《电磁控制元件》2013～2014学年第一学期期末考试
卷
班级姓名座号得分
一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序
号填在题干的括号内。每小题 2分，共 20分)
1. ( D )的说法是错误的。
A.变压器室一种静止的电气设备
B. 变压器可用来变化电压
C.变压器可以用来变换阻抗
D. 变压器可用来变换频率
2. 在三项交流异步电动机的定子上布置有( B )的三相绕组。
A.结构相同，空间位置互差90°电度角
B. 结构相同，空间位置互差120°电度角
C. 结构不同，空间位置互差180°电度角
D. 结构不同，空间位置互差120°电度角
3. 以下哪个选项不能
．．改变电动机的转向是( B )
A.改变磁通方向
B. 同时改变磁通方向和电枢电压方向
C.改变励磁电流方向
D. 改变电枢电压方向
4. 直流电动机中，电动势的方向与电枢电流方向______，直流发电机中，电动势的方向与电枢电流的方向______。( A )
A. 相反，相同
B. 相同，相反
C. 相同，相同
D. 相反，相反
5.下列元件中，开关电器有（ A ）。
A．组合开关 B。接触器 C.行程开关 D.时间继电器
6.下列元件中，主令电器有（ A ）。
A.熔断器
B.按钮
C.刀开关
D.速度继电器
7.时间继电器的作用是（ D ）。
A.短路保护
B.过电流保护
C.延时通断主回路
D.延时通断控制回路
8.三相异步电动机在运行时出现一相电源断电，对电动机带来的影响主要是（ B ）。
A.电动机立即停转
B.电动机转速降低.温度升高
C.电动机出现振动及异声
D.电动机反转
9. 电源引入线采用（ A ）。
A. L1、L2、L3标号
B. U、V、W标号
C. a、b、c标号
D.以上都不是
10.电气原理图中（ A ）
A.不反映元件的大小
B.反映元件的大小
C.反映元件的实际位置
D.以上都不对
二、填空题(每小题2分，共20分)
1、三相异步电动机常用的电气制动方法有和。能耗制动反接制动
2、三相异步电动机常用的电气起动方法有和。全压起动减压起动
3、常用的低压电器是指工作电压在交流 V以下、直流 V以下的电器。1200、1500
4、熔断器是由和两部分组成的。熔体熔管
5、时间继电器是一种触头或的控制电器。延时接通断开
6、通常电压继电器联在电路中，电流继电器联在电路中。并串
7、电气原理图一般分为和两部分画出。主电路辅助电路
8、电气控制系统图分为、和三类。电气原理图电器元件布置图电气安装接线图。
9、和统称电气的联锁控制。自锁和互锁
10、触头的形式有、和三种。点接触、线接触、面接触
三、名词解释：（每题5分，共20分）
变压器、电弧、继电器、主令电器。
变压器是一种静止的、将电能转换为电能的电气设备
电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象
继电器是一种控制元件，利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力(有触头式)或使输出状态发生阶跃变化(无触头式)
主令电器是自动控制系统中用于发送控制指令的电器。
四、简答：（每题5分，共30分）
简述三相异步电机反接制动的工作原理。
反接制动是在电动机停止时，改变定子绕组三相电源的相序，使定子绕组旋转磁场反向，转子受到与旋转方向相反的制动转矩作用而迅速停车。
2、常用的主令开关有那些？至少写出3种
控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器及其他主令电器(如脚踏开关、倒顺开关、紧急开关、钮子开关、指示灯)等。
3、电压继电器和电流继电器在电路中各起什么作用？
电压继电器的线圈匝数多，导线细，阻抗大，并联在电路里，反映电路电压的变化。
电流继电器的线圈匝数少，导线粗，阻抗小，串联在电路里，反映电路电流的变化。
4、如图：试述电动机M的起动——运行——停止过程。
按下起动按钮SB2→KM通电动作并自锁→M通电运行→按下停止按钮SB1→KM断电返回→M 断电停止
5、常用的灭弧方法有那几类？
双断口灭弧、磁吹灭弧、栅片灭弧、灭弧罩灭弧
6、电气原理图中以下图形表示什么元件，用文字说明
（1）（2）（3）（4）（5）（6）
1）三相笼型异步电动机 2）常开触点 3）常闭触点 4）线圈 5）熔断器 6）直流电动机
五、设计题（每题10分，共10分）
1、设计一个三相异步电动机正—反—停的主电路和控制电路，并具有短路、过载保护。
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)
