控制元件习题

第五章习题

一、填空题

1. 液压控制阀是液压系统的________元件，根据用途和工作特点不同，控制阀可分为三类：________控制阀，________控制阀，________控制阀。

2. 根据改变阀芯位置的操纵方式不同，换向阀可分为________、________、

________、________和________等。

3. 压力控制阀的共同特点是：利用________和________平衡的原理进行工作。

4. 溢流阀安装在液压系统的泵出口处，其主要作用是________和________。

5. 在液压传动系统中，要降低整个系统的工作压力，采用________阀；而降低局部系统的压力，采用________阀。

6. 流量阀是利用改变它的通流________来控制系统工作流量，从而控制执行元件的运动________，在使用定量泵的液压系统中，为使流量阀能起节流作用，必须与________阀联合使用。

二、判断题

1. 单向阀的作用要变换液流流动方向，接通或关闭油路。 ( )

2. 调节溢流阀中弹簧压力Fn，即可调节系统压力的大小。 ( )

3. 先导式溢流阀只适用于低压系统。 ( )

4. 若把溢流阀当作安全阀使用，系统正常工作时，该阀处于常闭状态。 ( )

三、选择题

1. 为了实现液压缸的差动连接，采用电磁换向阀的中位滑阀必须是________；要实现泵卸荷，可采用三位换向阀的________型中位滑阀机能。

A. O 型

B. P型

C. M型

D. Y型

2. 调速阀工作原理上最大的特点是________。

A. 调速阀进口和出口油液的压差Δp 保持不变

B. 调速阀内节流阀进口和出口油液的压差Δp 保持不变

C. 调速阀调节流量不方便。

3. 当控制压力高于预调压力时，减压阀主阀口的节流缝隙δ________。

A. 开大

B. 关小

C. 保持常值

四、问答题

1. 试比较普通单向阀和液控单向阀的区别。

2. 画出以下各种名称方向阀的图形符号：

二位四通电磁换向阀三位四通电液动换向阀(O型机能)

二位二通液动阀二位三通行机动向阀液控单向阀

3. 比较直动式溢流阀、减压阀、顺序阀的异同：

4. 节流阀可以反接而调速阀不能反接，这是为什么？

5. 先导式减压阀与先导式溢流阀有何异同？

五、分析题

1. 试分析图5.1 所示回路之压力表A 在系统工作时能显示出哪些读数(压力)？

2. 一夹紧回路，如图5.2 所示，若溢流阀的调定压力为5MPa，减压阀的调定压力为2.5MPa，试分析活塞快速运动时和夹紧工件后，A、B 两点的压力各为多少？

3. 图 5.3(a)、(b)所示分别为两个不同调定压力的减压阀串联、并联情况，阀1 调定压力小于阀2，试分析出口压力决定于哪一个减压阀？为什么？

4. 如图

5.4(a)、(b)所示，节流阀串联在液压泵和执行元件之间，调节节流阀的通流面积，能否改变执行元件的运动速度？简述理由。

图 5.1 分析题1 图图 5.2 分析题2 图

图 5.3 分析题3 图图5.4 分析题4

自动控制元件及线路课后答案

自动控制元件部分课后题答案 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。b ：由T em =T 0+T 2=CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决 定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0+T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea=Ua-IaRa=110-0.4×50=90V Ea=CeΦn,Ce=0.105Cm CmΦ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0+T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa-T 0=0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0+T 2可见T 2↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓Ea=Ua-IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=CeΦn 知Ea↑知n↑ 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。Ea =Ua IaRa Ia=300050=0.0167A Ea=50Ea =50+3000 50×180=53空载Uo =Ea =53第三章步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 答:5相单5拍A→B→C→D→E→A Θb ==?=48 5360NZr 360 1.5°T emA =-T jmax sin(Θe )T emB =-T jmax sin(Θe -52π)T emC =-T jmax sin(Θe -5 4π)

自动控制元件(第四版)习题答案资料

自动控制元件(第四版) 习题答案

部分习题答案，仅供参考！ 直流测速发电机 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S 极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、 B电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S 极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab 处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相

