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自动控制系统试题

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2020年4月19日
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一、 选择题
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
1、无静差单闭环调速系统，稳态时，转速的给定值与反馈值相同，此时调节器的输出（ D ）。
A、为0 B、正向逐渐增大
C、负向逐渐增大 D、保持恒定终值不变
1、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、反馈控制系统能够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

3. 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
4．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器一般采用的控制方式是 ( B )
A．PID B．PI C．P D．PD
4、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
4．双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是( A )
A. ASR饱和、ACR不饱和 B. ACR饱和、ASR不饱和
C. ASR和ACR都饱和 D. ACR和ASR都不饱和
4、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
4、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
4、转速、电流双闭环调速系统起动时，转速调节器处于 B 。
A、调节状态B、饱和状态C、截止状态
4、转速、电流双闭环调速系统，在系统过载或堵转时，转速调节器处于 A 。
A、饱和状态B、调节状态C、截止状态

6、调速系统的调速范围和静差率这两个指标 B 。
A、互不相关B、相互制约C、相互补充
7．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 )
A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定
7、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
8、无静差调速系统的调节原理是 B 。
A、依靠偏差的积累B、依靠偏差对时间的积累
C、依靠偏差对时间的记忆D、用偏差进行调节
9、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
10、可逆调速系统主电路中的环流是 A 负载的。
A、不流过B、流过C、反向流过

10、普通逻辑无环流（既无推β又无准备）可逆调速系统中换向时待工作组投入工作时，电动机处于（ B ）状态。
A、回馈制动 B、反接制动 C、能耗制动 D、自由停车

11. 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
11. 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
11．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 ( D )
A．降电压调速 B．串级调速 C．变极调速 D．变压变频调速
11、下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是（ C ）。
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
11、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
11、在变频调速时，若保持恒压频比(U1／f1=常数)，可实现近似 C 。
A、恒功率调速B、恒效率调速C、恒转矩调速
11、当电动机在额定转速以下变频调速时，要求 C ，属于恒转矩调速。
A、定子电源的频率f1可任意改变
B、定子电压U1不变
C、维持U1／f1=常数
11、当电动机在额定转速以上变频调速时，要求 B ，属于恒功率调速。
A、定子电源的频率f1可任意改变
B、定子电压U，为额定值
C、维持U1／f1=常数
12、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
12、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
12、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、判断题
1、在自动调速系统中，电压负反馈主要补偿电源内阻上电压的损耗（√）。
1、调速系统中，电压微分负反馈和电流微分负反馈环节在系统动态及静态中都参与调节。( Ⅹ )．
1、调速系统中采用电流正反馈和电压负反馈都是为提高直流电动机硬度特性，扩大调速范围。 (√ )
1、电压负反馈调速系统静特性优于同等放大倍数的转速负反馈调速系统。 ( Ⅹ )
1、电压负反馈调速系统对直流电动机电枢电阻、励磁电流变化带来的转速变化无法进行调节。 ( √ )

2、比例积分调节器，其比例调节作用，能够使得系统动态响应速度较快；而其积分调节作用，又使得系统基本上无静差。 ( √ )
2、调速系统中采用比例积分调节器，兼顾了实现无静差和快速性的要求，解决了静态和动态对放大倍数要求的矛盾。 ( √ )
3、比例控制直流调速系统能够减小稳态速降的实质是自动调节作用。（√）
4、在变频调速时，为了得到恒转矩的调速特性，应尽可能地使电动机的磁通Φm保持额定值不变。 (√ )
4、变频调速时，若保持电动机定子供电电压不变，仅改变其频率进行变频调速，将引起磁通的变化，出现励磁不足或励磁过强的现象。 (√ )
4、变频调速的基本控制方式是在额定频率以下的恒磁通变频调速，而额定频率以上的弱磁调速。 (√ )

5、当积分调节器的输入电压△Ui=o时，其输出电压也为0。 ( Ⅹ )

三、简答题
1、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。
1、有静差系统与无差系统的区别。
答：根本区别在于结构上(控制器中)有无积分控制作用，PI控制器可消除阶跃输入和阶跃扰动作用下的静差，称为无静差系统，P控制器只能降低静差，却不能消除静差，故称有静差系统。
2、在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网电压波动与负载扰动时，哪个调节器起主要调节作用？
答：电网电压波动时，ACR起主要调节作用;负载扰动时，ASR起主要抗扰调节作用。

2、双闭环直流调速系统的启动过程的特点和动态抗扰性能是什么？
答：a）饱和非线性控制，b）转速超调，c）准时间最优控制
抗扰性能：a）抗负载扰动，b）抗电网电压扰动
3、双闭环直流调速系统的启动过程各个阶段的特点。
答：P63
3、双闭环直流调速系统的动态性能指标。
答：P66

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。

5、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，能够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

这是恒压频比的控制方式。可是，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。
5、转差频率控制系统的特点。
答：P152

6、三相坐标变换的实质与原则。
答：P162

五、 计算题

例子3-1、3-2、习题3-10 习题2-5、2-9
1、 某直流调速系统的电动机额定转速为 nN=1430r/min ,额定速降 △nN =115r/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％，试求最低运行速度及调速范围。
解：要求s≤30%时，调速范围为

若要求s≤20%时，最低空载转速为

最低运行转速为

调速范围为

2、某一调速系统，测得的最高转速特性为 nO max = 1500r / min ，最低转速特性为nO min = 150r / min ，带额定负载时的速度降落 ΔnN = 15r / min ，且在不同转速下额定速降ΔnN 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？
解：思路一：
系统能够达到的调速范围为：

3. 在转速、电流双闭环系统中，两个调节器ASR、ACR均采用PI调节器。已知参数：电动机：Pnom=3.7kW ， Unom=220V ， Inom=20A ，nnom=1000r/min，电枢回路总电阻R=1.5Ω，设Unm*= Uim*= Ucm=8V，电枢回路最大电流Idm=40A，电力电子变换器的放大系数Ks=40.试求：
（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α；
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的Ud0、Ui、Uc值。
解：（1）β= Uim*/Idm=8/40=0.2
α= Unm */ nnom=8/1000=0.008
（2）Ud0=IdmR=40×1.5=60V
Ui= Uim*=8V（极性相反）
Uc= Ud0/Ks=60/40=1.5A

4. 已知某调速系统电动机数据为：PN=18KW ,UN=220V ,IN=94A ,nN=1000r/min ，Ra=0.15Ω整流装置内阻
Rrec = 0.3Ω触发整流环节的放大倍数 Ks=40.最大给定电压Unm* =15V, 当主电路电流达到最大值时，整定电流反馈电压 Uim =10V (p29)
计算： （1）转速反馈系数 。 （2）调节器放大系数Kp 。

5、如图所示的系统，要求σ≤5%，试设计调节器。

解：根据题意，该系统能够校正为典型Ⅰ型系统，也能够校正为典型Ⅱ型系统后加给定滤波器。
校正成典型Ⅱ型系统时，若取h=5，则T1=0.1，hT1=5×0.01=0.05，T1＞hT2。因此能够把大惯性环节1/（0.1s+1）近似处理为积分环节1/（0.1s），故系统控制对象的传递函数为

采用PI调节器校正，则开环传递函数为

按Mpmin准则

故调节器参数

这时超调量σ=37.6%，为了减小超调量，输入通道加一给定滤波器
取滤波时间常数T0=τ=0.05，超调量σ=2.8%＜5%，满足要求。最后还要校验一下近似条件是否满足
、
即，满足近似条件。