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920382552.1 (22)申请日 2019.03.25 (73)专利权人 接佳电气（上海）有限公司 地址 201802 上海市普陀区银杏路659号7 幢101室 (72)发明人 沈才智 (74)专利代理机构 北京中索知识产权代理有限 公司 11640 代理人 赵登阳 (51)Int.Cl. H05K 5/02(2006.01) F21V 33/00(2006.01) F21Y 115/10(2016.01) (54)实用新型名称 一种优化结构的温度控制器 (57)摘要 本实用新型公开了一种优化结构的温度控 制器，包括外壳体，所述外壳体内通过螺栓固定 有旋钮式温控开关，所述外壳体一侧外壁开有圆 槽，且圆槽内壁卡接有导光环，所述旋钮式温控 开关的旋钮穿过导光环，所述导光环一侧外壁嵌 接有LED灯珠，所述外壳体侧壁靠近导光环两侧 位置处均开有条形槽，且两个条形槽之间设有透 明挡板，所述透明挡板两侧均设有滑条，且两个 滑条分别与两个条形槽内壁滑动连接，所述外壳 体一侧外壁底端位置设有矩形凹陷部。本实用新 型可以对旋钮式温控开关的旋钮进行防护，避免 误碰，更加安全，同时透明挡板不影响观察旋钮 位置，更加实用，方便照明不良情况下作业，操作 简单， 提高工作效率。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 210016740 U 2020.02.04 C N 210016740 U
权 利 要 求 书1/1页CN 210016740 U 1.一种优化结构的温度控制器，包括外壳体(6)，其特征在于，所述外壳体(6)内通过螺栓固定有旋钮式温控开关(10)，所述外壳体(6)一侧外壁开有圆槽，且圆槽内壁卡接有导光环(9)，所述旋钮式温控开关(10)的旋钮穿过导光环(9)，所述导光环(9)一侧外壁嵌接有LED灯珠(12)，所述外壳体(6)侧壁靠近导光环(9)两侧位置处均开有条形槽(8)，且两个条形槽(8)之间设有透明挡板(7)，所述透明挡板(7)两侧均设有滑条，且两个滑条分别与两个条形槽(8)内壁滑动连接，所述外壳体(6)一侧外壁底端位置设有矩形凹陷部(5)，所述矩形凹陷部(5)两侧内壁均开有连通外壳体(6)的矩形插孔，且两个矩形插孔内壁均插接有矩形块(3)，两个矩形块(3)侧壁相向一端均开有过线孔(14)，两个所述矩形块(3)相对一端均设有凸柱，且两个凸柱外壁卡接有同一个第一弹簧件(4)，所述外壳体(6)侧壁靠近矩形凹陷部(5)两侧位置处均开有矩形槽(2)，两个矩形块(3)侧壁均设有凸块，且两个凸块分别与两个矩形槽(2)内壁滑动连接，两个所述凸块侧壁均设有耳块(1)，所述外壳体(6)内壁靠近矩形凹陷部(5)位置处卡接有接线座，且矩形凹陷部(5)内壁靠近接线座进线口处开有进线孔，所述接线座两个引脚分别与旋钮式温控开关(10)的两个引脚通过导线连接。 2.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述导光环(9)侧壁刻有等距离分布的温度刻度线。 3.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，两个所述滑条一端均卡接有第二弹簧件(13)，且两个第二弹簧件(13)一端与外壳体(6)一侧内壁卡接。 4.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述透明挡板(7)侧壁底端位置设有拨块(11)，且拨块(11)侧壁开有等距离分布的防滑纹路。 5.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述LED灯珠(12)串连有降压电阻，且LED灯珠(12)和降压电阻串联设置在旋钮式温控开关(10)和接线座之间。 6.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，两个所述过线孔(14)内壁均开有等距离分布的防滑槽。 2
. 1 麦克斯韦方程组的微分形式 是：.D H J t ???=+?u v u u v u v ,B E t ???=-?u v u v ,0B ?=u v g ,D ρ?=u v g 2静电场的基本方程积分形式为： 0C E dl =? u v u u v g ? S D ds ρ =?u v u u v g ? 3理想导体（设为媒质2）与空气（设为媒质1）分界面上，电磁场的边界条件为： 3.00n S n n n S e e e e J ρ??=??=???=???=?D B E H r r r r r r r r r 4线性且各向同性媒质的本构关系方程是： 4.D E ε=u v u v ,B H μ=u v u u v ,J E σ=u v u v 5电流连续性方程的微分形式为： 5. J t ρ??=- ?r g 6电位满足的泊松方程为 2ρ?ε?=- ； 在两种完纯介质分界面上电位满足的边界 。 12??= 1212n n εεεε??=?? 7应用镜像法和其它间接方法解静态场边值问题的理 论依据是: 唯一性定理。 8.电场强度E ?的单位是V/m ，电位移D ? 的单位是C/m2 。 