电力拖动自动控制系统模拟试题.doc

一、选择题
1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是
A．PID B．PI C．P D．PD
2．静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率
A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定
3．下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是
A．降电压调速 B．串级调速 C．变极调速 D．变压变频调速
4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是
A．比例控制 B．积分控制 C．微分控制 D．比例微分控制
5．控制系统能够正常运行的首要条件是
A．抗扰性 B．稳定性 C．快速性 D．准确性
6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越低,则系统的稳定精度
A．越高 B．越低 C．不变 D．不确定
7．常用的数字滤波方法不包括
A．算术平均值滤波 B．中值滤波
C．中值平均滤波 D．几何平均值滤波
8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是
A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR
9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括
A．转速调节阶段 B．电流上升阶段 C．恒流升速阶段 D．电流下降阶段
10．三相全波整流电路的平均整流电压为
A． B．
C． D．
11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是
A．饱和非线性控制 B．转速超调
C．准时间最优控制 D．饱和线性控制
12．下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是
A．降电压调速 B．变极对数调速
C．变压变频调速 D．转子串电阻调速
13．SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的
A．正弦波 B．方波 C．等腰三角波 D．锯齿波
14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是
A．高阶 B．低阶 C．非线性 D．强耦合
15．在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是
A．故障保护 B．PWM生成 C．电流调节 D．转速调节
16．比例微分的英文缩写是
A．PI B．PD C．VR D．PID
17．调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准
A．平均速度 B．最高速 C．最低速 D．任意速度
18．下列异步电动机调速方法属于转差功率馈送型的调速系统是
A．降电压调速 B．串级调速 C．变极调速 D．变压变频调速
19．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越高,则系统的稳定精度
A．越高 B．越低 C．不变 D．不确定
20．采用旋转编码器的数字测速方法不包括
A．M法 B．T法 C．M/T法 D．F法
21．转速电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是
A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR
22．下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是
A．只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的
B．反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动
C．反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定
D．系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度
23．笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速，下列哪种方式控制性能最好
A．恒 控制 B．恒 控制 C．恒 控制 D．恒 控制
24．SPWM技术中，载波是频率比期望波高得多的
A．正弦波 B．方波 C．等腰三角波 D．锯齿波
25．下列不属于交流异步电动机动态数学模型特点的是
A．高阶 B．线性 C．非线性 D．强耦合
26．在微机数字控制系统的故障保护中断服务子程序中，工作程序正确的是
A．显示故障原因并报警——分析判断故障——封锁PWM输出——系统复位 B．显示故障原因并报警——封锁PWM输出——分析判断故障——系统复位 C．封锁PWM输出——分析判断故障——显示故障原因并报警——系统复位 D．分析判断故障——显示故障原因并报警——封锁PWM输出——系统复位
27．正弦波脉宽调制的英文缩写是
A．PID B．PWM C．SPWM D．PD
28．转速负反馈调速系统的静特性方程中K的表达式为
A． B． C． D．
29．采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于
A．无静差调速系统 B．有静差调速系统
C．双闭环调速系统 D．交流调速系统
30．异步电动机数学模型的组成不包括
A．电压方程 B．磁链方程 C．转矩方程 D．外部扰动

二、填空题

1．常用的可控直流电源有 、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器。
2．调速系统的稳态性能指标包括调速范围和 。
3．反馈控制系统的作用是：抵抗扰动， 。
4．当电流连续时，改变控制角，V—M系统可以得到一族 机械特性曲线。
5．常见的调速系统中，在基速以下按 调速方式，在基速以上按恒功率调速方式。
6．自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的 。
7．电力牵引设备上最先进的可控直流电源是 。
8．SPWM控制技术包括单极性控制和 两种方式。
9．常见的转速检测装置有测速发电机、 、电磁脉冲测速器等。
10．VVVF控制是指逆变器输出 和频率可变的控制。
11．常用的可控直流电源有旋转变流机组、 、直流斩波器或脉宽调制变换器。
12．电流截止负反馈的作用是 。
13．负反馈的作用是 。
14．静态环流可以分为直流平均环流和 。
15．自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的 和对扰动输入信号的抗扰性能指标。
16．PWM变换器可以通过调节 来调节输出电压。
17．SPWM控制技术包括 和双极性控制两种方式。
18．PWM逆变器根据电源类型不同可以分为电压型和 。
19．VVVF控制是指逆变器输出电压和 可变的控制。
20．转速单闭环直流控制系统可以通过引入 环控制以提高系统动态性能。
21．转速电流双闭环调速系统在启动过程中，转速调节器ASR将经历 、饱和、退饱和三种情况。
22．交流调速的基本类型中最好的一种节能省力型调速方案是 。
23．调速系统的稳态性能指标包括 和静差率。
24．无静差直流调速系统的实质是调节器包含 环节。
25．比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点， 部分能迅速响应控制作用。
26． 转速电流双闭环调速系统在启动过程中，转速调节器ASR将经历不饱和、 、退饱和三种情况。
27．常见的调速系统中，在基速以下按恒转矩调速方式，在基速以上按 调速方式。
28．电流调节器可以对电网电压的波动起 的作用。

