《机电控制技术》期末测试1答案.doc

《机电控制技术》期末测试1答案

题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
得分

阅卷人

一、 填空题（每题2分，共10分）
1.常见的机电控制系统应包括机械本体、传动装置、检测传感部分、执行装置、驱动部分、控制和信息处理单元及接口等几个基本要素。
2.自励直流电动机可分为并励直流电动机、串励直流电动机和复励直流电动机。
3.当三相交流电源不断地随时间做周期变化时，各相共同产生的合成磁场将随着电流的交变而在空间中不断旋转，即形成所谓的旋转磁场。
4.步进电动机一般是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。
5.通常把通过开关、按钮、继电器、接触器等电器触头的接通或断开来实现的各种
控制的电路称为继电器—接触器控制电路。
二、简答题（每小题5分，共20分）
1.直流调速系统中调节电枢供电电压或者减弱励磁磁通，都需要有专门的可控直流电源，简述常用的可控直流电源有哪几种？
答：调节电枢供电电压的调速方法和减弱励磁磁通的调速方法，都需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下三种：
（1）旋转变流机组。用交流电动机和直流发电机组成旋转变流机组，以获得可调的直流电压。
（2）静止可控整流器。用静止可控整流器，如汞弧整流器和晶闸管整流装置，产生可调的直流电压。
（3）直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或可控整流电源供电，利用直流斩波器或脉宽调制变换器可产生可调的直流平均电压
2.用PLC实现对生产过程的控制，通常设计任务分为硬件设计和软件设计。简述硬件设计和软件设计的主要内容。
答：PLC的控制系统设计任务一般分为硬件设计和软件设计。
硬件设计的主要内容包括：
（1）确定安排PLC的输入、输出点。
（2）设计外围电路，包括主电路。
（3）选购PLC并进行现场安装接线等内容。
软件设计的主要内容包括：
（1）设计控制流程，根据工艺要求先画出工作循环，如有必要再画详细的状态流程图。
（2）根据工作循环图，画出虚拟的电路图和梯形图。
（3）按梯形图编写语句表。
（4）根据设计要求，对程序进行调试和修改，必要时对硬件电路进行修改，直到符合要求为止。
3.简述MCS-51系列单片机的寻址方式
答：MCS-51系列单片机的寻址方式有如下7种：
（1） 立即寻址
（2） 直接寻址
（3） 寄存器寻址
（4） 寄存器间接寻址
（5） 变址寻址
（6） 相对寻址
（7） 位寻址
4.简述伺服系统的基本要求及常见的控制方式。
答：伺服系统的技术要求包含以下四项：
1）系统精度2）稳定性3）响应特性4）工作频率
上述的四项技术要求是相互关联的，是系统动态特性的表现特征。利用自动控制理论来研究、分析所设计系统的工作频率，就可以确定系统的各项动态指标。系统设计时，在满足系统工作要求（包括工作频率）的前提下，首先要保证系统的精度和稳定性，并尽量提高系统的响应速度。
伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。伺服控制按其结构可分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统。
三、（三菱FX系列）梯形图与指令语句表的转换（每小题10分，共20分）。
1.根据下列指令程序画出对应的梯形图。

期
日
试
考
线 线

号
学

订 封

名
姓

装 密

级
班

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2.根据下列梯形图写出对应的指令程序。

四、一台Z2-41型直流电动机，其铭牌数据为PN=5.5 kW，nN=3 000 r/min，IN=30.3 A，试求：
（1）直流电动机的额定转矩。
（2）直流电动机的额定效率。（10分）
解 （1）直流电动机的额定转矩为
N.m
（2）直流电动机的额定效率为

五、 一台Y100L2-4型三相交流异步电动机，查得其技术数据如下：PN=3.0 kW、UN=380 V、n N=1 420 r/min、ηN=82.5%、cos=0.81、=50 Hz、Tst/TN=2.2、Tｍax/TN=2.3，试求：
（1）该三相交流异步电动机的磁极对数p和额定转差率sN；
（2）当电源线电压为380 V，该三相交流异步电动机采用星形联结时的额定电流为多少？
（3）当电源线电压为220 V时，该三相交流异步电动机应采用何种联结？此时的额定电流为多少？
（4）该三相交流异步电动机的额定转矩、启动转矩和最大电磁转矩。（15分）
解 （1）由该三相交流异步电动机的型号可知，其磁极对数p=2。
因为=50 Hz，所以4极电动机的同步转速为n0=1 500 r/min，额定转差率：

（2）当三相交流异步电动机采用星形联结时的额定电流为
Ａ
（3）若电源线电压为380 V时，该三相交流异步电动机采用星形联结，则电源线电压为220 V时，该三相交流异步电动机应采用三角形联结。因此，其额定电流为
A
（4）该三相交流异步电动机的额定转矩为
N·m
该三相交流异步电动机的启动转矩为
N·m
该三相交流异步电动机的最大电磁转矩为
N·m

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六、试画出双闭环直流调速系统的稳态结构图（10分）。

七、（15分）有一V－M调速系统，电动机参数为Pnom=2.5kw、Unom＝220V、Inom＝15A、nnom=1500r／min、Ra=2Ω，整流装置内阻Rrec=1Ω，触发整流环节的放大系数Ks=30，要求调速范围D=20，转差率s=10%。试求：
（1）计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。
（2）调整该系统，使时转速n=1000r/min，此时转速反馈系数应为多少？
（3）若改用电压负反馈，放大器的放大系数为8.79，最大给定电压为30V，在静差率为s=30％时最多能够得到多大的调速范围？
解：（1）电动机的Ce：
开环系统稳态压降
调速要求允许的稳态压降
（2）时n=1000r/min，转速反馈系数
（3）电压负反馈调速系统稳态特性方程为
式中：，其中电压反馈系数
所以：
采用负电压反馈后调速系统的稳态速降为

，即系统最多能达到的调速范围为2.7。
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