自動控制元件及線路試題及答案

1、2輸入信號是電樞電壓，輸出信號是電機(jī)轉(zhuǎn)角。繪出直流電動機(jī)動態(tài)框圖，標(biāo)出，及擾動力矩。3繪出直流電動機(jī)電樞控制的調(diào)節(jié)特性和機(jī)械特性曲線，標(biāo)出始動電壓、理想空載轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，標(biāo)出電動機(jī)、發(fā)電機(jī)和反接制動狀態(tài)。4直流電動機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？優(yōu)點(diǎn)：力矩大，控制容易。缺點(diǎn)：有機(jī)械換向器，有火花，摩擦大，維護(hù)較復(fù)雜，價(jià)高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。5. 電機(jī)鐵心多用硅鋼片疊壓而成。采用片狀材料的目的是什么？減小渦流損耗6.性能優(yōu)良的永磁直流力矩電動機(jī)現(xiàn)在一般采用什么永磁材料？釹鐵硼大，電樞扁平狀。7.與直流伺服電動機(jī)相比，直流力矩電動機(jī)的、有什么特點(diǎn)？電樞的幾何形狀有什么特點(diǎn)？二（20分）1.異步電動機(jī)等效電路圖

2、中上的熱損耗表示什么？2.簡述兩相對稱繞組產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的條件。3畫出兩相電機(jī)幅相控制時的電路圖。3磁場 表示什么磁場？為什么？ 4.繪出圓形旋轉(zhuǎn)磁場時異步電動機(jī)的兩條典型機(jī)械特性曲線（轉(zhuǎn)子電阻大和?。?。5推導(dǎo)兩相伺服電動機(jī)傳遞函數(shù),并說明其中的參數(shù)與靜態(tài)特性曲線的關(guān)系。6繪出三相異步電動機(jī)從基頻向下變頻調(diào)速時的機(jī)械特性。7.異步電動機(jī)從基頻向下變頻調(diào)速時，若電壓保持不變將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？用公式說明。 8一臺三相異步電動機(jī)空載轉(zhuǎn)速是1450 r/min，電源頻率50 Hz。這是幾極電機(jī)？為什么？ 三、（7分）1.簡述永磁同步電機(jī)同步運(yùn)行時的工作原理，畫出必要的圖形，寫出電磁轉(zhuǎn)矩公式。2.寫出

3、磁阻同步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式并說明參數(shù)的含義。 3.哪種同步電動機(jī)不加鼠籠繞組就能自行起動并具有較大的起動轉(zhuǎn)矩？（ ）繪出它的機(jī)械特性曲線。四、（11 分）1. 步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)角的大小取決于控制脈沖的（ ），轉(zhuǎn)速大小取決于控制脈沖的（ ）。 控制脈沖頻率增高，步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載能力下降，主要原因是：2.磁阻式步進(jìn)電動機(jī)有A、B、C、D四相。繪出A和B極下，當(dāng)A通電，B通電，和AB通電時，定子、轉(zhuǎn)子齒的相對位置。 3.磁阻式步進(jìn)電動機(jī)小失調(diào)角時的傳遞函數(shù)（輸出是轉(zhuǎn)角）是：4.兩相混合式步進(jìn)電動機(jī)，產(chǎn)品說明書給出步距角為1.8°，若采用8細(xì)分驅(qū)動電路，步距角是（ ）。5.從用戶使用角度看，在位

4、置伺服系統(tǒng)中，全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)與直流伺服電動機(jī)有什么不同之處？6.目前批量生產(chǎn)的無刷直流電動機(jī)(交流伺服電動機(jī))常用的位置傳感器有哪兩類？五、（20分）1.畫圖解釋傳感器的重復(fù)性誤差。2.旋轉(zhuǎn)變壓器如右圖。完成原邊補(bǔ)償和副邊補(bǔ)償?shù)倪B線。電壓有效值 感應(yīng)同步器鑒相型信號處理方式中，輸出電壓 。3.畫出直流測速發(fā)電機(jī)理想輸出電壓與實(shí)際輸出電壓曲線，并在圖中說明誤差產(chǎn)生的原因。4.光電增量碼盤每轉(zhuǎn)產(chǎn)生1000個脈沖，分辯率為 。增量碼盤為什么用兩個光電轉(zhuǎn)換器而不是一個？增量碼盤為什么要尋零？怎樣尋零？5.畫出采用電位器測量正、負(fù)位移的線路圖。6.螺桿型差動變壓器用來 。 輸出電壓表達(dá)式是 。7.熱

