第1章 机电传动控制的目的和任务 第一章单元测验
1、 单就电动机拖动而言，它的发展在大体上经历了 、 和 三个阶段。
答案: 成组拖动、单电机拖动（和）多电机拖动
2、 控制系统的发展伴随着控制器件的发展而发展，最早出现的机电传动控制系统是20世纪初的 。
答案: 继电器、接触器控制
3、 在机电传动系统中，实现运转功能的是 。
答案: 动力源
4、 在机电传动系统中，实现驱动功能和能量转换功能的是 。
答案: 执行装置
5、 机电传动控制系统中，输出量只受输入量控制的系统称为 。
答案: 开环系统
6、 机电传动控制系统的诸多设计方法中， 又称为机电互补设计方法。
答案: 取代设计法
7、 虽然缺乏精确性和适应性，却是最简单、最经济的一类控制系统，一般使用在对精度要求不高的机械设备中。
答案: 开环系统
8、 所谓单电动机拖动，就是一台生产机械的每一个运动部件分别由—台专门的电动机拖动。
答案: 错误
9、 最早的机电传动控制系统出现在20世纪初。
答案: 正确
10、 所谓顺序控制，就是对机械设备的动作和生产过程按预先规定的逻辑顺序自动进行的一种控制。
答案: 正确
11、 为了实现机电传动控制系统整体最佳的目标，从系统动力学方面来考虑，传动链越短越好。
答案: 正确
12、 大多数传感器是将被测的电信号转换为非电量，用于显示和构成闭环控制系统。
答案: 错误
13、 在现代机电一体化产品中，机电传动系统中控制部分的成本已占总成本的50%。
答案: 正确
14、 目前使用中的CNC机床绝大多数均为全闭环控制系统。
答案: 错误
作业第1章 机电传动控制的目的和任务 第1章课后习题
1、 什么是机电传动控制？机电传动与控制的发展各经历了哪些阶段?
评分规则: 机电传动控制，从广义上讲就是要使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化；具体地讲，就是以电动机为原动机驱动生产机械，将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止及调速，满足各种生产工艺过程的要求，实现生产过程的自动化。因此，机电传动控制，既包含了拖动生产机械的电动机，又包含了控制电动机的一整套控制系统。
机电传动控制主要经历了四个阶段：（1）最早的机电传动控制系统出现在20世纪韧，它仅借助于简单的接触器与继电器等控制电器，实现对控制对象的启动、停车以及有级调速等控制，它的控制速度慢，控制精度差；
（2）30年代出现了电机放大机控制，它使控制系统从断续控制发展到连续控制，连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态，并根据输出且与给定量的偏差对控制对象进行自动调整，它的快速性及控制精度都大大超过了最初的断续控制，并简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了可靠性，使生产效率大力提高；
（3）40年代～50年代出现了磁放大器控制和大功率可控水银整流器控制；可时隔不久，于50年代末期出现了大功率固体可控整流元件——晶闸管，很快晶闸管控制就取代了水银整流器控制，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、控制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重量轻等优点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元；
（4）随着数控技术的发展，计算机的应用特别是微型计算机的出现和应用，又使控制系统发展到一个新阶段——采样控制，它也是一种断续控制，但是和最初的断续控制不同，它的控制间隔(采样周期)比控制对象的变化周期短得多，因此，在客观上完全等效于连续控制，它把晶闸管技术与微电子技术、计算机技术紧密地结合在一起，使晶体管与晶闸管控制具有强大的生命力。
2、 机电传动控制系统有哪五大基本要素?各具有什么功能？
评分规则: 1.机械装置（结构功能）机械是由机械零件组成的、能够传递运动并完成某些有效工作的装置。机械由输入部分、转换部分、传动部分、输出部分及安装固定部分等组成。
2.执行装置（驱动功能和能量转换功能）执行装置包括以电、气压和液压等作为动力源的各种元器件及装置。