反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? 答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL∝n2。同样可以证明ea∝n2。因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答;直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当?=常数时）

自动控制元件及线路试题及答案

自动控制元件 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ， ),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 减小涡流损耗 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 钕铁硼 e t K K 、大，电枢扁平状。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r 1'2上的热损耗表示什么？

2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 3．磁场) F- =ω表示什么磁场？为什么？ A sin(x t 4.绘出圆形旋转磁场时异 步电动机的两条典型机械 特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数) s s GΩ =,并说明其中的参数与静态特性曲线 ( U /) (s ( ) 的关系。

6．绘出三相异步电动机 从基频向下变频调速时 的机械特性。 7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说 明。 8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min，电源频率50 Hz。这是几极电机？ 为什么？ 三、（7分） 1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。 2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。 3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能 自行起动并具有较大的起动转矩？ （） 绘出它的机械特性曲线。

辅机练习题1

一、单项选择题（30分，每小题1分） 1.△ha、△hr、△hc分别代表有效、必需和临界汽蚀余量，为了泵能避免发生汽蚀要 求。 A.△ha≥△hc B.△ha≥△hr C.△ha≥110%△hc（两者差值不小于0.5m） D. △ha≥110%△hr（两者差值不小于0.5m） 2.叶片泵叶片间夹角θ、封油区圆心角ε和定子圆弧段圆心角β之间的大小关系 是。 A.β≥ε≥θB．θ≥ε≥β C．ε≥β≥θD．β≥θ≥ε 3. 泵的配套功率是指______。 A.原动机的额定输出功率 B. 泵传给液体的功率 C. 泵轴所接受的功率 D. 泵实际排出的液体在单位时间内所增加的能量 4. 不属于回转式容积式泵的是： A. 水环泵 B. 齿轮泵 C. 螺杆泵 D.旋涡泵 5. 小型往复水泵常用夹布胶木作活塞环，它在安装前必须用______。 A. 冷水浸泡 B.热水浸泡 C. 滑油浸泡 D. 砂纸打磨 6. 必须设卸荷槽解决困油现象的是______齿轮泵。 A.正 B. 斜 C. 人字形 D. 所有 7. 螺杆泵调节流量通常采用______调节。 A. 节流 B. 回流 C. 变速 D. 容积 8. 离心泵在额定工况效率最高是因为该工况______损失最小。 A. 漏泄 B. 机械摩擦 C. 泵内液体摩擦 D.液体进出叶轮撞击 9. 靠水环泵引水的离心泵的最佳运行方式是______。 A. 水环泵由离心泵附带连续工作 B. 引水成动后让水环泵封闭运转 C. 引水成动后让水环泵小流量运转 D. 引水成动后让水环泵脱离工作 10. 开式旋涡泵采用向心开流道代替闭式流道最主要是为了______。 A. 提高效率 B. 提高自吸能力 C. 降低必需汽蚀余量 D. 提高流量 11. 喷射泵的喉嘴距是指喷嘴出口至________截面的距离。 A. 混合室进口 B. 混合室出口 C. 混合室圆柱段开始处 D. 引射的圆锥流束与混合室相交处 12. 关于级差式活塞空压机的以下说法中错的是______。 A. 一般是无十字头式 B. 活塞分上大下小二段，都设有密封环和刮油环 C. 曲轴通常配有飞轮 D. 每级都必须设安全阀 13. 空压机最后级排气冷却主要是为了______。 A. 防止着火 B. 减小排气比容 C. 提高排气量 D. 节省功率 14. 调速阀的图形符号（GB786.1-93）是______。 A. B. C.