9．静电场的两个基本方程的微分形式为 0E ??= ρ?=g D ； 10.一个直流电流回路除受到另一个直流电流回路的库仑力作用外还将受到安培力作用 1.在分析恒定磁场时，引入矢量磁位A u v ，并令 B A =??u v u v 的依据是（ 0B ?=u v g ） 2. “某处的电位0=?，则该处的电场强度0=E ? ” 的说法是（错误的 ）。 3. 自由空间中的平行双线传输线，导线半径为a , 线间距为D ，则传输线单位长度的电容为（ )ln( 1 a a D C -= πε ）。 4. 点电荷产生的电场强度随距离变化的规律为（1/r2 ）。 5. N 个导体组成的系统的能量∑==N i i i q W 1 21φ，其中i φ是（除i 个导体外的其他导体）产生的电位。 6.为了描述电荷分布在空间流动的状态，定义体积电流密度J ，其国际单位为（a/m2 ） 7. 应用高斯定理求解静电场要求电场具有（对称性）分布。 8. 如果某一点的电场强度为零，则该点电位的（不一定为零 ）。 8. 真空中一个电流元在某点产生的磁感应强度dB 随该点到电流元距离变化的规律为（1/r2 ）。 10. 半径为a 的球形电荷分布产生的电场的能量储存于 （整个空间 ）。 三、海水的电导率为4S/m ，相对介电常数为81，求频率为1MHz 时，位幅与导幅比值？ 三、解：设电场随时间作正弦变化，表示为： cos x m E e E t ω=r r 则位移电流密度为：0sin d x r m D J e E t t ωεεω?==-?r r r 其振幅值为：3 04510.dm r m m J E E ωεε-==? 传导电流的振幅值为：4cm m m J E E σ== 因此： 3112510.dm cm J J -=? 四、自由空间中，有一半径为a 、带电荷量q 的导体球。试求：（1）空间的电场强度分布；（2）导体球的电容。（15分） 四、解：由高斯定理 D S u u v u u v g ?S d q =?得2 4q D r π= 24D e e u u v v v r r q D r π== 空间的电场分布2 04D E e u u v u u v v r q r επε== 导体球的电位 2 0044E l E r e r u u v u u v v u u v g g g r a a a q q U d d d r a πεπε∞∞∞====??? 导体球的电容04q C a U πε==
《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？ 由负载总阻转矩决定 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？ 当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压增大，此时由于 惯性，转速来不及变化，E a =C e φn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平衡方 程式：I a =（U a -E a ）/R a =（U a -C e φn）/R a 可知，电枢电流I a 突然增大；又T=C T φI a ， 电磁转矩增大；此时，电磁转矩大于负载转矩，由T=T L +T j =T L +JdΩ/dt知道，电机 加速；随着转速n的增加，感应电势E a 增加，为保持电压平衡，电枢电流I a 将减 少，电磁转矩T也将减少，当电磁转矩减小到等于总的负载阻转矩时，电机达到新的稳态，相对提高电枢电压之前状态，此时电机的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。 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。 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：此时，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。 由原来的稳态到达新的稳态的物理过程分析如下： 开始时，假设电动机所加的电枢电压为U a1 ，励磁电压为Uf，电动机的转速为n1，产生的反电势为Ea1，电枢中的电流为Ia1，根据电压平衡方程式： U a1=E a1 +I a1 R a =C e Φn1+I a1 R a 则此时电动机产生的电磁转矩T=C T ΦI a1 ，由于电动机处于稳态，电磁转矩T和电 动机轴上的总阻转矩T s 平衡，即T=T s 。 当保持直流伺服电动机的励磁电压不变，则Φ不变；如果负载转矩减少，则 总的阻转矩T s =T L +T 将减少，因此，电磁转矩T将大与总的阻转矩，而使电动机加 速，即n将变大；n增大将使反电势E a 变增大。为了保持电枢电压平衡（U a =E a +I a R a ）， 由于电枢电压U a 保持不变，则电枢电流I a 必须减少，则电磁转矩也将跟着变小， 直到电磁转矩小到与总阻转矩相平衡时，即T=T s ，才达到新的稳定状态。 与负载转矩减少前相比，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。 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
