电机驱动与运动控制——期末重点问题集合

问题1

• 梯形曲线和S形曲线各自的特点和区别，比较梯形和S形曲线位置、速度、加速度、加加速度的区别。

	梯形曲线	S形曲线
位置曲线
速度曲线	3个不同的区间，分别为斜率为正、零、负的直线	7个不同的区间，其中4段用二次方程表达（二次曲线），剩余3段是斜率为正、零、负的直线
加速度曲线	不连续	连续变化
加加速度曲线	冲击无穷大	冲击有限

问题2

• 总惯量的计算包含哪几个部分？

电机惯量$J_m$、直接加在电机轴上的总外加惯量$J_{om}$、折算到电机轴上的总惯量$J_{ref}$。

• 哪几个部分需要进行折算？

在齿轮箱的输出侧（2号轴）总惯量需要折算到齿轮箱的输入侧（1号轴）

• 为什么需要折算？

齿轮箱比的存在使2号轴的转速和电机的转速不同

问题3

• 指出每个部分的名称。
• 每个部分的功能。

• 主磁极的励磁绕组：绝大部分直流电机都是由励磁绕组通以直流电建立主磁场；
  - 电枢铁心：在两个主磁极内表面之间，由硅钢片叠成的圆柱体；（降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗）
  - 换向片：电枢铁芯表面的槽内，嵌入的每个线圈的首末端，分别连接到两片相邻且相互绝缘的圆弧形铜片（即换向片上）。
  - 换向器：换向片构成的整体。
  - 电枢绕组：与一个线圈的末端相连的换向片同时与下一个线圈的首端连接；各线圈通过换向片连接起来构成电枢绕组。
  - 电刷：与换向器滑动接触的电刷将电枢绕组和外电路接通；实现直流电机与外部电路之间的能量传递。
  - 气隙：电枢铁芯与磁极之间的间隙

• 电枢铁芯有和没有的区别。

问题4

• 分析这几个点的稳定性。

问题5

• PWM接一个电动机后调速（开环）的原理。

改变控制电压 $U_c$ 即可改变占空比 $\rho$，从而改变直流电动机的电枢平均电压 $U_d$ ，实现直流电动机的调压调速。

问题6

• 这张图是什么意思？有哪几个部件？每个部件对应闭环调速系统中的哪几个部分？

转速负反馈的直流调速系统。

• 被调量是转速 $n$；
• 给定量是转速给定电压 $U_n^{\ast }$；
• 在电动机轴上安装测速发电机用以得到与被测转速成正比的反馈电压 $U_n$；
• $U_n^{\ast }$与$U_n$相比较后，得到转速偏差电压 $\Delta U_n$；
• 经过比例放大器 A，产生电力电子变换器 UPE（UPE 是相控整流器或之前所述的 PWM 变换器）所需的控制电压 $U_c$。
  

问题7

• 数字控制和连续控制主要加了哪几个部分，作用是什么？

• ZOH零阶保持器：采样信号转化为连续信号；
• A/D转换器：模拟信号转化为数字信号；
• 采样开关：系统只在采样时刻输入给定信号和反馈信号，并更新控制器输出。

问题8

• 这个电机的工作方式是：

双四拍

问题9

• 这两个问题本质上答案是（即这两张图答案是）？

• 闭合磁路导致能量的传递。

• 黄颜色图有几条磁路？

• 两条。

问题10

• 比较这两种类型的电机。
  

• 它们的定子是相同的？

是，旋转磁场的产生是相同的。

问题11

• 详细说一下异步电动机的工作原理，就是为什么这个转子能转？
  • 定子产生旋转磁场；
  • 鼠笼式转子的转速总是低于外部旋转磁场的转速，发生相对运动，磁力线切割转子导条，进而在导条中产生感应电动势及感应电流；
  • 感应电流受到磁力线切割产生电磁转矩；
  • 转子受力后旋转。
• 鼠笼式导条问什么会有电流？
• 什么会受到力或力矩？

• 感应电流受到磁力线切割产生电磁转矩

问题12

• 圆弧坐标系是怎么建立的？
• 正方向是：逆时针；
• 原点是：O点；
• X点对应的横坐标：$-90^{\circ }$
• A点对应的横坐标：$-90^{\circ }$

问题13

• 这张图什么意思？

• 对矩形磁动势进行谐波分析。
  

• 这张图的矩形波为什么不是右下角这样的形状？磁位降在哪产生？

• 单相绕组流过直流电流时定子内圆的各点磁动势波形。

• 有几个等磁位面？

3个

问题14

• 这张图是什么意思？

单相绕组流过交流电时的建立的脉振磁场。
在任意瞬间，定子内圆的气隙磁动势与气隙磁通密度在空间中仍是矩形波，矩形波的高度和正负号随电流大小、方向的变化而变化。