5、敏電阻傳感器是根據(jù) （材料）電阻與溫度之間的關(guān)系制成的。它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？六、（9分）1.PWM 功放電路和雙極性輸出時的輸入電壓如圖。設(shè)電流連續(xù)。 1） 繪出輸出電壓 波形。2） 分別繪出電動機(jī)狀態(tài)、發(fā)電機(jī)狀態(tài)和輕載時電流波形。3），電動機(jī)狀態(tài)，指出一周期內(nèi)電流流經(jīng)的路線。2.PWM功率放大器包括 和 兩部分。3.PWM電路中，提高頻率將使晶體管功耗 。（1）減小 （2）不變 （3）增加。4. 異步電動機(jī)變頻器輸出的電壓是 波形。5.用數(shù)據(jù)說明線性功放的主要缺點(diǎn)。 七、（13分）1 寫出閥控液壓馬達(dá)的傳遞函數(shù)，說明輸入量和輸出量的含義并說明傳遞函數(shù)參數(shù)的特點(diǎn)。2 與電動機(jī)相比，液壓動力機(jī)構(gòu)

6、的主要優(yōu)、缺點(diǎn)是什么？3標(biāo)示出圖示液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。這是 向 式液壓馬達(dá)。4.航天器中陀螺傳感器有哪兩項(xiàng)作用？ 5圖示為電容式微加速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。簡述工作原理。若采用靜電力平衡式的工作方式，解釋“靜電力平衡式的工作方式”，并說明它的優(yōu)點(diǎn)。八、附加題1.求圖示功率放大器的穩(wěn)態(tài)放大系數(shù) 2.兩相繞組匝數(shù)都是，電流分別為。證明合成磁場是圓形旋轉(zhuǎn)磁場。（提示 ） 參考答案 一、1.（1） （2） （3） （4）2.框圖如下。 3.特性曲線如下。 二、1.電機(jī)一相繞組產(chǎn)生的機(jī)械功率。 2.兩相電流相位差： 兩相電壓相位差90º，幅值不等。 3.4. 特性曲線見圖。5.調(diào)節(jié)特性斜率。機(jī)械

7、特性斜率。6. 特性曲線見圖。7. 電機(jī)額定工作狀態(tài)時鐵心磁密接近飽和，如圖。U不變，。電流過大，電機(jī)過熱損壞。 8. 4極， 三、1. 2.工作原理見圖。:交軸和直軸磁阻。 3.磁滯同步電機(jī)。特性曲線見圖。 四、1.個數(shù)；頻率；繞組電感的影響。 2.3 º5.數(shù)字交流伺服系統(tǒng)：控制簡單，用脈沖做輸入信號，直接控制位置。內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)生高頻電壓擾動。直流電動機(jī)：需要另外配置傳感器，功率放大器，補(bǔ)償電路組成系統(tǒng)。6.霍爾元件；旋轉(zhuǎn)變壓器，光電碼盤。五、1.輸入按同一方向多次變化時的誤差。2. 3.曲線見圖。º。 辨別轉(zhuǎn)動方向。尋找轉(zhuǎn)角的基準(zhǔn)位置，以便求絕對位置。無限位時，開

8、機(jī)后向某一方向轉(zhuǎn)動，直到產(chǎn)生零位脈沖。有限位時，開機(jī)后向一方向轉(zhuǎn)動，找不零位時再反轉(zhuǎn)。5.線路見圖。6.測線位移。7.半導(dǎo)體（金屬氧化物）。靈敏度高，熱慣性小，體積小，價(jià)格低。六、1.（1），（2）波形見圖。（3）2.脈寬調(diào)制器；開關(guān)放大器。3.增加。4.SPWM5.效率低，晶體管功耗大，不能輸出大功率。例如，電源電壓50V,電流20A，功率1000W。電機(jī)電壓10V，晶體管管耗。七、1.傳遞函數(shù)為：輸出，轉(zhuǎn)角。x：輸入、滑閥位移。：外負(fù)載力矩。特點(diǎn)：小，剛度大。小，阻尼小，不利。非線性嚴(yán)重，某些參數(shù)變化大。 2.優(yōu)點(diǎn)：力矩大；尺寸小，重量輕；剛度大。缺點(diǎn)：需要專門液壓源；漏油；維護(hù)麻煩。3.