2-5有两相距为d 的无限大平行平面电荷，电荷面密度分别为σ和σ-。求由这两 个无限大平面分割出的三个空间区域的电场强度。 解： 10 00 22E σ σσεεε??= --= ??? 20 0300 22022E E σσεεσσεε??=- --= ???= -= 2-7有一半径为a 的均匀带电无限长圆柱体，其单位长度上带电量为τ，求空间的 电场强度。 解：做一同轴单位长度高斯面，半径为r (1)当r ≦a 时，2 2 2 012112E r r a r E a τ πππετπε??=? ??= (2)当r>a 时，0 022E r E r τπετπε?= = 2-15有一分区均匀电介质电场，区域1（0z <）中的相对介电常数12r ε=，区域2（0z >）中的相对介电常数25r ε=。已知1234x y z =-+E e e e ，求1D ，2E 和2D 。 解：电场切向连续，电位移矢量法向连续 () () 11 222 1111 2 22122202020210220 20,10,505020,10,201050502010201050x y z r r x r y r z r r x r y r z r x y z r r x r y r z E E D D D E D e e e E e e e D e e e εεεεεεεεεεεεεεεεεε==-===-=∴=-+=-+ =-+ 2-16一半径为a 的金属球位于两种不同电介质的无穷大分界平面处，导体球的电位为0?，
求两种电介质中各点的电场强度和电位移矢量。
解：边界电场连续，做半径为r 的高斯面 ()()()()()()2212122 1202 121212002222222S a a r D dS r E E r E Q Q E r Q Q E dr dr r a Q a a E e r πεεπεεπεε?πεεπεεπεε??∞ ∞?=+=+=∴= +?===++∴=+∴=?? ? ? 1 2 1020 1222 10 20 112210 20 1020 ,,,r r p n p n a a D e D e r r D D a a p e p e a a ε?ε?ε?ε?σσεεεεσ?σ?= === == --=?=- =?=- 两介质分界面上无极化电荷。 4-6 解：当2d z <- 时，()02 y x K B e e μ=- 当22d d z -<<时，()02 y x K B e e μ=-- 当2d z >时，()02 y x K B e e μ=-+ 4-8 解：当1r R <时，20022 1122r rI rB I B R R μπμπππ=?= 当12R r R <<时，0022I rB I B r μπμπ=?= 当23R r R <<时，()()2222 20302 222 323222r R I R r rB I I B r R R R R πμπμππ??--??=-?=?--???? 当3r R >时，0B = 4-9 解：2 0022 RJ RB R J B μπμπ=??=
电磁场与电磁波例题详解
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第1章 矢量分析 例1.1 求标量场z y x -+=2)(φ通过点M (1, 0, 1)的等值面方程。 解：点M 的坐标是1,0,1000===z y x ，则该点的标量场值为 0)(0200=-+=z y x φ。其等值面方程为 ： 0)(2=-+=z y x φ 或 2)(y x z += 例1.2 求矢量场222zy a y x a xy a A z y x ++=的矢量线方程。 解： 矢量线应满足的微分方程为 ： z y dz y x dy xy dx 222== 从而有 ???????==z y dz xy dx y x dy xy dx 2222 解之即得矢量方程???=-=2 2 21c y x x c z ，c 1和c 2是积分常数。 例1.3 求函数xyz z xy -+=22?在点（1，1，2）处沿方向角 3 ,4 ,3 π γπ βπ α= = = 的方向导数。 解：由于 1) 2,1,1(2) 2,1,1(-=-=??==M M yz y x ?, 02) 2,1,1() 2,1,1(=-=??==M M xz xy y ?, 32) 2,1,1() 2,1,1(=-=??==M M xy z z ?, 2 1cos ,22cos ,21cos === γβα 所以