三、名词解释题
1．V—M系统
2．串级调速
3. 静差率
4. ASR
5. 测速方法的分辨率
6．PWM
7．直接转矩控制
8. 调速范围
9. ACR
10. 测速误差率

四、简答题
1．什么是环流？它是怎样产生的？它的二重性的含义是什么？
2．在变频调速时，为什么必须要进行电压、频率协调控制？
3．在双闭环调速系统中，如果转速负反馈断线，能否调速，为什么？此时电动机在最高转速时受什么限制？
4．什么叫同步调制？什么叫异步调制？它们各有什么优缺点？
5．电流截止负反馈起到什么作用的，其工作原理是什么？
6．双闭环直流调速系统的启动过程有什么特点？
7．常用的数字滤波方法有哪几种？
8．电压负反馈调速系统中，当电网电压，放大器的放大倍数，电动机的电枢电阻，电动机的磁通，电压反馈系数等发生变化时，问系统对它们有无调节功能？
9．有环流可逆系统和无环流可逆系统相比较，有何优缺点？
10．什么是静态环流？什么是动态环流？
11．双闭环PWM直流调速系统中，属于PWM调速系统特有的控制电路有哪些？它们在系统中分别起何作用？
12．闭环调速系统的静态性表示哪两者之间的稳态关系？
13．在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器有哪些作用？其输出幅值应按什么要求整定？
14．异步电机中电磁功率与转差功率是什么关系？为什么变频调速的调速效率比绕线式异步电动机转子串电阻调速的调速效率高？
15．调节器的设计过程可以简化为哪两步？

五、计算题
1． 直流电机额定转速nN =375 r/min，电枢电流额定值IdN =760A，允许过流倍数λ =1.5，计算机内部定点数占一个字的位置（16位），试确定数字控制系统的转速反馈存储系数和电流反馈存储系数（适当考虑余量Imax =1.8IN ，nmax =1.3nN ）。
2．某闭环调速系统，测得的最高转速为nmax =1500 r/min，最低转速为nmin =150 r/min，要求系统的静差率s≤2%，试计算：
（1）该系统的调速范围D；
（2）系统允许的静态速降ΔnN ；
（3）如果开环系统的静态速降为100 r/min，则闭环系统的开环放大倍数K是多少？
3．某直流调速系统电动机额定转速为：nN =1230 r/min，额定速降ΔnN =105 r/min，当要求静差率s≤30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s≤20%时，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？
4．某直流电机的额定电枢电流IN =115A，允许过流倍数λ =1.5，额定转速nN =1260 r/min，计算机内部定点数占一个字的位置（16位），试确定电枢电流和转速存储系数（适当考虑余量Imax =1.8IN ，nmax =1.3nN ）。
5．有一V—M调速系统，电动机参数为：PN=2.5KW，UN=220V，IN =15A，nN =1500r/min，Ra=2Ω，可控硅整流装置内阻Rrec=1Ω，触发整流环节的放大系数KS=40，要求调速范围D=20，静差率S=10%，最大给定电压30V。
(1) 计算开环系统的稳态速降和系统所允许的稳态速降。
(2) 计算转速反馈系数α。
(3) 计算所需放大器的放大系数KP。
6．某直流电机的额定电枢电流IN =125A，允许过流倍数λ =1.5，额定转速nN =1360 r/min，计算机内部定点数占一个字的位置（16位），试确定电枢电流和转速存储系数（适当考虑余量Imax =1.8IN ，nmax =1.3nN ）。

3、交流异步电动机变频调速系统的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和恒电流控制三种。
4、变频器从结构上看，可分为交交变频、交直交变频两类，从变频电源性质看，可分为电流型、电压型两类。
5、三相异步电动机的数学模型包括：电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。
6、三相异步电动机动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题4分，共20分)
1、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（ A ）。
A、零B、大于零的定值C、小于零的定值D、保持原先的值不变
2、无静差调速系统的PI 调节器中P 部份的作用是（ D ）。
A、消除稳态误差 B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应
C、既消除稳态误差又加快动态响应D、加快动态响应
3、异步电动机变压变频调速时，采用（ B ）控制方式，可获得一线性机械特性。
A、U1／f1=常值 B、Eg/f1=常值 C、Es/f1=常值 D、Er/f1=常值
4、一般的间接变频器中，逆变器起（ B ）作用。
A、调压 B、调频 C、调压与逆变 D、调频与逆变
5、转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制（ C ）。
A、电机的调速精度 B、电机的动态转矩 C、电机的气隙磁通 D、电机的定子电流
三、简答题（每小题10分，共40分）
1、调速范围和静差率的定义是什么？
答：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： D=nmax/nmin。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ΔnN与理想空载转速n0之比，称作静差率s，即s=DnN/n0。
2、简述恒压频比控制方式。
答：绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁 阻抗压降，而认为定子相电压 Us ≈ Eg，则得1 Us f =常值
这是恒压频比的控制方式。但是，在低频时 Us 和 Eg 都较小，定子阻抗压降所占的份量就 比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压 Us 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。
3、转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？ 为什么？
答：当两个调节器都不饱和时，它们的输入偏差电压和输出电压都是零，转速调节器ASR 的输出限幅电压Uim 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Udm。
4、单闭环调速系统的基本特征。
答：（1)具有比例放大器的单闭环调速系统是有静差的。（2）闭环系统具有较强的抗干扰性能反馈闭环系统具有很好的抗扰性能，对于作用在被负反馈所包围的前向通道上的一切扰动都能有效地抑制。（3）闭环系统对给定信号和检测装置中的扰动无能为力。 密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。