9、軸；柱塞。順時針轉(zhuǎn)動，見圖。4.測運(yùn)動體的角位置和角速度。5.加速度使質(zhì)量塊產(chǎn)生位移。，變化，引起電容變化，測出電容可知位移和加速度。靜力平衡：加電壓，靜電力使質(zhì)量塊不動，由電壓可知加速度。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，精度高。 八、1.2. 班號姓名自動控制元件及線路 考 試 題題號一二三四五六七八九十總分附加題分?jǐn)?shù)一、控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各有什么作用？（畫出系統(tǒng)組成框圖）（8分） 二、什么是電樞反應(yīng)? 對機(jī)械特性有什么影響？（畫出相應(yīng)的機(jī)械特性曲線）（5分）三、直流電機(jī)有幾種工作狀態(tài)？電壓與反電勢，電流，電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速，能量關(guān)系，在各狀態(tài)下如何？（6分）四、（1）變壓器空載時主磁通是m，當(dāng)加上負(fù)載后

10、主磁通是多少？（2）一臺變比為k=2的變壓器，原邊額定電壓為110 V，額定頻率為50Hz，問能否接到以下電源上，并說明原因？(6分)a直流110V；b交流220V，f=50Hz；c交流220V，f=100Hz； 五、什么是自轉(zhuǎn)現(xiàn)象？如何消除兩相伺服電機(jī)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象？畫出相應(yīng)的機(jī)械特性曲線分析。（8分） 六、交流電機(jī)有幾種調(diào)速方法？都是什么？變頻調(diào)速時為什么要變頻變壓？畫出變頻調(diào)速時的機(jī)械特性曲線？（Tn）（8分）七、用磁場的方法分析三相交流電機(jī)發(fā)生一相斷相時，機(jī)械特性和電流如何變化？（5分）八、三相磁阻式步進(jìn)電機(jī)有62個齒，計(jì)算單拍、雙拍制的步距角，并寫出正反轉(zhuǎn)的通電順序，50個脈沖后電機(jī)軸分別

11、轉(zhuǎn)過多少度？（8分）九、分析步進(jìn)電機(jī)在高頻下運(yùn)行時轉(zhuǎn)距下降的原因，并畫出斬波恒流功放電路，分析該電路的工作過程（畫出有關(guān)波形），指出該電路的特點(diǎn)。（12分）十、為什么要加關(guān)斷緩沖網(wǎng)絡(luò)，畫出該網(wǎng)絡(luò)，分析工作過程。（8分）十一、在測量元件中，說說精度，分辨率的概念以及它們的關(guān)系？（6分） 十二、有一個功率管，在感性負(fù)載下，工作電壓200V，電流15 A，工作頻率20KHz，占空比80%，通態(tài)壓降1.5V，開通時間1.5us，關(guān)斷時間2us，該功率管的損耗是多少？ （5分）十三、有一對完全相同的直流電機(jī)組成電動機(jī)發(fā)電機(jī)組，激磁電壓為110V，電樞電壓100V,電樞電阻為Ra=75，當(dāng)電動機(jī)電樞加10

12、0V電壓時，電動機(jī)的電樞電流為0.1A，機(jī)組的轉(zhuǎn)速為3000 r/min，問：（15分）（1）發(fā)電機(jī)空載時的電樞電壓為多少？（2）電動機(jī)的供電電源為110V電壓源，電源的內(nèi)阻為25，而發(fā)電機(jī)接上0.5k負(fù)載時，機(jī)組的轉(zhuǎn)速是多少？自動控制元件及線路 試題一、 多項(xiàng)選擇：以下各題有一個或多個正確答案，請選擇正確答案標(biāo)號填于題后答案中。（20分）1.電機(jī)和變壓器中鐵芯采用硅鋼片迭壓而成是為了（ ） A減小磁滯損耗 B.增加導(dǎo)磁率 C.減小渦流損耗 D.增加耦合系數(shù)答案 （ ）2.通常直流電機(jī)定子包括 A.電刷 B.換向器 B.電樞繞組 D.激磁繞組答案 （ ）3.直流電機(jī)和感應(yīng)式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯采

13、用（ ） A.硬磁材料 B.順磁材料 C.抗磁材料 D.軟磁材料答案 （ ）4.一磁阻式步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行時每步步距誤差可達(dá)0.2度，若該電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)100步，總的轉(zhuǎn)角誤差是（選出最明確的答案） A.小于等于20度 B.小于等于10度 C.大于等于10度 D.小于等于0.2度答案 （ ）5.直流電機(jī)換向火花隨以下情況增大 A.電樞電流增大 B.電機(jī)轉(zhuǎn)速增大 C.電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大 D.電樞電壓提高 E. 換向器表面變粗糙答案 （ ）6.一電源變壓器原邊空載電流隨以下情況增大 A.變壓器鐵芯磁阻減小 B.變壓器鐵芯磁阻增加 C.變壓器原邊線圈匝數(shù)增加 D.變壓器鐵芯氣隙增大答案 （ ）7.兩相交流伺