1cos cos cos =??+??+??= ??γ?β?α??z y x l M 例1.4 求函数xyz =?在点)2,1,5(处沿着点)2,1,5(到点)19,4,9(的方向导数。 解：点)2,1,5(到点)19,4,9(的方向矢量为 1734)219()14()59(z y x z y x a a a a a a l ++=-+-+-= 其单位矢量 3147 31433144cos cos cos z y x z y x a a a a a a l ++=++=γβα 5, 10, 2) 2,1,5()2,1,5()2,1,5() 2,1,5() 2,1,5() 2,1,5(==??==??==??xy z xz y yz x ? ?? 所求方向导数 314 123 cos cos cos = ??=??+??+??=?? l z y x l M ?γ?β?α?? 例1.5 已知z y x xy z y x 62332222--++++=?，求在点)0,0,0(和点)1,1,1( 处的梯度。 解：由于)66()24()32(-+-++++=?z a x y a y x a z y x ? 所以 623) 0,0,0(z y x a a a ---=?? ，36) 1,1,1(y x a a +=?? 例1.6 运用散度定理计算下列积分： ??++-+=S z y x S d z y xy a z y x a xz a I )]2()([2322 S 是0=z 和2 2 22y x a z --=所围成的半球区域的外表面。 解：设：)2()(2322z y xy a z y x a xz a A z y x ++-+= 则由散度定理???=??τ τs S d A d A 可得
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。
基于Arduino的双足机器人控制方法 摘要：本论文就如何实现机器人预定的功能展开讨论。该双足竞步机器人系统 基于软件平台Arduino为软件开发环境；硬件由窄足机器人、stm32f103zet6单片机、arduino开发板、漫反射激光传感器、超声波测距模块、舵机模块等器件构成。通过Arduino编写主逻辑程序控制32开发板产生PWM波，并通过漫反射激光传 感器和超声波测距模块采集数据，在程序中经过数据处理调整占空比来改变舵机 的运动状态，进而实现控制六个舵机的同时转动，从而达到智能控制机器人的效果。为了提高双足竞步机器人的动作以及寻迹的准确性和可靠性，我们试验了多 套方案并进行升级，进行了大量的测试与调试，最终确定了现有的系统结构和各 项控制参数。 关键词：双足竞步；漫反射激光传感器；超声波测距；舵机；PWM 正文 随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地 向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的 具有感知、决策、行动和交互能力的机器人和各种智能机器。机器人技术是一门 综合了传感和检测、控制理论、信息科学与技术、电子工程、机械工程、图像采 集与识别技术以及人工智能等前沿科技的新型学科，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、单片机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当前许多 前沿领域的技术。随着电子技术的飞速发展，智能机器人在越来越多的领域发挥 着人类无法代替的作用。其中，双足机器人就是当今机器人研究领域最为前沿的 课题之一，双足机器人是一种高度非线性、强耦合的对象，反映了一个国家的智 能化和自动化研究水平，双足机器人研究已成为目前非常活跃的的一个研究领域。为了推动我国机器人技术的发展，培养学生创新能力，在全国范围内相继出现了 一系列的机器人竞赛。进行双足机器人的研究可以使学生把理论与实践紧密地结 合起来，提高学生的动手能力、创造能力、协作能力和综合能力，进而达到课堂 知识学以致用的目的。 双足机器人是一种非常典型的仿人机器人，国外早在上世纪60年代末就开 始了双足机器人的研究开发。随着1968年美国首研发出一台操纵型双足机器人，就此揭开了双足机器人研究的序幕。同时因为双足机器人在各个领域的应用日趋 广泛，各个国家在该领域相继投入巨资开展研究。自20世纪90年代开始，双足 机器人的研究已从模仿人类腿部行走发展到全方位拟人阶段。双足机器人在外形 上具有人类的特征，适合用于人类生活的环境，为人们提供方便，因此具有广阔 的市场前景。 双足机器人与其他多足机器人相比具有体积较小、重量轻、动作灵活、迅速，而且更接近人类步行的特点，因此它们对环境有最好的适应性，对步行环境要求 很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，不仅能在平面行走，而且 能够方便地通过一些不规则路段，故它的移动“盲区”很小，具有广阔的工作空间；双足行走也是生物界难度最大的步行工作，双足机器人步行性能是其他步行结构 无法比拟的；除此之外，因双足机器人类人的特点，它可以在人类的生活和工作 环境中与人类协同工作，而不需要专门为其对环境进行大规模改造，所以双足机 器人在日常生活中更具有广泛的应用前景。与此同时，通过研究双足机器人可以
