运动控制第二章作业及解答

第二章 转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法

2-1 在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？

改变转速调节器的放大倍数行不行？改变电力电子变换器的放大倍数 行不行？改变转速反馈系数 行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？

答：双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时，各变量之间有下列关系

0n n U U n n αα===*

因此 转速 n 是由给定电压决定的；改变转速反馈系数也可以改变电动机转速。改变转速调节器的放大倍数和电力电子变换器的放大倍数 不可以。 （当转速调节器和电流调节器都不饱和时，由稳态关系式：

S

e S d C K IR n C K U U +==0 堵转时，0=n 所以有堵转电流：R K U I S c d =

调节电力电子变换器的放大系数S K 而实际上，转速调节器饱和，dm im

d I U I ==β* 取决于电动机的容许过载能力和

拖动系统允许的最大加速度。调节β可改变电动机的堵转电流。）

2-2 转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么？

答：当两个调节器都不饱和时，它们的输入偏差电压都是零。两个调节器都是采用PI 调节器。

转速调节器ASR 的输出限幅电压

决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR 的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压

。

2-7 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR 、ACR 均采用PI 调节器。

已知参数：电动机：

，电枢回

路总电阻，设，电枢回路最大电流 ，

电力电子变换器的放大系数。试求：

（1）电流反馈系数和转速反馈系数；

（2）当电动机在最高速发生堵转时的、、、值。解：（1）稳态时

（2）电动机在最高速发生堵转时n=0

2.1 一元线性回归模型有哪些基本假定？ 答：1. 解释变量 1x , ,2x ,p x 是非随机变量，观测值,1i x ,,2 i x ip x 是常数。 2. 等方差及不相关的假定条件为 ? ? ? ? ? ? ??????≠=====j i n j i j i n i E j i i ,0),,2,1,(,),cov(,,2,1, 0)(2 σεεε 这个条件称为高斯-马尔柯夫(Gauss-Markov)条件，简称G-M 条件。在此条件下，便可以得到关于回归系数的最小二乘估计及误差项方差2σ估计的一些重要性质，如回归系数的最小二乘估计是回归系数的最小方差线性无偏估计等。 3. 正态分布的假定条件为 ???=相互独立 n i n i N εεεσε,,,,,2,1),,0(~212 在此条件下便可得到关于回归系数的最小二乘估计及2σ估计的进一步结果，如它们分别是回归系数的最及2σ的最小方差无偏估计等，并且可以作回归的显著性检验及区间估计。 4. 通常为了便于数学上的处理，还要求,p n >及样本容量的个数要多于解释变量的个数。 在整个回归分析中，线性回归的统计模型最为重要。一方面是因为线性回归的应用最广泛；另一方面是只有在回归模型为线性的假设下，才能的到比较深入和一般的结果；再就是有许多非线性的回归模型可以通过适当的转化变为线性回归问题进行处理。因此，线性回归模型的理论和应用是本书研究的重点。 1. 如何根据样本),,2,1)(;,,,(21n i y x x x i ip i i =求出p ββββ,,,,210 及方差2σ的估计; 2. 对回归方程及回归系数的种种假设进行检验； 3. 如何根据回归方程进行预测和控制，以及如何进行实际问题的结构分析。 2.2 考虑过原点的线性回归模型 n i x y i i i ,,2,1,1 =+=εβ误差n εεε,,,21 仍满足基本假定。求1β的最小二 乘估计。 答：∑∑==-=-=n i n i i i i x y y E y Q 1 1 2112 1)())(()(ββ

第2章 2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？ 答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。 答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？ 答：脉动直流电压。 2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？ 答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，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：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？ 答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。2-8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。 2-9 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：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？ 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许）的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下，允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁

2-1 直流电动机有哪几种调速方法各有哪些特点 答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。 答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么 答：脉动直流电压。 2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，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：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用如果二极管断路会产生什么后果答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好为什么 答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。 2=8 泵升电压是怎样产生的对系统有何影响如何抑制 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。 2-9 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：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系静差率和机械特性硬度是一回事吗举个例子。 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系为什么必须同时提才有意义 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下，允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2=12 转速单闭环调速系统有哪些特点改变给定电压能否改变电动机的转速为什么如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速为什么如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力（已验证）