3.传感器与检测装置（检测功能）传感器是从被测对象中提取信息的器件，用于检测机电控制系统工作时所要监视和控制的物理量、化学量和生物量。大多数传感器是将被测的非电量转换为电信号，用于显示和构成闭环控制系统。
4.动力源（运转功能）动力或能源是指驱动电动机的“电源”、驱动液压系统的液压源和驱动气压系统的气压源。驱动电动机常用的“电源”包括直流调速器、变频器、交流伺服驱动器及步进电动机驱动器等。液压通常称为液压站，气压通常称为空压站。
5.信息处理与控制装置（控制功能）机电传动控制系统的核心是信息处理与控制。机电传动控制系统的各个部分必须以控制论为指导，由控制器（继电器、可编程控制器、微处理器、单片机、计算机等）实现协调与匹配，使整体处于最优工况，实现相应的功能。
3、 什么叫开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统？
评分规则: 输出量只受输入量控制的系统称为开环控制系统。
输出量同时受输入量和输出量控制，即输出量对系统有控制作用，这种存在反馈回路的系统称为闭环控制系统。
那些以交、直流伺服电动机的角位移作为输出量，用圆光栅作为反馈元件的系统则称为半闭环系统。目前使用中的CNC机床绝大多数均为半闭环控制系统。
4、 机电一体化传动系统的设计方法有哪些？各有什么特点？
评分规则: 1.模块化设计方法机电传动控制系统由相互制约的五大要素的功能部件组成，也可以设计成由若干功能子系统组成，而每个功能部件或功能子系统又包含若干组成要素。这些功能部件或功能子系统经过标准化、通用化和系列化，就成为功能模块。
2.柔性化设计方法将机电一体化产品或系统中完成某一功能的检测传感元件、执行元件和控制器作成机电一体化的功能模块，如果控制器具有可编程的特点，则该模块就成为柔性模块。
3.取代设计方法取代设计又称为机电互补设计方法。该方法的主要特点是利用通用或专用电子器件取代传统机械产品中的复杂机械部件，以便简化结构，获得更好的功能和特性。
4.融合设计方法融合设计方法是把机电一体化产品的某些功能部件或子系统设计成该产品所专用的。用这种方法可以使该产品各要素和参数之间的匹配问题考虑得更充分、更合理、更经济、更能体现机电一体化的优越性。融合法还可以简化接口，使彼此融为一体。
5.系统整体优化设计方法系统整体设计法是以优化的工艺为主线，以控制理论为指导，以计算机应用为手段，以系统整体最佳为目标的一种综合设计方法。
第2章 机电传动控制的动力学基础 第2章测验
1、 同一转轴上负载转矩和转速之间的函数关系，称为生产机械的 特性 。
答案: 机械
2、 依据负载转矩与运动方向的关系，可以将恒转矩型的负载转矩分为 转矩和位能转矩 。
答案: 反抗或摩擦
3、 位能转矩与摩擦转拒不问，它是由物体的 和弹性体的压缩、拉仲与扭转等作用所产生的负载转矩。
答案: 重力
4、 机电传动系统的稳定运行包含两重含义：一是系统应能以一定速度匀速运转，二是系统受某种外部干扰作用(如电压波动、负载转矩波动等)而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的 。
答案: 运行速度
5、 TM-TL=J·dω/dt，这是 机电传动系统的运动方程式。
答案: 单轴
6、 电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负裁转矩(即静态转矩)和动态转矩之和所平衡。
答案: 正确
7、 虽然不同类型的生产机械在运动中受阻力的性质不同，其机械特性曲线的形状大致相同。
答案: 错误
答案: 正确
9、 卷扬帆起双重物时重力所严生的负载转矩就是反抗转矩。
答案: 错误
10、 机械特性曲线存在交点只是保证系统稳定运行的必要条件，还不是充分条件。
答案: 正确
作业第2章 机电传动控制的动力学基础 第二章作业
1、 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。
评分规则: 拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。
静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。
动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。