一、选择题 1、以下关于时变电磁场的叙述中，正确的是（ ） A 、电场是无旋场 B 、电场和磁场相互激发 C 、电场与磁场无关 2、区域V 全部用非导电媒质填充，当此区域中的电磁场能量减少时，一定是（ ） A 、能量流出了区域 B 、能量在区域中被消耗 C 、电磁场做了功 D 、同时选择A 、C 3、两个载流线圈之间存在互感，对互感没有影响的的是（ ） A 、线圈的尺寸 B 、两个线圈的相对位置 C 、线圈上的电流 D 、空间介质 4、导电介质中的恒定电场E 满足（ ） A 、0??=E B 、0??=E C 、??=E J 5、用镜像法求解电场边值问题时，判断镜像电荷的选取是否正确的根据是（ ） A 、镜像电荷是否对称 B 、电位方程和边界条件不改变 C 、同时选择A 和B 6、在静电场中，电场强度表达式为3(32)()y x z cy ε=+--+x y z E e e e ，试确定常数 ε的值是（ ） A 、ε=2 B 、ε=3 C 、ε=4 7、若矢量A 为磁感应强度B 的磁矢位，则下列表达式正确的是（ ） A 、=?B A B 、=??B A C 、=??B A D 、2=?B A 8、空气（介电常数10εε=）与电介质（介电常数204εε=）的分界面是0z =平面， 若已知空气中的电场强度124= +x z E e e 。则电介质中的电场强度应为（ ） A 、1216=+x z E e e B 、184=+x z E e e C 、12=+x z E e e 9、理想介质中的均匀平面波解是（ ） A 、TM 波 B 、TEM 波 C 、TE 波 10、以下关于导电媒质中传播的电磁波的叙述中，正确的是（ ） A 、不再是平面波 B 、电场和磁场不同相 C 、振幅不变 D 、以T E 波的形式传播 二、填空 1、一个半径为α的导体球作为电极深埋地下，土壤的电导率为 σ，略去地面的影响，则电极的接地电阻R = 2、 内外半径分别为a 、b 的无限长空心圆柱中均匀的分布着轴向电流I ，设空间离轴距离为()r r a <的某点处，B= 3、 自由空间中，某移动天线发射的电磁波的磁场强度
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）
《工程电磁场导论》练习题 一、填空题（每空*2*分，共30分） 1.根据物质的静电表现，可以把它们分成两大类：导电体和绝缘体。 2.在导电介质中（如导体、电解液等）中，电荷的运动形成的电流成为传导电流。 3.在自由空间（如真空中）电荷运动形成的电流成为运流电流。 4.电磁能量的储存者和传递者都是电磁场，导体仅起着定向导引电磁能流的作用，故通常称为导波系统。 5.天线的种类很多，在通讯、广播、雷达等领域，选用电磁辐射能力较强的 细天线。 6.电源是一种把其它形式的能量转换成电能的装置，它能把电源内导电原子或分子的正负电荷分开。 7.实际上直接危及生命的不是电压，而是通过人体的电流，当通过人体的工频电流超过8mA 时，有可能发生危险，超过30mA 时将危及生命。 8.静电场中导体的特点是：在导体表面形成一定面积的电荷分布，是导体内的电场为0，每个导体都成等位体，其表面为等位面。 9.恒定电场中传导电流连续性方程∮S J.dS=0 。 10.电导是流经导电媒质的电流与导电媒质两端电压之比。 11.在理想导体表面外侧的附近介质中，磁力线平行于其表面，电力线则与其表面相垂直。 12.如果是以大地为导线或为消除电气设备的导电部分对地电压的升高而接地，称为工作接地。 13. 电荷的周围，存在的一种特殊形式的物质，称电场。 14.工程上常将电气设备的一部分和大地联接，这就叫接地。如
果是为保护工作人员及电气设备的安全而接地，成为保护接地。 二、回答下列问题 1.库伦定律： 答：在无限大真空中，当两个静止的小带电体之间的距离远远大于它们本身的几何尺寸时，该两带电体之间的作用力可以表示为： 这一规律成为库仑定律。 2.有限差分法的基本思想是什么？ 答：把场域用网格进行分割，再把拉普拉斯方程用以各网格节点处的电位作为未知数的差分方程式来进行代换，将求拉普拉斯方程解的问题变为求联立差分方程组的解的问题。 3.静电场在导体中有什么特点？ 答：在导体表面形成一定的面积电荷分布，使导体内的电场为零，每个导体都成为等位体，其表面为等位面。 4.什么是击穿场强？ 答：当电场增大到某一数值时，使得电介质中的束缚电荷能够脱离它们的分子而自由移动，这时电介质就丧失了它的绝缘能力，称为被击穿。某种材料能够安全地承受的最大电场强度就称为该材料的击穿场强。 5. 什么叫静电屏蔽？ 答：在工程上，常常把不可受外界电场影响的带电体或不希望去影响外界的带电体用一个接地的金属壳罩起来，以隔离有害的的静电影响。例如高压设备周围的屏蔽网等，就是起静电屏蔽作用的。 6.分离变量法的基本思想是什么？ 答：把电位函数φ用两个或三个仅含一个坐标变量的函数乘积表示，带入偏微分