第二章习题及解答 1. 简述网络信息资源的特点。 （1）分散性分布； （2）共享性与开放性； （3）数字化存储； （4）网络化传输。 2. 试比较全文搜索引擎、分类检索、元搜索引擎三种搜索引擎的不同之处。 全文搜索引擎是目前主流的搜索引擎，有计算机索引程序在互联网上自动检索网站网页，建立起数据库，收录网页较多，用户按搜索词进行检索，返回排序的结果。以谷歌、百度、必应等为代表。 分类检索，将人工搜集或用户提交的网站网页内容，将其网址分配到相关分类主题目录，形成分类树形结构索引。用户不需用关键词检索，只要根据网站提供的主题分类目录，层层点击进入，便可查到所需的网络信息资源。典型代表有Yahoo、新浪分类目录搜索、淘宝网的类目等。分类检索用于目标模糊、主题较宽泛、某专业网站或网页的查找，要求查准时选用； 元搜索引擎不是一种独立的搜索引擎，没有自己的计算机索引程序和索引数据库，是架构在许多其他搜索引擎之上的搜索引擎。在接受用户查询请求时，可以同时在其他多个搜索引擎中进行搜索，并将其他搜索引擎的检索结果经过处理后返回给用户。 3. 简述搜索引擎的工作原理。 搜索引擎的基本工作原理包括如下三个过程：首先，抓取，在互联网中发现、搜集网页信息；第二，建立索引，对信息进行提取和组织建立索引库；第三，搜索词处理和排序，由检索器根据用户输入的查询关键字，在索引库中快速检出文档，进行文档与查询的相关度评价，对将要输出的结果进行排序，并将查询结果返回给用户。 4．简述常用的关键词高级检索功能。 常用的关键词高级检索功能应用包括：使用检索表达式搜索、使用高级搜索页、元词搜索。 使用检索表达式搜索分别有空格、双引号、使用加号、通配符、使用布尔检索等。 有时我们为了限制搜索范围、搜索时间、过滤关键字等，需要用到高级搜索页。 大多数搜索引擎都支持“元词”（metawords）功能。依据这类功能，用户把元词放在

第二章作业参考答案 2-2 图示等截面混凝土的吊柱和立柱，已知横截面面积A 和长度a 、材料的重度ρg ，受力如图所示，其中F = 10 ρg Aa 。试按两种情况作轴力图，并求不考虑柱的自重和考虑柱的自重两种情况下各段横截面上的应力。 解：1. 不考虑柱的自重情况：根据吊柱或立柱的受力情况分别作它们的轴力图如下图所示， 则在此情况下，吊柱或立柱各截面上的应力分别为： （a ） N,10AB AB F ga A σρ= =、N,0BC BC F A σ= =， （a ） （b ） （c ） （a ） （b ） （c ） F 轴力图 ○ + 2F 轴力图 ○ + ○ － F 轴力图 3F 6F ○ －

（b ） N,20AB AB F ga A σρ= =-、N,20BC BC F ga A σρ= =， （c ） N,10AB AB F ga A σρ==-、N,30BC BC F ga A σρ==-、N,60CD CD F ga A σρ= =-； 2. 考虑柱的自重情况：根据吊柱或立柱的受力情况分别作它们的轴力图如下图所示， 因此，在此情况下，吊柱或立柱各截面上的应力分别为（以自由端作为起点）： (a) [)N,0,CB CB F gx x a A σρ= =∈、，其中：N,0C C F A σ= =、N,10B B F ga A σρ- -= =， ()(]N,110,2BA BA F a x g x a A σρ= =+∈、，其中：N,11B B F ga A σρ+ += =、N,13A A F ga A σρ= =； (b) ()[)N,200,2CB CB F a x gx x a A σρ= =+∈、，其中：N,20C C F ga A σρ= =、N,22B B F ga A σρ- -= =， ()(]N,180,2BA BA F a x g x a A σρ= =-+∈、，其中：N,18B B F ga A σρ+ +==-、 N,16A A F ga A σρ==-； (c) ()[)N,100,AB AB F a x g x a A σρ= =-+∈、，其中： N,10A A F ga A σρ==-、N,11B B F ga A σρ- -= =-， ()()N,310,BC BC F a x g x a A σρ= =-+∈、，其中：N,31B B F ga A σρ+ +==-、N,32C C F ga A σρ- -= =-， ()(]N,620,CD CD F a x g x a A σρ==-+∈、，其中：N,62C C F ga A σρ+ += =-、 N,63D D F ga A σρ==-。 （a ） （b ） （c ） 轴力图 gAa ρ○ + ○ － gAa ρ22gAa ρ ρgAa ρ gAa ρgAa ρ