2、 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。
评分规则: 
TM-TL>0说明系统处于加速；
TM-TL<0 说明系统处于减速；
TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态
3、 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？
评分规则: 1、恒转矩型机械特性；
2、离心式通风机型机械特性；
3、直线型机械特性；
4、恒功率型机械特性。
第3章 机电传动系统的驱动电动机 第3章单元测试
小提示:本节包含奇怪的同名章节内容
1、 直流电动机是将 转换成机械能的电机。
答案: 直流电能
2、 在直流电动机中，定子又称为 。
答案: 磁极
3、 在直流电动机中，转子又称为 。
答案: 电枢
4、 定子包含极芯和 等。
答案: 极掌
5、 在三相交流异步电动机中，旋转磁场的转速又称为
答案: 同步转速
6、 国内异步电动机的频率为 。
答案: 50Hz
7、 三相交流异步电动机的旋转方向与电源 一致。
答案: 相序
8、 三相交流异步电动机按结构形式分 两种。
答案: 笼型和绕线型
9、 单相异步电动机是由 电源供电。
答案: 单相
10、 三相交流异步电动机常用的接法有 两种。
答案: Y联结和△联结
11、 直流电动机分类 。
答案: 他励直流电动机;
并励直流电动机;
串励直流电动机;
复励直流电动机
12、 直流电动机的工作特性 。
答案: 效率特性;
转速特性;
转矩特性
13、 直流电动机调速 。
答案: 改变磁通;
改变电枢电压;
电枢串联电阻
14、 三相交流异步电动机的常见防护形式： 。
答案: 防护式;
开启式;
防爆式;
封闭式
15、 直流电动机的制动方法 。
答案: 能耗制动;
发电反馈制动;
反接制动
16、 直流电动机中包含换向器。
答案: 正确
17、 所有的电力设备都是由直流电动机带动的。
答案: 错误
18、 直流电动机的结构简单，维护方便，但它的调速性能差，起动转矩较小。
答案: 错误
19、 直流电动机中，磁极一般用硅钢片叠装而成。
答案: 正确
20、 三相交流异步电动机的工作方式有继续周期工作制。
答案: 错误
21、 转差率是指电动机中定子产生的磁场与转子产生的磁场的频率之差。
答案: 错误
22、 转差率是指异步电动机的转速差与旋转磁场转速的比率。
答案: 正确
23、 转差率是指转子的转速与额定转速之差。
答案: 错误
24、 所有的电力设备都是由交流电动机带动的。
答案: 错误
25、 直流电动机是将 转换成机械能的电机。
答案: 直流电能
26、 在直流电动机中，定子又称为 。
答案: 磁极
27、 在三相交流异步电动机中，旋转磁场的转速又称为 。
答案: 同步转速
28、 三相交流异步电动机常用的接法有 两种。
答案: 三角形接法和星形接法
29、 直流电动机的分类有： 。
答案: 他励直流电动机;
并励直流电动机;
串励直流电动机;
复励直流电动机
30、 直流电动机的工作特性有： 。
答案: 效率特性;
转速特性;
转矩特性
31、 直流电动机调速途径有； 。
答案: 改变磁通;
改变电枢电压;
电枢串联电阻
32、 三相交流异步电动机的常见防护形式： 。
答案: 防护式;
开启式;
封闭式;
防爆式
33、 直流电动机的制动方法有： 。
答案: 能耗制动;
发电反馈制动;
反接制动
第3章 机电传动系统的驱动电动机 第3章单元测试01
1、 直流电动机是将 转换成机械能的电机。
答案: 直流电能
2、 在直流电动机中，定子又称为 。
答案: 磁极
3、 在三相交流异步电动机中，旋转磁场的转速又称为 。
答案: 同步转速
4、 国内异步电动机的频率为 。
答案: 50Hz
5、 三相交流异步电动机的旋转方向与电源 一致。
答案: 相序
6、 三相交流异步电动机按结构形式分 两种。
答案: 笼型和绕线型
7、 单相异步电动机是由 电源供电。
答案: 单相
8、 三相交流异步电动机常用的接法有 两种。
答案: 三角形接法和星形接法
9、 直流电动机的分类有： 。
答案: 他励直流电动机;
并励直流电动机;
串励直流电动机;
复励直流电动机
10、 直流电动机的工作特性有： 。
答案: 效率特性;
转速特性;
转矩特性