《电磁场与电磁波》知识点及参考答案 第1章 矢量分析 1、如果矢量场F 的散度处处为0，即0F ??≡，则矢量场是无散场，由旋涡源所 产生，通过任何闭合曲面S 的通量等于0。 2、如果矢量场F 的旋度处处为0，即0F ??≡，则矢量场是无旋场，由散度源所 产生，沿任何闭合路径C 的环流等于0。 3、矢量分析中的两个重要定理分别是散度定理（高斯定理）和斯托克斯定理, 它们的表达式分别是： 散度（高斯）定理：S V FdV F dS ??=?? ?和 斯托克斯定理： s C F dS F dl ???=??? 。 4、在有限空间V 中，矢量场的性质由其散度、旋度和V 边界上所满足的条件唯一的确定。（ √ ） 5、描绘物理状态空间分布的标量函数和矢量函数，在时间为一定值的情况下，它们是唯一的。（ √ ） 6、标量场的梯度运算和矢量场的旋度运算都是矢量。（ √ ） 7、梯度的方向是等值面的切线方向。（ × ） 8、标量场梯度的旋度恒等于0。（ √ ） 9、习题, 。
第2章 电磁场的基本规律 （电场部分） 1、静止电荷所产生的电场，称之为静电场；电场强度的方向与正电荷在电场中受力的方向相同。 2、在国际单位制中，电场强度的单位是V/m(伏特/米)。 3、静电系统在真空中的基本方程的积分形式是： V V s D dS dV Q ρ?==? ?和 0l E dl ?=?。 4、静电系统在真空中的基本方程的微分形式是：V D ρ??=和0E ??=。 5、电荷之间的相互作用力是通过电场发生的，电流与电流之间的相互作用力是通过磁场发生的。 6、在两种媒质分界面的两侧，电场→ E 的切向分量E 1t －E 2t ＝0；而磁场→ B 的法向分量 B 1n －B 2n ＝0。 7、在介电常数为 的均匀各向同性介质中，电位函数为 22 11522 x y z ?= +-,则电场强度E =5x y z xe ye e --+。 8、静电平衡状态下，导体内部电场强度、磁场强度等于零，导体表面为等位面；在导体表面只有电场的法向分量。 9、电荷只能在分子或原子范围内作微小位移的物质称为( D )。 A.导体 B.固体 C.液体 D.电介质 10、相同的场源条件下，真空中的电场强度是电介质中的( C )倍。 A.ε0εr B. 1/ε0εr C. εr D. 1/εr 11、导体电容的大小( C )。 A.与导体的电势有关 B.与导体所带电荷有关 C.与导体的电势无关 D.与导体间电位差有关 12、z ＞0半空间中为ε=2ε0的电介质，z ＜0半空间中为空气，在介质表面无自由电荷分布。
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==?，
空调机组技术性能说明 1、概述 智能化空调机组系列产品是集团公司与新加坡合资，与中国航天工业总公司进行技术合作并结合国内外先进技术研制开发生产的高科技项目，设有先进的生产技术作业流水线，采用先进的CAD空调设计软件，有严密的QC监控系统，严格遵循ISO9001质量管理体系的规定进行管理。共有三大系列一百多种规格，本系列产品具有结构新颖、外形美观、功能齐全、组合灵活、运行平稳、设计简洁实用、安装维护方便等特点，它既可单独使用，也可与风机盘管配套补充新风，以满足舒适空调的要求。 组合式空调机组主要有新回风混合段、初效过滤段（初效、中效）蒸汽加热段、风机段、出风段等段组成，可供用户选择。机组箱体为可拆装式结构，机组结构外部为特制铝合金框架，内部结构为优质钢骨架，并进行了防腐处理，面板全部采用双层优质彩钢板，框架与彩钢板之间有良好的密封措施。风机出口与箱体之间采用软连接，风机平台下部装有弹簧式减震器，从而使整台机组振动和噪声减少到最低值，规范的片距和水路流程，良好的加工工艺，使换热器换热效率高、重量轻、水阻力小、使用寿命长，以满足各种场合的使用要求。机组外表美观，内部坚固耐用，使用性能优越。 2、结构特点 外型流畅---平接型面板，表面连接平整，清晰流畅，美观大方。
气密性优---采用发泡密封胶条连接，确保漏风量低于3%。 结构可靠---采用特制铝合金框架结构，具有高强度及美观的优点。 防锈力强---采用优质彩钢板作面板，确保耐用可靠。 保温性好---机组面板采用聚苯乙烯保温彩钢板，具有导热系数小，保温性能好等优点。 噪声低---采用低噪声前倾多翼双进风外转子离心风机或双进风离心式外拖风机，噪声低、效率高。 换热效率高---换热器采用铜管套铝片结构，热效率高，气流效果好。 可变风量---可采用变频器控制，达到无级调速、软起动、节能等效果。 智能化---机组可内置起动控制，自动控制元件、控制阀门等，具有安装快捷简便、自动化程序高等特点。 （一）机组框架 机组采用框架式结构，其特点如下： 1、机组框架采用高强度复合式铝合金型材，选用中外合资涿州龙马铝型材有限公司铝型材，表面经硬化及磨耗处理，机械强度卓越，尺寸准确。 2、铝合金层的阳极化保护膜使其外观更佳、更耐腐蚀、耐高温。 3、整个机组框架结构合理，无冷桥，其绝热性能表现卓绝、具有