电力拖动自动控制系统-运动控制系统阮毅陈伯时课后答案包括思考题和课后习题 第2章 2-1 直流电动机有哪几种调速方法各有哪些特点 答调压调速弱磁调速转子回路串电阻调速变频调速。特点略。 2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。 答直流 PWM 变换器基本结构如图包括 IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波 后送往直流 PWM 变换器通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比来调节 直流 PWM 变换器输出电压大小二极管起续流作用。 2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么 答脉动直流电压。 2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能 答直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流 PWM 变换器的 时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期1/fc而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通 常取其最大失控时间的一半1/2mf。因 fc 通常为 kHz 级而 f 通常为工频50 或 60Hz为一周内m 整流电压的脉波数通常也不会超过 20故直流 PWM 变换器时 间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小从而响应更快动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速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 答电枢两端还有电压因为在直流脉宽调速系统中电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用如果二极管断路会产生什么后果 答为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好为什么 答不是。因为若开关频率非常高当给直流电动机供电时有可能导致电枢电流还未上 升至负载电流时就已经开始下降了从而导致平均电流总小于负载电流电机无法运转。

第二章 思考题： 2-1直流电动机有哪几种调速方法各有哪些特点 1.电枢回路串电阻调速 特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。反之机械特性的硬度变硬。 2.调节电源电压调速 特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。 3.弱磁调速 特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。 2-2简述直流变换器电路的基本结构。 ，电容，续流二极管，电动机。

2-3直流变换器输出电压的特征是什么 直流电压 2-4为什么直流变换器-电动机系统比系统能够获得更好的动态性能 直流变换器-电动机系统比系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 2-5在直流脉宽调速系统中，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 电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。 电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。 2-6直流变换器主电路中反并联二极管有何作用如果二极管断路会产生什么后果

反并联二极管是续流作用。若没有反并联二极管，则的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。 2-7直流变换器的开关频率是否越高越好为什么 不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就关断了，达不到需要的输出电压。 2-8泵升电压是怎样产生的对系统有何影响如何抑制 对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高。 过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值。 选取电容量较大且合适的电容。 2-9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 负载增加，负载转矩增大，电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了，达到稳态。* 2-10静差率和调速范围有何关系静差率和机械特性硬度是一回 事吗举个例子。

化工原理练习题 五.计算题 1. 密度为1200kg.m的盐水，以25m3.h-1的流量流过内径为75mm的无缝钢管。两液面间的垂直距离为25m，钢管总长为120m，管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的25％。试求泵的轴功率。假设：（1）摩擦系数λ＝0.03；（2）泵的效率η＝0.6 1.答案***** Z1＋ｕ2/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ2/2ｇ＋P2/ρg+∑H f Z＝0，Z＝25m，ｕ≈0，ｕ≈0，P＝P ∴H＝Z＋∑H＝25＋∑H ∑H＝（λ×ｌ/d×ｕ/2ｇ）×1.25 ｕ＝Ｖ/A＝25/（3600×0.785×（0.07 5）） ＝1.573m.s ∑H＝（0.03×120/0.075×1.573/（2×9.81）×1.25 ＝7.567m盐水柱 H＝25＋7.567＝32.567m N＝Q Hρ/102＝25×32.567×120 0/（3600×102） ＝2.66kw N轴＝N/η＝2.66/0.6＝4.43kw 2.(16分) 如图的输水系统。已知管内径为d=50mm, 在阀门全开时输送系统的Σ(l+le ) =50m,摩擦系数可取λ=0.03,泵的性能曲线,在流量为 6 m3.h-1至15 m3.h-1范围内可用下式描述: H=18.92-0.82Q2.，此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3.h-1,问: (1)如要求流量为10 m3.h-1，单位质量的水所需外加功为多少? 单位重量的水所需外加功为多少?此泵能否完成任务? (2)如要求输送量减至8 m3.h-1 (通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之多少?(设泵的效率变化忽略不计) 答案***** ⑴u=10/(3600×0.785×0.05)=1.415[m.s-1] Σhf =λ[Σ(l+le )/d](u2/2) =0.03×(50/0.05)(1.4152/2)=30.03 Pa/ρ+W=Pa/ρ+Z g+Σhf 1 - 2 W=Z2g+Σhf 1 - 2 =10×9.81+30.03=128.13 [J.kg] H需要=W/g=128.13/9.81=13.06[m] 而H泵=18.92-0.82(10)=13.746[m] H泵>H需故泵可用 ⑵N=H泵Q泵ρg/η ρg/η=常数 ∴N∝H泵Q泵N前∝13.746×10 H泵后=18.92-0.82(8)0 . 8 =14.59 N后∝14.59×8 N后/N前=14.59×8/(13.746×10)=0.849