自动控制元件及线路试题及答案

自动控制元件 一．（20分） 1. 1台永磁直流力矩电机，反电势系数),rad/s V/( 2=e K 摩擦转矩m N 2.0?=f T ，转动惯量3104-?=J kg ?m 2，电感02.0=a L H 。连续堵转时电流A 51=I ，电压V 201=U 。 （1）求机电时间常数m τ，电磁时间常数e τ，连续堵转的电磁转矩1T 。 答案：33e 1410s 510s 10N m m T ττ--=?=?=?，， （2）电枢电压2U =25V ，求起动时的输出转矩20T 和此电压对应的空载转速20ω。 答案：202012.3N m 12.3rad/s T ω=?=， （3）电机转速rad/s 103=ω，电磁转矩m N 23?=T 时，求电枢电压3U 和输出 转矩30T 。 答案：33024V 1.8N m U T ==?， （4）写出该电机的传递函数)(/)(s U s a Ω。 答案： （4） 2()0.50.5()(0.041)(0.0051)0.000020.041 a s U s s s s s Ω=≈++++ 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 答案： 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 答案：

4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ . 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 5.减小涡流损耗。 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 6.钕铁硼。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 7.e t K K 、大，电枢扁平状。 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r -1' 2上的热损耗表示什么？ 答案.电机一相绕组产生的机械功率。 2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 答案.两相电流相位差：090θ<< 两相电压相位差90o，幅值不等。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 4.绘出圆形旋转磁场时异步电 动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数)(/)()(s U s s G Ω=,并说明其 中的参数与静态特性曲线的关系。 答案： d (,)d T J U T t ωωω==?，

自动控制元件(第四版)习题答案

部分习题答案，仅供参考！ 直流测速发电机 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。 2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和 A、B电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值?

答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL∝n2。同样可以证明ea ∝n2。因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答;直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当?=常数时） 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变；加上励磁电流If不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 3. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样? 答：当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压

自动控制元件部分课后题答案

自动控制元件 部分课后题答案 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小 决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流 I a 也不变 b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm Cm Φ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0 +T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa -T 0 =0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓

北航自动控制元件复习提纲

自控元件复习提纲 一、关于考试（从学长处获得信息，仅供大家参考）： 1、简答：eg：1）、为什么空载实验可以测r m ，x m？ 2）、变压器中是否必须有无功功率？ 2、论述：eg：1）、变压器工作原理。 2）、电机基本特点。 论述时必要时要作图说明。如要论述两相伺服电机为何有无自转特性时应该作出单相工作时两相伺服电机的机械特性曲线来说明。 3、计算：两个计算，一个直流，一个交流。 二、各章重点内容概述（参考往届笔记）： 第1章直流磁路及其计算 重点章节：1-1，1-2，1-3 磁路总是闭合的；磁路计算的正反两类任务；等效磁路的画法第2章直流电磁铁及其典型应用 重点章节：2-1，2-2，另外第三节中的继电器的主要技术指标大家也要注意第3章直流电机的一般问题 重点章节：3-1，3-2，3-4，3-5，3-6 发电机、电动机的识别，电角的概念，电枢反应的概念，直流电机的电枢电动 势和电磁转矩的计算方法，直流电机的电势平衡关系、转矩平衡关系、功率平 衡关系，电枢绕组的具体原理如果不明白大家不必深究，只要知道概念就可以， 这里不是重点。 PS：本章是比较重要的一章，计算题可能出在这一章。 第4章直流测速发电机和直流伺服电动机 重点章节：4-1，4-2 第三节要掌握直流力矩电动机的特点，知道其应用场合以 及为什么要用在这些场合。 准确理解直流伺服电动机的工作原理、四种工作状态，准确掌握直流测速发电 机和直流伺服电动机的工作原理及特性（输入、输出等） 第5章变压器 重点章节：5-2，5-3，5-4，5-5，5-6 空载电压平衡式和等效电路及相量图，负载运行的电压平衡式和磁动势平衡式 及相量图和等效电路P101的图5-12大家仔细看。参数、额定数据和特性。磁 场问题转化到电路问题。 第6章异步电动机 重点章节：6-1，6-3，6-4，6-5 转差率S，功率传递，相电动势，第三节可能考计算，注意一下习题中的最后 两道计算题6.12，6.15 另外，第六章和第五章联系很紧密，大家可以结合起来复习效果更好。 第7章两相电机 重点章节：7-1，7-2 分解磁场，无自转的分析，稳定运行范围大，第一节的第（四）部分其它大家 可以不用管。异步测速发电机的输出电压的特点，原理，频率与转速无关，只 与电源有关。 第8章同步电动机

