伺服運動控制-B-答案

1、共4頁第2頁共4頁第 頁南陽理工學(xué)院課程考試參考答案與評分標(biāo)準(zhǔn)考試課程：伺服運動控制試卷類型：B學(xué)年學(xué)期:2011-2012-2考試時間：2012-05-28一、填空題：（每空1分，共20分）在自動控制系統(tǒng)中，把輸出量能夠以一定準(zhǔn)確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng),亦稱伺服系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是指以機(jī)床移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)。伺服控制系統(tǒng)有多種反饋比較原理與方法，包括脈沖比較、相位比較和幅值比較。旋轉(zhuǎn)變壓器常用作于數(shù)控機(jī)床的檢測裝置，但其測量精度較低（高/低）。步進(jìn)電機(jī)輸出軸的角位移與輸脈沖數(shù)成正比；轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。無刷直流電動機(jī)是由電動機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位

2、置傳感器和電子開關(guān)線路三部分組成在伺服系統(tǒng)中，常用于測角（位移）的檢測元件有電位計、差動變壓器、微同步器、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器等。塊通過恒定電流的半導(dǎo)體（或?qū)w）薄塊，在與電流垂直方向上加上磁場時，運動的電子產(chǎn)生偏移，在薄塊的兩個側(cè)面就產(chǎn)生一個電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。變頻調(diào)速是通過改變電動機(jī)定子供電頻率來改變?nèi)ㄍ?異步）轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)交流電動機(jī)調(diào)速的一種方法。矢量控制是把交流電動機(jī)解析成與直流電動機(jī)一樣，根據(jù)磁場及其正交的電流的乘積就是轉(zhuǎn)矩這一最基本的原理，從理論上將電動機(jī)定子側(cè)電流分解成建立磁場的勵磁分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分量的兩個正交矢量來處理，然后分別進(jìn)行控制。直流伺服電機(jī)的調(diào)速

3、方式主要有：改變電樞電壓、變磁通量和在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻R。如果選擇磁尺、光柵、光電編碼器等元件作為機(jī)床移動部件移動量的檢測裝置，檢出的位置反饋信號是【字脈沖信號。由此構(gòu)成的伺服系統(tǒng)稱為脈沖比較伺服系統(tǒng)。幅值比較伺服系統(tǒng)的位置檢測元件應(yīng)工作在幅值工作方式。臺達(dá)ASDA-AB系列伺服驅(qū)動器的操作模式主要有三種：位置模式、速度模式和扭矩模式。旋轉(zhuǎn)變圧器的信號處理有鑒相型和鑒蝠型兩種方式。二、判斷題：（每題2分，共10分）（說明：認(rèn)為陳述正確的在括號內(nèi)打u7n；否則在括號內(nèi)打uxn）（X）1.步進(jìn)電動機(jī)主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，不能用于閉環(huán)控制系統(tǒng)。（7）2.在數(shù)控機(jī)床位置進(jìn)給控制中，為了加工出光滑

4、的零件表面，不允許出現(xiàn)位置超調(diào)。（V）3.交流伺服電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、無電刷磨損、維修方便，被認(rèn)為是一種理想的伺服電機(jī)。（V）4.機(jī)床的輪廓控制是不僅實現(xiàn)由一個位置點到另一個位置點的精確移動，而且在移動和定位的過程中仍需要不斷加工。O（V）5.連續(xù)控制的要求是：精確定位，并隨時控制進(jìn)給軸伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。三、單選題：（每題2分，共10分）（說明：將認(rèn)為正確答案的字母填寫在每小題的括號內(nèi)）（A）1.步進(jìn)電機(jī)控制信號的脈沖頻率越高，動態(tài)轉(zhuǎn)矩也就oA越小B越大C沒有影響D可能大也可能?。˙）2.反饋補(bǔ)償型的步進(jìn)電動機(jī)伺服系統(tǒng)，這種系統(tǒng)基本上解決了步進(jìn)電動機(jī)丟失脈沖的問題，但是這種系統(tǒng)從控

5、制方式來看真正意義上的閉環(huán)控制。A是B不是C不確定D等同于（A）3.通過以下哪種方式可以進(jìn)一步減小步進(jìn)電機(jī)的步距角，從而提高其走步精度。A細(xì)分B提高頻率C減小電源電壓D改變控制算法（C）4.使用測速電機(jī)作為檢測裝置，從而構(gòu)成位置閉環(huán)的控制系統(tǒng)屬于何種控制方式。A開環(huán)B閉環(huán)C半閉環(huán)D前饋（D）5.PWM調(diào)速方式稱為（）oA變電流調(diào)速B變電壓調(diào)速C變頻調(diào)速D脈寬調(diào)速四、簡答題：（每題5分，共30分）對伺服系統(tǒng)的基本要求是什么？參考答案：穩(wěn)定性好；（1分）快速相應(yīng)并無超調(diào)；（1分）準(zhǔn)度高；（1分）低速時大轉(zhuǎn)矩，調(diào)速范圍寬。（2分）怎樣利用旋轉(zhuǎn)變壓器的鑒相工作方式進(jìn)行角位移的測量？參考答案：在鑒相型工