第二章运动系统 一、名词解释 1．关节 2．胸骨角 3．翼点 4．椎间孔 5．界线 6．腹股沟韧带 7．腹股沟管 二．填空题 1．运动系统由、和三部分组成。 2．根据形态可将骨分为、、和。 3．骨的构造由、和构成。 4．骨髓分为和。临床需检查骨髓时常用的穿刺部位是和等处。 5．骨连结的方式有__________和__________两类。 6．关节的基本结构包括、和，关节的辅助结构有 和。 7．关节囊的外层称___________，内层称___________，能分泌滑液的是_________。 8．关节的运动形式有、、和。 9．躯干骨包括、和，它们借骨连结构成________ 和。 10．椎骨由前方的和后方的构成。 11．由椎弓板上发出7个突起，向后的是，向两侧的是，向上的是，向下的是。 12．胸骨自上而下由、和三部分构成。 13．两侧肋弓在中线构成向下开放的角，叫________角，角内夹有____________。 14．椎骨间借、和等连结。 15．连结椎骨的韧带分长、短两类，长韧带有、和，短韧带有和。 16．脊柱侧面观有4个生理弯曲，其中和突向前，和突向后。 17．胸廓上口由、和围成。 18．相邻两肋之间的间隙称为。 19．吸气时，胸廓各径，胸廓容积。 20．既参与颅盖构成，还参与构成颅底的骨有、和。21．颅可分___________和___________两部分，前者由___________块颅骨构成。 22．颅顶面可见3条缝，额骨与两顶骨之间的缝是，左右顶骨只间的缝是，两顶骨和枕骨之间的缝是。 23．新生儿颅囱主要有__________和__________。 24．颅底内面观，在蝶骨体外侧有3对孔，由前向后依次是、和

习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？ 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=

378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= (1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机 ?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压* 8.8u U V =、比例调节器 放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈 系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）* (1)2158.82150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??= (2) 8.8215264d U V =??=,开环输出电压是闭环的22倍 (3) * (1)12(12150.35)15) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???= 2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解： 1）()s n s n D N N -?=1/

第二章作业 2、画前驱图 4、程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？ 答： 程序在并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序分别来改变，致使程序的运行换去了封闭性，这样，某程序在执行时，必然会受到其它程序的影响。程序在并发执行时，由于失去了封闭性，也将导致其再失去可再现性。 8、试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答： 16. 进程在运行时存在哪两种形式的制约？试举例说明之。 答：同步：直接的相互制约关系，例如A进程向B进程传递数据，B进程接收数据后继续下面的处理；互斥：间接的相互制约关系，例如进程共享打印机。 22、试写出相应的程序来描述P82图2-17所示的前驱图。 图(a)