14、服電機(jī)轉(zhuǎn)予繞組回路電阻選的較大是為了A.提高電機(jī)效率 B.增加電機(jī)轉(zhuǎn)矩 C.使電機(jī)機(jī)械特性具有良好的線性度 D.消除單相自轉(zhuǎn)答案 （ ）8.直流電動機(jī)有以下工作狀態(tài)A.電動機(jī)狀態(tài) B.過流運(yùn)行狀態(tài) C.發(fā)電機(jī)狀態(tài) D.反接制動狀態(tài)E.能耗制動狀態(tài) F.欠負(fù)荷狀態(tài)9.選出正確項(xiàng)A. 增量式光電編碼器應(yīng)用時不用尋找零位B. 自整角機(jī)是測量角位移的元件C. 感應(yīng)同步器是測量電流的元件D. 異步電機(jī)的換向器和電刷機(jī)構(gòu)較直流電機(jī)簡單E. 力矩電機(jī)電樞（轉(zhuǎn)子）長度與直徑之比較小F. 通常三相異步電動機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩小于最大轉(zhuǎn)矩G. 異步電動機(jī)輸出最大功率出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速時H. 光電編碼器（光柵）是一種位

15、移測量元件I. 直流電動機(jī)轉(zhuǎn)子依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)J. 將輸入三相電機(jī)的三相交流電源中任意兩相對掉就可以改變該電機(jī)的轉(zhuǎn)向答案 （ ）二、 簡答題（30分）1） 推導(dǎo)直流電機(jī)機(jī)械特性，并根據(jù)該特性分析有幾種調(diào)速方案？它們是什么？（10分）2） 一電源變壓器原邊為220V，50Hz交流，有三個副邊繞組，其額定值分別為：副邊一為8V，15A；副邊二為12V，5A；副邊三為24V，10A。求該變壓器原邊的額定電流Ie=？ （5分）3）畫出直流電機(jī)的動態(tài)方框圖？ （5分）4）畫出一個溫度閉環(huán)自動控制系統(tǒng)原理方框圖 （10分）三、 計(jì)算分析題（25分） 1）一交流異步電機(jī)已知額定轉(zhuǎn)速ne=1200(rpm

16、),電源頻率為f=50Hz，問這是幾極電機(jī)？額定轉(zhuǎn)差率Se=？ （5分）2）一直流電機(jī)，額定電壓Ua=220V,額定電流Ia=0.8A,額定轉(zhuǎn)速n=3600（rpm）,電樞電阻Ra=50，空載阻轉(zhuǎn)矩T0=0.02N·M，求該電動機(jī)的額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩Te和理想空載轉(zhuǎn)速n0？在上述情況下，輸出轉(zhuǎn)矩為1 N·m時轉(zhuǎn)速n1=？(10分)3）一四相磁阻式步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)為Zr=50（齒），請計(jì)算出單拍制和雙拍制的步距角b1=？和b2=？，并分別列出單相（或雙）單拍制時，正、反向旋轉(zhuǎn)要求的通電順序和一個雙拍制時的通電順序。（10分）四、 論述（25分）1） 論述三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法（

17、從方法、特點(diǎn)及控制性能等方面）（12分）2） 綜述驅(qū)動直流電機(jī)的功率放大器（從類型、特點(diǎn)及選用等方面）（13分）一.(20分) 1.兩臺完全相同的永磁直流電動機(jī)的軸連在一起組成電動機(jī)-發(fā)電機(jī)組。每臺電機(jī)，電阻，電感，轉(zhuǎn)動慣量。（1）電動機(jī)電壓，電流。發(fā)電機(jī)不接負(fù)載，此時機(jī)組轉(zhuǎn)速。求發(fā)電機(jī)電樞電壓和每臺電機(jī)的空載阻轉(zhuǎn)距。（2）電動機(jī)電壓，發(fā)電機(jī)電樞端接負(fù)載電阻。求機(jī)組轉(zhuǎn)速，電動機(jī)電流，發(fā)電機(jī)電樞電流。（3）求電機(jī)本身的機(jī)電時間常數(shù)、電磁時間常數(shù)和傳遞函數(shù)（轉(zhuǎn)角為輸出量）。2輸入信號是電樞電壓，輸出信號是電機(jī)轉(zhuǎn)角。繪出直流電動機(jī)動態(tài)框圖，標(biāo)出，及擾動力矩。3繪出直流電動機(jī)電樞控制的機(jī)械特性曲線，標(biāo)