《工程电磁场导论》练习题 1、填空题（每空*2*分，共30分） 1.根据物质的静电表现，可以把它们分成两大类：导电体和绝缘体 。 2.在导电介质中（如导体、电解液等）中，电荷的运动形成的电流成为传导电流。 3.在自由空间（如真空中）电荷运动形成的电流成为运流电流 。 4.电磁能量的储存者和传递者都是电磁场，导体仅起着定向导引电磁能流的作用，故通常称为导波系统。 5.天线的种类很多，在通讯、广播、雷达等领域，选用电磁辐射能力较强的 细天线 。 6.电源是一种把其它形式的能量转换成电能的装置，它能把电源内导电原子或分子的正负电荷分开。 7.实际上直接危及生命的不是电压，而是通过人体的电流，当通过人体的工频电流超过 8mA 时，有可能发生危险，超过 30mA 时将危及生命。 8.静电场中导体的特点是：在导体表面形成一定面积的电荷分布，是导体内的电场为0，每个导体都成等位体，其表面为等位面。 9.恒定电场中传导电流连续性方程∮S J.dS=0 。 10.电导是流经导电媒质的电流与导电媒质两端电压之比。 11.在理想导体表面外侧的附近介质中，磁力线平行于其表面，电力线则与其表面相垂直。 12.如果是以大地为导线或为消除电气设备的导电部分对地电压的升高而接地，称为工作接地。 13. 电荷的周围，存在的一种特殊形式的物质，称电场。
14.工程上常将电气设备的一部分和大地联接，这就叫接地。如 果是为保护工作人员及电气设备的安全而接地，成为保护接地 。 二、回答下列问题 1.库伦定律： 答：在无限大真空中，当两个静止的小带电体之间的距离远远大于它们本身的几何尺寸时，该两带电体之间的作用力可以表示为： 这一规律成为库仑定律。 2.有限差分法的基本思想是什么？ 答：把场域用网格进行分割，再把拉普拉斯方程用以各网格节点处的电位作为未知数的差分方程式来进行代换，将求拉普拉斯方程解的问题变为求联立差分方程组的解的问题。 3.静电场在导体中有什么特点？ 答：在导体表面形成一定的面积电荷分布，使导体内的电场为零，每个导体都成为等位体，其表面为等位面。 4.什么是击穿场强？ 答：当电场增大到某一数值时，使得电介质中的束缚电荷能够脱离它们的分子而自由移动，这时电介质就丧失了它的绝缘能力，称为被击穿。 某种材料能够安全地承受的最大电场强度就称为该材料的击穿场强。 5. 什么叫静电屏蔽？ 答：在工程上，常常把不可受外界电场影响的带电体或不希望去影响外界的带电体用一个接地的金属壳罩起来，以隔离有害的的静电影响。例
电磁场与电磁波复习题 一、填空题 1、矢量的通量物理含义是矢量穿过曲面的矢量线总数，散度的物理意义矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。散度与通量的关系是矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。 2、 散度 在直角坐标系的表达式 z A y A x A z y x A A ?? ????++=??= div ； 散度在圆柱坐 标系下的表达 ； 3、矢量函数的环量定义矢量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分， 旋度的定义 过点P 作一微小曲面S,它的边界曲线记为L,面的法线方与曲线绕向成右手螺旋法则。当S 点P 时,存在极限环量密度。 二者的关系 n dS dC e A ?=rot ； 旋度的物理意义点P 的旋度的大小是该点环量密度的最大值；点P 的旋度的方向是该点最 大环量密度的方向。
4.矢量的旋度在直角坐标系下的表达式 。 5、梯度的物理意义标量场的梯度是一个矢量,是空间坐标点的函数。 梯度的大小为该点标量函数?的最大变化率，即该点最 大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线（面）相垂直的方向，它指向函数的增加方向等值面、方向导数与梯度的关系是梯度的大小为该点标量函数?的最大变化率，即该点最 大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线（面）相垂直的方向，它指向函数的增加方向.； 6、用方向余弦cos ,cos ,cos αβγ写出直角坐标系中单位矢量l e 的表达 式 ； 7、直角坐标系下方向导数 u l ??的数学表达式是cos cos cos l αβγ????????ｕｕｕｕ＝＋＋ｘｙｚ ，梯度的表达式x y z G e e e grad x y z φφφφφ???=++=?=???； 8、亥姆霍兹定理的表述在有限区域内，矢量场由它的散度、旋度及边界条件唯一地确定，说明的问题是矢量场的散度应满足的关系及旋度应满足的关系决定了矢量场的基本性质。