int a1=0，a2=0，a3=0，a4=0，a5=0，a6=0；a7=0；a8=0； parbegin begin S1；V(a1)；V(a2)；end； begin P(a1)；S2；V(a3)；V(a4)；end； begin P(a2)；S3；V(a5)；end； begin P(a3)；S4；V(a6)；end； begin P(a4)；S5；V(a7)；end； begin P(a5)；S6；V(a8)；end； begin P(a6)；P(a7)；P(a8)；S7；end； parend 图(b) int a1=0，a2=0，a3=0，a4=0，a5=0，a6=0；a7=0；a8=0；a9=0；a10=0；parbegin begin S1；V(a1)；V(a2)；end； begin P(a1)；S2；V(a3)；V(a4)；end； begin P(a2)；S3；V(a5)；V(a6)；end； begin P(a3)；S4；V(a7)；end； begin P(a4)；S5；V(a8)；end； begin P(a5)；S6；V(a9)；end； begin P(a6)；S7；V(a10)；end； begin P(a7)；P(a8)；P(a9)；P(a10)；S8；end； parend 28、在测量控制系统中的数据采集任务，把所采集的数据送一单缓冲区；计算任务从该单缓冲中取出数据进行计算。试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲的同步算法。 答： int mutex=1；/*互斥信号量*/ int empty=n；/*空位同步信号量*/ int full=0；/*数据同步信号量*/ int in=0；/*写指针*/ int out=0；/*读指针*/ main( ) { cobegin /*以下两进程并发执行*/ send( )； obtain( )； coend } send( ) { while(1) { . .

习题2 1. 写出下列各数的原码、反码、补码、移码（用8位二进制表示），其中MSB是最高位（符号位），LSB是最低位。如果是小数，则小数点在MSB之后；如果是整数，则小数点在LSB之后。 (1)-59/64 (2)27/128 (3)-127/128 (4)用小数表示-1 (5)用整数表示-1 (6)-127 (7)35 (8)-128 2. 设[x]补=x0.x1x2x3x4，其中x i取0或1，若要使x＞－0.5，则x0、x1、x2、x3、x4的取值应满足什么条件？ 3. 若32位定点小数的最高位为符号位，用补码表示，则所能表示的最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为；若32位定点整数的最高位为符号位，用原码表示，则所能表示的最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为。 4. 若机器字长为32位，在浮点数据表示时阶符占1位，阶码值占7位，数符占1位，尾数值占23位，阶码用移码表示，尾数用原码表示，则该浮点数格式所能表示的最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为。 5. 某机浮点数字长为18位，格式如图2.35所示，已知阶码（含阶符）用补码表示，尾数（含数符）用原码表示。 (1)将(-1027)10表示成规格化浮点数； (2)浮点数(0EF43)16是否是规格化浮点数？它所表示的真值是多少？ 图2.35 浮点数的表示格式 6. 有一个字长为32位的浮点数，格式如图2.36所示，已知数符占1位；阶码占8位，用移码表示；尾数值占23位，尾数用补码表示。 图2.36 浮点数的表示格式 请写出：

(1)所能表示的最大正数； (2)所能表示的最小负数； (3)规格化数所能表示的数的范围。 7. 若浮点数x的IEEE754标准的32位存储格式为(8FEFC000)16，求其浮点数的十进制数值。 8. 将数(-7.28125)10转换成IEEE754标准的32位浮点数的二进制存储格式。 9. 已知x=-0.x1x2…x n，求证：[x]补=+0.00…01。 10. 已知[x]补=1.x1x2x3x4x5x6，求证：[x]原=+0.000001。 11. 已知x和y，用变形补码计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.11011 y=-0.10101 (2)x=-10110 y=-00011 12. 已知x和y，用变形补码计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.10111 y=0.11011 (2)x=11011 y=-10011 13. 已知[x]补=1.1011000，[y]补=1.0100110，用变形补码计算2[x]补+1/2[y]补=？，同时指出结果是否发生溢出。 14. 已知x和y，用原码运算规则计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.1011，y=-0.1110 (2)x=-1101，y=-1010 15. 已知x和y，用原码运算规则计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.1101，y=0.0001 (2)x=0011，y=1110 16. 已知x和y，用移码运算方法计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=-1001，y=1101 (2)x=1101，y=1011