18、出理想空載轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，標(biāo)出電動機(jī)、發(fā)電機(jī)和反接制動狀態(tài)。4.在右側(cè)3條去磁曲線上添寫適當(dāng)?shù)牟牧厦Q。5.為了獲得大轉(zhuǎn)矩，直流力矩電機(jī)電樞形狀為（ ）。設(shè)電樞體積、磁密、電流和導(dǎo)線總長度不變，用物理知識給予解釋。6.直流電機(jī)電樞繞組一般放在定子上還是轉(zhuǎn)子上？為什么這么安排？二（20分）1.繪出異步電動機(jī)的等效電路并說明如何利用等效電路求電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。2. 電機(jī)繞組通入交流電。單相集中繞組產(chǎn)生（ ）磁場。任一固定時刻，磁勢在空間的分布波形是什么形狀？（ ）。單相分布繞組產(chǎn)生（ ）磁場。任一時刻磁勢在空間的分布波形是什么形狀？（ ） 注：磁場（橢圓旋轉(zhuǎn)，圓形旋轉(zhuǎn)，脈振，其它）；分布波形（正余弦波

19、，方波，階梯波，三角波，其它）3. 一臺三相異步電機(jī)額定轉(zhuǎn)速是940r/min，這是幾極電機(jī)？說明理由并求轉(zhuǎn)差率。4繪出三相異步電動機(jī)從基頻向下變頻調(diào)速時的機(jī)械特性。此時電壓應(yīng)如何變化？用公式說明。5.畫出兩相電機(jī)幅相控制時的電路圖并說明電容器的作用。6.繪出驅(qū)動用和伺服系統(tǒng)用兩相異步電動機(jī)在圓形旋轉(zhuǎn)磁場時的典型機(jī)械特性曲線。它們的轉(zhuǎn)子電阻有何不同？驅(qū)動用電機(jī)的曲線中，指出穩(wěn)定區(qū)與不穩(wěn)定區(qū)。7. 兩相繞組匝數(shù)都是，電流分別為。證明合成磁場是圓形旋轉(zhuǎn)磁場。（提示 ）8推導(dǎo)兩相伺服電動機(jī)傳遞函數(shù),并說明其中的參數(shù)與靜態(tài)特性曲線的關(guān)系。三、（8分）1.同步電動機(jī)中“同步”的含義是什么？ 2.永磁同步

20、電動機(jī)中基本電磁轉(zhuǎn)矩的公式是 。 3寫出電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩與電角、直軸磁阻、交軸磁阻的關(guān)系式。4.哪種同步電動機(jī)不加鼠籠繞組就能自行起動并具有較大的起動轉(zhuǎn)矩？四、（10分）1. 推導(dǎo)磁阻式步進(jìn)電動機(jī)小失調(diào)角時的傳遞函數(shù)（輸出是轉(zhuǎn)角）。 2.兩相混合式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖和A相通電的平衡位置見圖。在平衡位置圖上，使轉(zhuǎn)子左轉(zhuǎn)，B相通電時，標(biāo)出定子磁極2的極性，并說明理由。3簡述圖示步進(jìn)電機(jī)功放電路工作過程。若將D2斷開，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？4目前市場上流行的全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)響應(yīng)快，精度高。供貨的兩大部件是（ ）。它的電機(jī)的名稱是（ ），采用（ ）波電流驅(qū)動，傳感器多用( )。這種電機(jī)在應(yīng)用中，可能產(chǎn)生什么問題？五、（20分）1.解釋傳感器的靜態(tài)特性和靜態(tài)誤差。2.旋轉(zhuǎn)變壓器如右圖。完成原邊補(bǔ)償和副邊補(bǔ)償?shù)倪B線。電壓有效值 （ ）感應(yīng)同步器鑒相型信號處理方式中，輸出電壓( )。3.畫出直流測速發(fā)電機(jī)理想輸出電壓與實(shí)際輸出電壓曲線，并在圖中說明誤差產(chǎn)生的原因。4.光電增量碼盤每轉(zhuǎn)產(chǎn)生3000個脈沖，