11、 直流电动机调速途径有； 。
答案: 改变磁通;
改变电枢电压;
电枢串联电阻
12、 三相交流异步电动机的常见防护形式： 。
答案: 防护式;
开启式;
封闭式;
防爆式
13、 直流电动机的制动方法有： 。
答案: 能耗制动;
发电反馈制动;
反接制动
14、 直流电动机中包含换向器。
答案: 正确
15、 所有的电力设备都是由直流电动机带动的。
答案: 错误
16、 直流电动机的结构简单，维护方便，但它的调速性能差，起动转矩较小。
答案: 错误
17、 直流电动机中，磁极一般用硅钢片叠装而成。
答案: 正确
18、 三相交流异步电动机的工作方式有继续周期工作制。
答案: 错误
19、 转差率是指电动机中定子产生的磁场与转子产生的磁场的频率之差。
答案: 错误
20、 转差率是指异步电动机的转速差与旋转磁场转速的比率。
答案: 正确
21、 转差率是指转子的转速与额定转速之差。
答案: 错误
22、 所有的电力设备都是由交流电动机带动的。
答案: 错误
作业第3章 机电传动系统的驱动电动机 第3章课后作业
1、 直流电动机是如何运转起来的？
评分规则: 电枢由原动机驱动在磁场中旋转，电枢线圈的两根有效边便切割磁力线，感应出电动势。线圈随电枢铁心在转动时，每一有效边中的电动势是交变的，即在N极下是一个方向，当它转到S极下是另一个方向。但由于电刷A总是同与N极下的一边相连的换向片接触，而电刷B总是同与S极下的一边相连的换向片接触，因此在电刷上就出现一个极性不变的电动势或电压。
在电刷AB之间加上直流电压U，电枢线圈中的电流流向为：N极下的有效边中的电流总是一个方向，而S极下的有效边中的电流总是另一个方向。这样两个有效边中受到的电磁力的方向一致，电枢开始转动。通过换向器可以实现线圈的有效边从一个磁极（如N极）转到另一个磁极下（如S极）时，电流的方向同时发生改变，从而电磁力或电磁转距的方向不发生改变。电磁转距是驱动转距，其大小也为：T=KTΦIa。电动机的电磁转距T必须与机械负载转距T1及空载损耗转距T0相平衡。即T=T1+ T0。
2、 三相异步电动机起动时，如果电源一相断线，这时电动机能否起动?如绕组一相断线，这时电动机能否起动，Y联结和△联结情况是否一样，如果运行中电源或绕组一相断线，能否继续旋转，有何不良后果?
评分规则: 电源一相断线，电动机无论是Y 接线或△接线，均成为单相运行，就相当于一台单相异步电动机，它产生脉动磁动势，而脉动磁动势可分解成大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁动势，由于起动初瞬，转子是静止的，两个旋转磁动势以相同的速率截切转子绕组，产生相应的感应电动势、电流和电磁转矩，显然两个转矩大小相等、方向相反，其合成总转矩为零，故无起动转矩，电动机不能起动。
如果绕组一相断线，对Y 接电动机仍为单相运行，故也不能起动。而△接线电动机却成为两面相运行，它产生旋转磁动势，旋转磁动势有起动转矩，故能起动。
如果运行中电源或绕组一相断线，即使成单相运行，电动机仍能按原方向旋转（只要此时的电磁转矩仍大于负载转矩），转子总转矩减小，若它仍大于负载转矩，则转子就沿原方向旋转。 上述各种情况， 对电机都不利，若成单相运行，无法起动，呈堵转状态，电流急剧增大而会烧坏绕组。若运行中缺相，电机虽能继续旋转（若此时电磁转矩仍大于负载转矩），由于反向电磁转矩作用的结果，使总转矩减小（出力减小），若负载转矩不变，电机就处于过载状态，绕组过热，时间长同样会烧毁绕组。
3、 反应式步进电机的步距角如何计算?
评分规则: 步进电机的步距角θse可通过下式计算：
式中，m为步进电机的相数，对于三相步进电机m=3；C为通电状态系数，对于单拍或双拍方式工作时C=1，单双拍混合方式工作时C=2；Zr步进电机转子的齿数。
4、 简述三相异步电动机的主要结构及其工作原理。
评分规则: 异步电机结构主要包括定子和转子两部分。其中定子包括机座、定子铁心和定子绕组。转子包括转子铁心和转子绕组。
原理：定子绕组通三相交流电后，产生同步旋转磁场，切割转子绕组并在转子绕组内感应出转子电流，该电流与磁场相互作用，产生电磁转矩，带动转子旋转。只有转子转速与磁场转速不一致时，才能产生转矩，转子才能转动。
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机电传动控制机电系统设计与微机控制