第一章作业参考解答 1.6 设总体X 服从正态()2N μσ，，1X ，2X ，…，n X 为其子样，X 与2S 分别为子样均值及方差。又设1n X +与1X ，2X ，…，n X 独立同分布，试求统计量Y 解：由于1n X +和X 是独立的正态变量， ∴2~X N n σμ?? ??? ，，()21~n X N μσ+，，且它们相互独立. ()()()110n n E X X E X E X μμ++-=-=-=. ()()()2111n n n D X X D X D X n σ+++-=+= . 则211~0n n X X N n σ++??- ?? ?， . ()01N ，. 而()222~1nS n χσ-，且22nS σ与1n X X +-相互独立， 则()1T t n -. 1.7 设()~T t n ，求证()2~1T F n ，. 证明：又t 分布的定义可知，若()~01U N ， ，()2~V n χ，且U 与V 相互独立，则 ()T t n ，这时，2 2U T V n =，其中，()22~1U χ. 由F 分布的定义可知，()22 ~1U T F n V n =，. 1.9 设1X ，2X ，…，1n X 和1Y ，2Y ，…，2 n Y 分别来自总体()21N μσ，和()22N μσ，，且相互独立，α和β是 (X Y αμβμ-+-()1221111n i i S X X n ==-∑，()2222121n i i S Y Y n ==-∑。 解：211~X N n σμ?? ??? ，，222~Y N n σμ?? ?? ?，，1X μ-与2Y μ-相互独立， 211~0X N n σμ??- ??? ，，222~0Y N n σμ??- ???，， ()( )22221212~0X Y N n n ασβσαμβμ??∴-+-+ ??? ，，((()~01X Y N αμβμ-+-，. ()221112~1n S n χσ- ，()222222~1n S n χσ-，且21S 与22S 相互独立， ()2 2211 22 1222~2n S n S n n χσσ∴++-. (()12 12~2X Y t n n αμβμ-+- +-， (()122X Y t n n αμβμ-+-+-

第二章作业 思考题： 2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？ 1.电枢回路串电阻调速 特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。 反之机械特性的硬度变硬。 2.调节电源电压调速 特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。 不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。 3.弱磁调速 特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。 调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。 2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。 IGBT，电容，续流二极管，电动机。 2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？ 直流电压 2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？ 直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 2-5在直流脉宽调速系统中，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？ 电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。 电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。 2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？ 反并联二极管是续流作用。若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负

第二章作业参考解答 2.3给定串联谐振回路的0 1.5MHz f =，0100pF C =，谐振时电阻5R =Ω，试求0Q 和0L 。又若信号源电压振幅1mV ms U =，求谐振时回路中的电流0I 以及回路上的电感电压振幅Lom U 和电容电压振幅Com U 。 解：（1）串联谐振回路的品质因数为 0612 0011 2122 1.510100105 Q C R ωπ-==≈????? 根据0f = 有： 402122212 0011 1.125810(H)113μH (2)100104 1.510 L C f ππ--= =≈?=???? （2）谐振时回路中的电流为 01 0.2(mA)5 ms U I R === 回路上的电感电压振幅为 02121212(mV)Lom ms U Q U ==?= 回路上的电容电压振幅为 02121212(mV)Com ms U Q U =-=-?=- 2.5并联谐振回路与负载间采用部分接入方式，如图2.28所示，已知14μH L =，24μH L =（1L 、2L 间互感可以忽略），500pF C =，空载品质因数0100Q =，负载电阻1k ΩL R =，负载电容10pF L C =。计算谐振频率0f 及通频带B 。 图 2.28 C L 解：设回路的谐振电阻为P R ，图2.28可等效为下图。 图1.7 2 L R p 图中的接入系数为21241 442 L p L L = ==++；回路两端总电感12448(μH)L L L =+=+=；回路两端总电容 21 50010502.5(pF)4 L C C p C ∑=+=+?=。 （1）谐振频率为

思考题答案 1.1直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？ 答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。 1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值； b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。从而影响了电机的输出特性。 答：直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM变换器的时间常数Ts 等于其IGBT控制脉冲周期（1/fc），晶闸管整流装置的时间常数Ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc通常为kHz级，而f通常为工频（50或60Hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流PWM变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 1.4简述直流PWM 变换器电路的基本结构。 答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 1.5 答：不会 1.7静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？ 答：关系见书上公式。静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。 1.8直流PWM变换器的开关频率是否越高越好？为什么？

