系统，电动机：额定数据为：1.5kW，220V，8.9A，1500rpm，电枢电阻Ra=2，晶闸管整流装置内阻（含平波电抗器内阻）Rrec =1.5。晶闸管变流器的放大系数Ks=40。要求调速范围D=20，静差率S=10%。阶段 （15分）（1） 采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图。（2） 调整该系统，使当=15V时，转速N=1500rpm，则转速反馈系数应为多少？（3） 计算所需要的放大器的放大系数Kp=？（4）如果改用电压负反馈，能否达到题中所给要求？若放大器的放大系数不变，最大给定电压为15V，在要求静差率为30%时，采用电压负反馈最多能达到多大的调速范围？7、某转速、电流双闭环V-M系统，设电流环已按（c）max准则，h=4，校正成典型II型系统，电动机：额定数据为：100A，1000rpm，Ce=0.2V/rpm，触发整流环节的放大系数Ks =40，V-M系统主电路总电阻R=0.5，晶闸管整流装置的滞后时间常数Ts =3.3ms，电流环反馈通道滞后时间Toi =1.7ms，转速环反馈通道滞后时间Ton =10ms，Tm=0.5s，=10V，电流过载倍数=1.5 ,=7.5V系统要求：无静差，启动到额定转速时n10%，按Mrmin准则设计转速环，h=5，求出ASR的传递函数，并画出电路图，标注其R、C参数值，R0取20K。（15分）8、已知一位置随动系统的固有传递函数是：（10分）要求设计一个调节器，使系统满足下述性能指标：（1） 加速度品质因数：K250 1/秒2（2） 阶跃响应动态指标：%30%，Ts0.25秒。9、某转速、电流双闭环调速系统，电动机：额定数据为：5.5Kw，220V，30A，1000rpm V-M系统主电路总电阻R=2，电枢电阻Ra=0.7，电流过载倍数=1.5，电流环反馈通道滞后时间Toi=2ms，转速环反馈通道滞后时间Ton=8ms，主电路总电感L=100mH，触发整流环节的放大系数Ks =30，晶闸管整流装置的滞后时间常数Ts=3.3ms，=10V，调节器限幅电压10V，当电动机工作在额定状态切断其供电线，电机经1.5秒后停止，系统的静、动态性能指标为：无静差，调速范围D=10，电流超调量i5%，启动到额定转速Nnom时转速超调量n10%，试设计转速调节器ASR，画出电路图并标注R、C参数值。（R0取20K，按Mrmin准则设计，h=5）（15分）10在某一调速系统中，要求调速范围 1000 100r/min ，静差率 s=5% ，试问此时允许的静态转速降是多少？若开环静态速降是 100r/min ，则闭环系统的开环放大系数为多大？ 11、调节对象的传递函数为，其中K1=300，T1=0.5s， T2=0.09s，T3=0.01s.。要求用PI调节器分别将其校正成典型型和型系统，并求调节器的参数。（18分）12、调节对象的传递函数为，要求用PI调节器分别将其校正成典型型和型系统，并求调节器参数。（18分）13有一V-M调速系统，电动机参数为Pnom=2.8kW，Unom=220V，Inom=16A，nnom=1440r/min，Ra=2，整流装置内阻Rrec=1，额定速降nnom=105r/min，触发整流环节的放大系数Ks=15，当要求静差率s20%时，计算开环系统的稳态速降和允许的调速范围D。14设控制对象的传递函数为：，其中K1=2，T1=0.4s，T2=0.08s，T3=0.015s，T4=0.005s。要求阶跃输入时系统超调量%5%。(1)分别用PI、PID调节器校正成典型型系统，并计算调节时间ts。(2)能否用这两种调节器将系统校正成典型型系统？电力拖动自动控制系统参考答案一、填空题1、调压调速 2、串级调速 3、电压、频率、电压 4、电动、回馈制动 5、强迫延迟导通角、P、00300 6、内、外 7、恒磁通控制、恒功率控制 8、机械串级调速、电气串级调速 9、小于600 10、交-交、交-直-交 11、U、F 12、17 13、磁场作用、转矩作用 14、电压型、电流型 15、自然采样法、规则采样法、指定谐波消除法 16、转矩、功率 17、转子位置检测器二、判断题 1、V 2、X 3、V 4、V 5、V 三、选择题1、D 2、C 3、B 4、C 5、A 6、D 7、D 8、D 9、B 10、D四、简答题1、答：电流调节器的作用是：对电网电压波动起及时抗扰作用；起动时保证获得允许的最大电流；在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压变化；当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流过大起到快速的安全保护作用，如果故障消失，系统能自动恢复正常。 转速调节器的作用：使转速跟随给定电压的变化，稳态无静差；对负载变化器抗扰作用；其输出限幅值决定允许的最大电流。五、分析设计题1、答：2、VM系统原理图工作原理：图中VT是晶闸管可控整流器，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，即可改变整流电压Ud，从而实现平滑调速。