班级 3 姓名 B 学号
………………………………密………………………………封………………………………线………………………………

1、调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。
2、电流调节器可以对电网电压的波动起及时抗扰的作用。
3、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。
4、双闭环直流调速系统的起动过程包括：①转速调节阶段；②电流上升阶段；③恒流升速阶段。
5、交流异步电动机动态数学模型特点有高阶、非线性、强耦合。
6、常见的可控直流电源有旋转交流机组、静止式可控整流器、直流斩波器（或脉宽调制变换器）。
7、PWM变换器可以通过调节电力电子开关来调节输出电压。
8、转速、电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是ASR。
二、选择题(每小题2分，共20分)
1、异步电动机数学模型的组成不包括（ D ）。
A、电压方程 B、磁链方程 C、转矩方程 D、外部扰动
2、控制系统能够正常运行的首要条件是（ B ）。
A、抗扰性 B、稳定性 C、快速性 D、准确性
3、SPWM技术中，载波是频率比期望波高得多的（ C ）。
A、正弦波 B、方波 C、等腰三角波 D、锯齿波
4、常用的数字滤波方法不包括（ D ）。
A、算术平均值滤波 B、中值滤波 C、中值平均滤波 D、几何平均值滤波
5、在电机调速控制系统中，系统无法抑制（ B ）的扰动。
A、电网电压 B、电机励磁电压变化 C、给定电源变化 D、运算放大器参数变化
6、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
7、采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于（ A ）。
A、无静差调速系统 B、有静差调速系统 C、双闭环调速系统 D、交流调速系统
8、双闭环调速系统在稳定运行时，控制电压Uct的大小取决于（ C ）。
A、Idl B、n C、n和Idl D、α和β
9、下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是（ D ）。
A、饱和非线性控制 B、转速超调 C、准时间最优控制 D、饱和线性控制
10、在交—直—交变频装置中，若采用不控整流，则PWN逆变器的作用是（ C ）。
A、调压 B、调频 C、调压调频 D、调频与逆变
三、判断题(每小题2分，共10分)
1、调速范围是指电动机提供的最低转速与最高转速之比。 （ × ）
2、在无静态调速系统中的PI调节器中，P 部分的作用是加快动态响应。 （ √ ）
3、微机数字调速系统中，采样频率应小于信号最高频率的2倍。 （ × ）
4、当闭环系统开环放大系数大于系统的临界放大系数时，系统将不稳定。 （ √ ）
5、正弦波脉宽调制的英文缩写是PWM。 （ × ）
四、简答题(每小题5分，共20分)
1、在《电力拖动及其自动控制系统》这门课程中如何对其定义？其基本任务是什么？
答：在《电力拖动及其自动控制系统》这门课程中对其定义如下：具有自动控制和调节工作机械的速度或位移的电力拖动系统称为“电力拖动自动控制系统”，或者“运动自动控制系统”。其基本任务是通过控制和调节电动机的旋转速度或转角来实现工作机械对速度或位移的要求。
2、ACR的是什么的英文缩写？调节器的设计过程可以简化为哪两步？
答：ACR的是电流调节器的英文缩写。
两步：①选择调节器的结构；②选择调节器的参数。
3、PID控制器中的P、I、D分别代表什么环节? 并说明I环节的作用。
答：PID控制器中的P、I、D分别代表比例环节、积分环节、微分环节。其中I环节的作用是消除静差，提高系统的控制精度和无差度。
4、简述泵升电压产生的原因及其抑制措施。
答：泵升电压产生的原因：采用二极管整流获得直流电源时，电机制动时不能回馈电能，只好对滤波电容充电，使电容两端电压升高，产生泵升电压。
泵升电压抑制措施：电容器吸收动能；镇流电阻消耗动能；并接逆变器。
五、计算题(每小题15分，共30分)
1、（15分）有一V-M系统：电动机Pnom=2.5kw，Un=220V，In=15A，nn=1500r/min，RS=2Ω，Rrec=1Ω，KS=30，要求调速范围D=20，静差率s=20%。求：（1）计算开环系统的速降和允许的静态速降；（2）采用转速负反馈，当给定电压为20V、转速为1000r/min时，计算放大器的放大倍数。
解：（1）开环系统的速降为
允许的静态速降为，

（2）计算放大器的放大倍数，，

2、（15分）有一转速负反馈单闭环V-M有静差直流调速系统，其系统稳态结构框图如下图所示，试利用此图推导其静特性方程。
解：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：，
削去中间变量的静特性方程：