《运动控制系统》吴贵文(习题参考答案).doc

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1、《运动控制系统》习题参考答案1-1简述运动控制系统的类型及其优缺点。答：运动控制系统主要有三种类型：液压传动系统、气压传动系统和电气传动系统，它们各自优缺点如下：液压传动具有如下优点：1）能方便地实现无级调速，调速范围大。2）运动传递平稳、均匀。3）易于获得很大的力和力矩。4）单位功率的体积小，重量轻，结构紧凑，反映灵敏。5）易于实现自动化。6）易于实现过载保护，工作可靠。7）自动润滑，元件寿命长。8）液压元件易于实现通用化、标准化、系列化、便于设计制造和推广使用。但也有一系列缺点：1）由于液压传动的工作介质是液压油，

2、所以无法避免会有泄漏，效率降低，污染环境。2）温度对液压系统的工作性能影响较大。3）传动效率低。4）空气的混入会引起工作不良。5）为了防止泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件的制造精度要求高，使成本增加。6）液压设备故障原因不易查找。气压传动的优点是：1）气动装置结构简单、轻便，安装维护简单；压力等级低，故使用安全。2）工作介质是空气，取之不尽、用之不竭，又不花钱。排气处理简单，不污染环境，成本低。3）输出力及工作速度的调节非常容易，气缸工作速度快。4）可靠性高，使用寿命长。5）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集

3、中供气；可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应；可实现缓冲，对冲击负载和过负载有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有自保护能力。6）全气动控制具有防火、防爆、耐潮的能力。与液压方式比较，气动方式可在高温场合使用。7）由于空气流动压力损失小，压缩空气可集中供气，较远距离输送。气压传动的缺点是：1）由于空气具有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化影响。2）气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例比较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。3）虽然在许多应用场合气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。电气传动

4、系统具有控制方便、体积紧凑、噪声小、节能、容易实现自动化、智能化、网络化等优点，不过其控制线路复杂，对软硬件要求较高，维修较困难。1-2常用的液压元件有哪些？答：液压元件主要有液压泵、液压马达、液压缸、方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀及油箱、滤油器、油管、密封装置等辅助元件。1-3常用的气动元件有哪些？答：气动元件主要有空气压缩机、冷却器、储气罐、压力阀、流量阀、方向阀、气缸、气马达、过滤器、干燥器、油雾器、消声器、分水滤油器以及各种管路附件等。1-4试写出旋转运动的动力学方程式。解：旋转运动的动力学方程为（忽略阻尼

5、转矩和扭转弹性转矩）或写成2-1简述直流调速方法。答：直流电动机的调速方法有三种：改变电枢回路电阻调速-串电阻调速、调节电枢电压调速-降压调速以及改变励磁磁通调速-弱磁调速。2-2调速性能指标有哪些？答：稳态性能指标包括调速范围和静差率，动态性能指标包括上升时间、超调量、峰值时间、调节时间、动态降落、恢复时间。2-3调速范围与额定速降和最小静差率有什么关系？为什么必须同时讨论才有意义？答：三者的关系式为对于同一个调速系统，值一定，所以如果对静差率要求越严，即要求值越小时，系统允许的调速范围也越小。如果要求调速范围大，s

6、就会较大。所以讨论性能时这三个量要同时考虑。2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比晶闸管整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM变换器开关频率高，时间常数小，系统响应快。另外一般的PWM变换器具有制动作用，组成的调速系统可以在几个象限运行，在正反转、减速和停车时具有较好的动态性能。2-5在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？答：负载增加，电枢电流相应增大，在电枢回路电阻上的压降也增大，电枢两端电压就会降低，所以转速会下降，这也可以从机械特性上明显看出来。2-6在直流PWM变换

7、器-电动机系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：对于不可逆直流PWM变换器-电动机系统，电动机停止不动时，电枢两端电压为零，电流也为零。但对于双极性可逆直流PWM变换器-电动机系统，电动机停止不动时，电枢电压和电流都是正负对称的交变信号，其平均值为零。2-7步进电动机有哪些控制方式？答：步进电动机有单三拍控制、双三拍控制和六拍控制等3种控制方式。2-8步进电动机驱动器应满足哪些要求？答：步进电动机驱动器的各部分负责相应的任务，各自应满足以下要求。环形脉冲分配器要根据步进电动机

8、的工作方式把脉冲送给各相绕组；细分电路的细分倍数可以选择以符合精确的步距角要求；功率放大驱动电路应提供与步进电动机类型规格及负载相匹配的定子电流，能输出足够的功率和转矩；具有限流、限压、过热等保护功能；足够高的脉冲响应频率；电动机运行平稳；具备脱机控制功能；较广的电源适应能力。2-9某调速系统，在额定负载下，最高转速为，最低转速为