自动控制元件离线作业-答案

浙江大学远程教育学院 《自动控制元件》课程作业 姓名： 陈阳阳 学 号： 712030202013 年级： 12秋电气工程及其自动化 学习中心： 合肥学习中心 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：1. 由T em =C m ΦI a 可知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 2. 由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：1. 电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩不变; 由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变; 2. KeKt RaTem Ke Ua n -=可见U a 升高使得理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm 所以Cm Φ=90/0.105/3600= 0.238; T em =T 0 +T 2=CmΦIa , 所以T 2=CmΦIa -T 0 =0.4*0.238 – 15*10-3=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓; 由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓;

自动控制元件设计与实践

自动控制元件设计与实践 Prepared on 24 November 2020

《自动控制元件设计与实践》题目库题目1. 波形信号发生器 设计要求： 1.利用运算放大器UA741CD设计方波和三角波发生电路。 2.使用Multisim 仿真并焊接实物电路图 3.并测试实际电路的放大位倍数。 设计方案： 图1 波形信号发生器Multisim仿真图 图波形信号发生器仿真结果图 器件清单： 题目2. 可控单音频发声电路 设计要求： 利用555定时器设计并实现一个标准的单音发声电路，了解声音的产生过程。并在multisim上进行仿真。 设计方案： 图2 可控单音频发声电路Multisim仿真图

器件清单： 题目3. 电压-频率转换电路 设计要求： 1.掌握电压-频率转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.以上电路的实现所使用的放大器原件主要基于UA741CD。 4.设计完成在Multisim上进行仿真，并测试实际电路与仿真电路的误差。 5.从原理上分析该误差产生的原因，并简控讨减小误差和优化设计的思路和方法。 电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制震荡电路。可以认为电压-频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。 设计方案： 图3 电压频率转换电路Multisim仿真图 图仿真波形图 器件清单： 题目4. 电流-电压转换电路 设计要求： 1.掌握电流-电压转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。

3.电路可输入几毫安至几十毫安的电流，经过比例放大器和加法器后可输出±10V的电 压信号。 4.分析设计小电流信息号源产生电路，并用于该实验。 5.电路实现所用放大器基于UA741CD。设计思路用Multisim进行仿真。仿真通过后方接 入实际电路。 6.从原理上简要分析仿真结果我与实际电路结果误差产生的原因。并至少提出一种可以 优化设计的方安。 设计方案： 图4 电流电压转换电路Multisim仿真图 器件清单： 题目5. 555定时器单稳态触发器电路 设计要求： 用555定时器构成一个单稳态触发器，该触发器具有一个稳态电路和一个暂稳态电路。一般情况下，电路处于稳态，外加触发脉冲可以使电路翻转到暂稳态，在暂稳态停留一段时间后自动返回稳态。 1.使用Multism对设计思路进行仿真。 2.仿真通过后在面包板上搭建实际电路。并测试实际电路与仿真结果的差异。 3.对该差异进行原理上的探讨和分析。并至少提出一种可以优化设的方案。 设计方案： 图5 555定时器单稳态触发器Multisim仿真图 器件清单：

自动控制元件

题型介绍： 一、填空题每题20分（每小题2分） 例.1. 电磁铁广泛应用于各种自动控制装置和系统中，对被控对象起到通和断、保护、和以能量传递等作用。 例2．变压器按照用途可以分为：有源变压器、变压器，变压器，还有参数变压器及其它特殊变压器。 例3．根据被控制的对象不同，由伺服电动机组成的伺服系统分为、速度 和（或力）三种基本控制方式。 二、选择题每题10分（每小题1分，在正确处划：√） 例1. 控制电机的功率一般在几百W以下,外形尺寸也较小,机壳外径不大于( )mm. a. 130 b. 140 c. 150 d. 160 例2．一台电动机的电势常数与转矩常数之间存在一定的关系C=( )G T E a. 0.10 b. 0.105 c. 0.115 d. 0.125 例3．无刷电动机能够实现自动操作，定时，定温，自然调节，且具有十分宽的调速范围（）r/min 可实现无极调速，高效率等多种功能。 a. 20~1000 b. 20~5000 c. 20~8000 d. 20~10000 三、判断题每题10分（每小题1分；正确：√，错误：×） 1. 电磁铁无论其结构形式有何不同，其吸力特性是一样的。( ) 2．经分析可以得出结论：发电机中的电枢电势方向与电流方向相同，电动机的电枢电势方向与电流方向相反。（） 3. 直流测速发电机和直流伺服电动机都是他励式的或永磁电机。( ) 4．单相变压器主要由铁心和绕组两大部分组成。( ) 5．旋转变压器和自整角机一样都可以单独使用或组合使用。( ) 四、问答题20分（每题2分） 1.试述直流电机的各主要部件，并说明其作用。 2.两相伺服电动机在结构方面的突出特点是什么？它的运行靠什么来控制的？其控制方式有哪几种？ 3.何谓直流测速发电机的输出斜率？它和什么因素有关？ 五、计算题40分（每题10分；计算中遇到小数时四舍五入取整数）