第二章 2.13 在一台单流水线多操作部件的处理机上执行下面的程序，每条指令的取指令、指令译码需要一个时钟周期，MOVE、ADD和MUL操作分别需要2个、3个和4个时钟周期，每个操作都在第一个时钟周期从通用寄存器中读操作数，在最后一个时钟周期把运算结果写到通用寄存器中。 k： MOVE R1，R0 ；R1← (R0) k+1： MUL R0，R2，R1 ；R0← (R2)×(R1) k+2： ADD R0，R2，R3 ；R0← (R2)+(R3) (1)就程序本身而言，可能有哪几种数据相关? (2)在程序实际执行过程中，哪几种数据相关会引起流水线停顿? (3)画出指令执行过程的流水线时空图，并计算完成这3条指令共需要多少个时钟周期？ 解：（1）就程序本身而言，可能有三种数据相关。若3条指令顺序流动，则k指令对R1寄存器的写与k+1指令对R1寄存器的读形成的“先写后读”相关。若3条指令异步流动，则k指令对R0寄存器的读与k+1指令对R0寄存器的写形成的“先读后写”相关，k+2指令对R0寄存器的写与k+1指令对R0寄存器的写形成的“写—写”相关。 （2）在程序实际执行过程中，二种数据相关会引起流水线停顿。一是“先写后读”相关，k指令对R1的写在程序执行开始后的第四个时钟；k+1指令对R1的读对指令本身是第三个时钟，但k+1指令比k指令晚一个时钟进入流水线，则在程序执行开始后的第四个时钟要读R1。不能在同一时钟周期内读写同一寄存器，因此k+1指令应推迟一个时钟进入流水线，产生了流水线停顿。二是“写—写”相关，k+1指令对R0的写对指令本身是第六个时钟，而要求该指令进入流水线应在程序执行开始后的第三个时钟，所以对R0的写是在程序执行开始后的第八个时钟。k+2指令对R0的写对指令本身是第五个时钟，而k+2指令比k+1指令晚一个时钟进入流水线，则在程序执行开始后的第四个时钟，所以对R0的写是在程序执行开始后的第八个时钟。不能在同一时钟周期内写写同一寄存器，因此k+2指令应推迟一个时钟进入流水线，产生了流水线停顿。另外，可分析“先读后写”相关不会产生流水线的停顿。 （3）由题意可认位该指令流水线由六个功能段取指、译码、取数、运一、运二和存数等组成，则程序指令执行过程的流水线时空图如下图所示。若3条指令顺序流动，共需要9个 存数 运二 运一 取数 译码 取指 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

第二章 部分作业答案 2.3.7 计算图2.28所示电路中的电流3I 。 解：上图的等效电路如下图所示。 利用结点电压法： V R R I R U eq S eq A 8.015 .1125.1111U 41 -=+-=+-=，A R U U I eq A 2.15.1) 8.0(11 1=--=-= 则在原图中，A I I 6.02 1 13== 2.3.9 试用电压源与电流源等效变换的方法计算图2.30中Ω2电阻中的电流I 。

解：电路的等效变换过程如下： (a) (b) (c) (d) A I 12 46 =+= 2.4.2 试用支路电流法或结点电压法求图示电路中的各支路电流，并求三个电源的输出功率和负载电阻L R 取用的功率。Ω8.0和Ω4.0分别为两个电压源的内阻。 解：（1）利用结点电压法：

V A 5.1124 14.018.01104.0116 8.0120U =++++= （2）A I 375.98.05.1121201=-= ， A I 75.84 .05 .1121162=-=， A I 125.2845.112== （3）三个电源的功率： W P 1125375.9120120-=?-=，W P 101575.8116116-=?-=，W P 1125105.11210-=?-= W P L R 31644125.282=?= 2.5.2 试用结点电压法求图2.33所示电路中的各支路电流。 解：电路的等效电路如下图所示 利用结点电压法，则有：V U A 5050 150******** 501005025=++++= 则：A I a 5.0505025-=-= ，A I b 15050100=-=，A I c 5.050 50 25-=-= 2.5.3 试用结点电压法例2.6.3的图2.6.3（a ）所示电路中A 点的电位。