03年05年自动控制元件本科期末试题

哈工大2003 年春季学期 自动控制元件及线路试题 一、多项选择：以下各题有一个或多个正确答案，请选择正确答案标号填于题后答案中。（20 分） 1. 电机和变压器中铁芯采用硅钢片迭压而成是为了（） A ?减小磁滞损耗 B.增加导磁率 C.减小涡流损耗 D.增加耦合系数 答案（） 2. 通常直流电机定子包括 A. 电刷 B.换向器 B.电枢绕组D.激磁绕组 答案（） 3. 直流电机和感应式异步电机的转子铁芯采用（） A.硬磁材料 B.顺磁材料 C.抗磁材料 D.软磁材料 答案（） 4. 一磁阻式步进电机正常运行时每步步距误差可达0.2 度，若该电机正常运转100 步， 总的转角误差是（选出最明确的答案） 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. 直流电机换向火花随以下情况增大 A.电枢电流增大 B.电机转速增大 C.电机负载转矩增大 D.电枢电压提高 E. 换向器表面变粗糙答案（） 6. 一电源变压器原边空载电流随以下情况增大 A.变压器铁芯磁阻减小 B.变压器铁芯磁阻增加 C. 变压器原边线圈匝数增加 D.变压器铁芯气隙增大 答案（） 7. 两相交流伺服电机转予绕组回路电阻选的较大是为了 A.提高电机效率 B.增加电机转矩 C.使电机机械特性具有良好的线性度 D. 消除单相自转 答案（） 8. 直流电动机有以下工作状态 A.电动机状态 B.过流运行状态 C.发电机状态 D.反接制动状态 E. 能耗制动状态 F.欠负荷状态 9. 选出正确项 A. 增量式光电编码器应用时不用寻找零位 B. 自整角机是测量角位移的元件 C. 感应同步器是测量电流的元件 D. 异步电机的换向器和电刷机构较直流电机简单 E. 力矩电机电枢（转子）长度与直径之比较小 F. 通常三相异步电动机堵转转矩小于最大转矩 G. 异步电动机输出最大功率出现在转子转速为同步转速时 H. 光电编码器（光栅）是一种位移测量元件 I. 直流电动机转子依靠定子旋转磁场旋转 J. 将输入三相电机的三相交流电源中任意两相对掉就可以改变该电机的转向

自动控制元件作业+答案

《自动控制元件》作业 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m。 试问该电动机额定负载转矩是多少？ 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R L=3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。 第三章步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 3-10四相反应式步进电动机，转子有50个齿，试计算各种运行方式的步距角。 并画出其单、双拍制的矩角特性曲线族。若单相通电时的最大静态转矩为 0.1N·m，试计算各种运行方式的起动转矩；并判断转子上负载为0.08N·m时 哪种运行方式可使步进电动机正常运行。 第四章旋转变压器 4-6用正余弦旋转变压器可以构成直角坐标系旋转θ角的变换，接线如图题图4-1，4-2所示（见书P119）。试分析其工作原理。 4-8有一只旋变发送机XF和一只旋变变压器XB定子绕组对应联接作控制式运行，如题图4-3所示（见书P119），已知：图中的θ1=15°°，θ2=10°°，试求： （1）旋变变压器转子的输出绕组的协调位置XT； （2）失调角r。 第五章自整角机 5-4三台自整角机如题图5-1所示（见书P147）接线。中间一台为力矩式差动接收机，左右两台为力矩式发送机，试问：当左右边两台发送机分别转过θ2、θ1角度时，中间的接收机将转过的角度θ与θ2和θ1之间是什么关系？ 5-6某力矩式自整角机接线如题图5-3所示（见书P148） （1）画出接收机转子所受的转矩方向： （2）画出接收机的协调位置； （3）求失调角。 5-7对于题图5-4所示（见书P148）自整角测量线路，CX为自整角发送机，CT为自整角变压器，它们的转子的转角分别为θ1和θ2。画出三相绕组合成

浙大自动控制元件作业

学号D20607620027 李恒 《自动控制元件》作业 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小 决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流 I a 也不变 b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm Cm Φ= 0.2383600 0.10590 n 105.0=?=?Ea T em =T 0 +T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa -T 0 =0.40.238=0.0952-15×10-3 =80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓ Ea= Ua- IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=Ce Φn 知Ea↑知n ↑ 第二章 直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。 Ea = Ua IaRa Ia=3000 50 =0.0167A Ea=50 Ea =50+3000 50 ×180=53 空载Uo =Ea =53 第三章 步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 答: 5相单5拍A→B→C→D→E→A Θb ==?=48 5360 NZr 360 1.5°

03年自动控制元件本科期末试题及答案

哈工大 2005 年 秋 季学期 自动控制元件及线路 试 题 一．（20分） 1. 1台永磁直流力矩电机，反电势系数),rad/s V/( 2=e K 摩擦转矩 m N 2.0?=f T ，转动惯量3104-?=J kg ?m 2，电感02.0=a L H 。连续堵转时电 流A 51=I ，电压V 201=U 。 （1）求机电时间常数m τ，电磁时间常数e τ，连续堵转的电磁转矩1T 。 （2）电枢电压2U =25V ，求起动时的输出转矩20T 和此电压对应的空载转速20ω。 （3）电机转速rad/s 103=ω，电磁转矩m N 23?=T 时，求电枢电压3U 和输出 转矩30T 。 （4）写出该电机的传递函数)(/)(s U s a Ω。

2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ， ), (),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？

1.异步电动机等效电路图中 s s r - 1 ' 2 上的热损耗表示什么？ 2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 3．磁场) sin(x t A F- =ω表示什么磁场？为什么？ 4.绘出圆形旋转磁场时异 步电动机的两条典型机械 特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数) ( /) ( ) (s U s s GΩ =,并说明其中的参数与静态特性曲线的关系。

自动控制元件设计与实践

《自动控制元件设计与实践》题目库题目1. 波形信号发生器 设计要求： 1.利用运算放大器UA741CD设计方波和三角波发生电路。 2.使用Multisim 仿真并焊接实物电路图 3.并测试实际电路的放大位倍数。 设计方案： 图1 波形信号发生器Multisim仿真图 图波形信号发生器仿真结果图 器件清单： 表1波形信号电路仿真器件 题目2. 可控单音频发声电路

设计要求： 利用555定时器设计并实现一个标准的单音发声电路，了解声音的产生过程。并在multisim上进行仿真。 设计方案： 图2 可控单音频发声电路Multisim仿真图 器件清单： 表2 可控单音频发声电路器件清单 题目3. 电压-频率转换电路 设计要求： 1.掌握电压-频率转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.以上电路的实现所使用的放大器原件主要基于UA741CD。 4.设计完成在Multisim上进行仿真，并测试实际电路与仿真电路的误差。 5.从原理上分析该误差产生的原因，并简控讨减小误差和优化设计的思路和方法。

电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制震荡电路。可以认为电压-频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。 设计方案： 图3 电压频率转换电路Multisim仿真图 图仿真波形图 器件清单： 表3 电压频率转换电路图原器件清单 题目4. 电流-电压转换电路 设计要求： 1.掌握电流-电压转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.电路可输入几毫安至几十毫安的电流，经过比例放大器和加法器后可输出±10V的电 压信号。 4.分析设计小电流信息号源产生电路，并用于该实验。 5.电路实现所用放大器基于UA741CD。设计思路用Multisim进行仿真。仿真通过后方接 入实际电路。

自动控制元件及线路(DOC)

绪论 1.控制元件的分类: 按功能分类：执行元件、放大元件、测量元件、补偿元件 ＊执行元件：功能是驱动控制对象，控制或改变被控量（输出量）。（电机） 执行元件---它是控制系统最基本的组成部分。常见的执行元件有：电动机、液压马达或气动马达。其中应用最广的是电动机。 系统对执行元件的基本要求是：（1）具有良好的静特性；（2）快速响应的动态特性； 测量元件：功能是将被测量检测出来并转换成另一种容易处理和使用的量（例如电压）。（电位器）。测量元件一般称为传感器，过程控制中又称为变送器。 放大元件：功能是将微弱信号放大，分为前置放大元件和功率放大元件两种。功率放大元件的输出信号具有较大的功率，可以直接驱动执行元件。 补偿元件（校正元件）：为了确保系统稳定并使系统达到规定的精度指标和其他性能指标，控制系统的设计者增加的元件。作用是改善系统的性能，使系统能正常可靠地工作并达到规定的性能指标。 2.从物理角度，磁场是由电流产生的。磁场与电流的关系由安培环路定律（全电流定律）定律描述。 3.描述 H 与 I 的关系。 4.电磁感应定律说明变化的磁场，可以产生电势，以及电流。 电磁力（力矩）是由磁场产生的。 第一章 电动机及其控制 1．直流电机基本结构：按运动状态：定子和转子两部分。按功能：磁极、电枢绕组、换向器和电刷（功能将电刷上的直流变为绕组内部的交流）三部分。 磁极在定子上，电枢绕组在转子上。换向器在转子上，电刷在定子上。 2.铁磁物质的特点有哪些？1）磁导率μ 大，是真空磁导率 μ0 的2000～6000倍。2）μ 不是恒量，随磁场强度H 变化。3）存在一个临界温度——居里点 ，高于此温度时，磁导率降到真空磁导率 。 3.绝对磁滞回线曲线图形两个物理量是什么？B r ：剩磁磁密（简称剩磁）H c ：矫顽磁力。 4、铁耗主要包括是哪个方面的什么损耗？磁滞损耗加涡流损耗。 5.直流电机工作原理 6.电磁力定律 ：大小： 方向： 左手定则 电磁感应定律：大小： 方向： 右手定则 7.电动机产生转矩的条件是什么？同性磁极下电流相同。异性（相邻）磁极下电流相反。 直流电机要保持恒定方向转矩的条件：每个磁极下导体的电流方向应保持不变。 8.直流电机的电磁转矩为 当磁通Φ为常值时该式可写为 K t ——转矩灵敏度，或称转矩系数 9.电枢反电势 K e ：反电势系数 10.转矩平衡方程式 动态转矩平衡方程式 静态转矩平衡方程式 11.动态电压平衡方程式 d l I =∑?H l 1 n i i i H l NI ==∑∑ I NI 或：磁势。F =IlB e =vBl em t a =T C ΦI em t a =T K I a e =E C Φn a e =E K ωe t =K K em 0L d =++d ωT T T J t em 0L =+T T T a a a a a a d =++d I U L R I E t

哈工大07年自动控制元件本科期末试题备课讲稿

哈工大07年自动控制元件本科期末试题

一.(20分) 1.两台完全相同的永磁直流电动机的轴连在一起组成电动机-发电 机组。每台电机，电阻8a R =Ω，电感0.02H a L =，转动惯量 32210kg m J -=??。 （1）电动机电压120V m U =，电流10.25A m I =。发电机不接负载，此时机组转速120rad/s ω=。求发电机电枢电压1g U 和每台电机的空载阻转距f T 。 （2）电动机电压230V m U =，发电机电枢端接负载电阻160L R =Ω。求机组转速2ω，电动机电流2m I ，发电机电枢电流2g I 。 （3）求电机本身的机电时间常数m τ、电磁时间常数e τ和传递函数（转角为输出量）。

2．输入信号是电枢电压 a u，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图， 标出) (s I a ，), ( ), (s T s E em a 及扰动力矩) (s T c 。 3．绘出直流电动机电枢控制的 机械特性曲线，标出理想空载 转速和堵转转矩，标出电动机、 发电机和反接制动状态。 4.在右侧3条去磁曲线上添写适当的材料名称。 5.为了获得大转矩，直流力矩电机电枢形状为（）。设电枢体积、磁密、电流和导线总长度不变，用物理知识给予解释。 6.直流电机电枢绕组一般放在定子上还是转子上？ 为什么这么安排？

二．（20分） 1.绘出异步电动机的等效电路并说明如何利用等效电路求电机电磁转矩。 2. 电机绕组通入交流电t I i ωsin 2=。单相集中绕组产生（ ）磁场。任一固定时刻，磁势在空间的分布波形是什么形状？（ ）。单相分布绕组产生（ ）磁场。任一时刻磁势在空间的分布波形是什么形状？（ ） 注：磁场（椭圆旋转，圆形旋转，脉振，其它）；分布波形（正余弦波，方波，阶梯波，三角波，其它） 3. 一台三相异步电机额定转速是940r/min ，这是几极电机？说明理由并求转差率。 4．绘出三相异步电动机从基频向下变频调速时的机械特性。 此时电压应如何变化？用公式说明。 5.画出两相电机幅相控制时的电路图 并说明电容器的作用。 6.绘出驱动用和伺服系统用 两相异步电动机在圆形旋转 磁场时的典型机械特性曲线。

04年自动控制元件本科期末试题

哈工大2004/2005学年春季学期 自动控制元件及线路 考 试 题 一、控制系统由哪几部分组成？各有什么作用？（画出系统组成框图）（8分） 二、什么是电枢反应? 对机械特性有什么影响？（画出相应的机械特性曲线）（5分） 三、直流电机有几种工作状态？电压与反电势，电流，电磁转矩，转速，能量关系，在各状态下如何？（6分） 四、（1）变压器空载时主磁通是φm ，当加上负载后主磁 通是多少？（2）一台变比为k=2的变压器，原边额定电压为110 V ，额定频率为50Hz ，问能否接到以下电源上，并说明原因？(6分) a ．直流110V ； b ．交流220V ，f=50Hz ； c ．交流220V ，f=100Hz ； 注 意 行 为 规 范 ， 遵 守 考 试 纪 律 ！

五、什么是自转现象？如何消除两相伺服电机自转现象？画出相应的机械特性曲线分析。（8分） 六、交流电机有几种调速方法？都是什么？变频调速时为什么要变频变压？画出变频调速时的机械特性曲线？（T—n）（8分） 七、用磁场的方法分析三相交流电机发生一相断相时，机械特性和电流如何变化？（5分） 八、三相磁阻式步进电机有62个齿，计算单拍、双拍制的步距角，并写出正反转的通电顺序，50个脉冲后电机轴分别转过多少度？（8分） 九、分析步进电机在高频下运行时转距下降的原因，并画出斩波恒流功放电路，分析该电路的工作过程（画出有关波形），指出该电路的特点。（12分）

十、为什么要加关断缓冲网络，画出该网络，分析工作过程。（8分） 十一、在测量元件中，说说精度，分辨率的概念以及它们的关系？（6分） 十二、有一个功率管，在感性负载下，工作电压200V，电流15 A，工作频率20KHz，占空比80%，通态压降1.5V，开通时间1.5us，关断时间2us，该功率管的损耗是多少？（5分） 十三、有一对完全相同的直流电机组成电动机——发电机组，激磁电压为110V，电枢电压100V,电枢电阻为R a=75Ω，当电动机电枢加100V电压时，电动机的电枢电流为0.1A，机组的转速为3000 r/min，问：（15分） （1）发电机空载时的电枢电压为多少？ （2）电动机的供电电源为110V电压源，电源的内阻为25Ω，而发电机接上0.5kΩ负载时，机组的转速是多少？