6、作方式下，旋轉(zhuǎn)變壓器的兩相正交定子繞組分別加上幅值相等、頻率相同而相位相差90度的正弦勵磁電壓，（2分）即：VI二Vmsin3t；V2=Vmcoswto這兩相勵磁電壓在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：u3=nVmcos（G）t-e1）,可知，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的相位嚴(yán)格地按轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角61的正弦（或余弦）規(guī)律變化，（2分）其頻率和勵磁電壓頻率和同（幅值不變）。因此，可利用鑒相器線路檢測旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢的相位來測量出轉(zhuǎn)子相對于定子的轉(zhuǎn)角81,即被測位移的大小。（1分）請寫出莫爾條紋的主要特點。參考答案：（1）移動規(guī)律：條紋的移動量、移動方向與光柵尺的位移量、位移方向具有對應(yīng)關(guān)系。（1分）

7、（1分）TOC o 1-5 h z（2）放大作用：莫爾條紋的間距W對光柵的柵距3有放大作用。（1分）（3）光柵透光的強(qiáng)弱及光敏元件輸出的電壓按正弦規(guī)律變化。（1分）（4）平均效應(yīng)：莫爾條紋對光柵柵距的局部誤差具有誤差平均作用。（2分）步進(jìn)控制系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？各部分功能是什么？參考答案：步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)主要由步進(jìn)控制器、功率放大器及步進(jìn)電機(jī)組成。（2分）步進(jìn)控制器是由緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正、反轉(zhuǎn)控制門等組成。主要用于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向等控制；（2分）功率放大器主要用于驅(qū)動信號的功率放大，提高其驅(qū)動能力。（1分）分析下面驅(qū)動電路的功能？參考答案：圖中所示是步進(jìn)電動機(jī)

8、單相的單電壓功放電路。L、RL是步進(jìn)電機(jī)的繞組電感和繞組電阻；（2分）晶體管VT可以看成一個無觸點開關(guān)；二極管V和電阻Rd組成放電回路，以防止晶體管VT關(guān)斷瞬間繞組反電勢造成管子擊穿。（1分）R為限流電阻，保證通電后電流穩(wěn)態(tài)值為額定值，同時還可以起到減小過渡時間的作用。（1分）電容C為加速電容，動態(tài)時，利用它的旁路作用，使電機(jī)繞組電流上升加快，改善電流波形的前沿。（1分）根據(jù)下圖說明脈沖加減器的基本功能是什么？參考答案：脈沖加減器是脈沖-相位變換器的關(guān)鍵部分，他完成向基準(zhǔn)脈沖中加入或抵消脈沖的作用。（3分）當(dāng)有正指令脈沖來時，使基準(zhǔn)脈沖序列中加入一個脈沖；當(dāng)有負(fù)指令脈沖來時，使基準(zhǔn)脈沖序列中扣

9、減一個脈沖。（2分）五、分析與計算題：（每題15分，共30分）1一臺五相步進(jìn)電動機(jī)，采用五相十拍脈沖分配方式，轉(zhuǎn)子有200個齒，脈沖頻率為f=1000Hz,絲杠導(dǎo)程為t二10mm,減速裝置的傳動比i二10。求：（1）寫出一個循環(huán)的通電順序;（2）求步進(jìn)電動機(jī)步距角；（3）求步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速；（4）求步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量。參考答案：（1）電機(jī)正轉(zhuǎn)時，一個循環(huán)的通電順序為：A-AB-B-BC-C-CDDDEfEEA-A電機(jī)反轉(zhuǎn)時，一個循環(huán)通電順序為：A-AE-E-ED-D-DC-CfCB-B-BA-A（2分）或：AB-ABCBCBCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB-AB（2）根據(jù)步距角的計

10、算公式：Q齒距齒距36CP7拍數(shù)KmKmz其中,K=2,m=5,z二200,因此有:36(PKmz36(P2x5x2000.18（3分）（3）根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的速度計算公式:n=f-60=6心kmz_2n6OfKinz(r/min)其中，F(xiàn)lOOOHz,K二2,m二5，z二200,因此有:60fKniz60 x1000I=30(r/,nin)(5分)（4）根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量計算公式:共4頁第 頁共4頁第 頁如_360t36a36tf其中，r=10mm,K二2,m=5,z二200，2=10,因此有:360tKmz*36(12x5x200360 x10=0.0005（5分）2利用以下臺達(dá)伺服驅(qū)動器如何構(gòu)建一個交流伺服控制系統(tǒng)？請畫出系統(tǒng)框圖，說明伺服驅(qū)動器的各接口該連接何種信號？并寫出調(diào)試的基本步驟。參考答案：(1)(5分)（2）各接口連接信號可參照右圖。（5分）（3）a.連接硬件；b.設(shè)置驅(qū)動器的控制模式。調(diào)整參數(shù)，將控制模式設(shè)定為所需模式，更改后須重新上電開機(jī)。C.上位機(jī)編程和PLC編程；d.系統(tǒng)調(diào)試。（5分）內(nèi)外那呂生電取：1）ttHJw時p、CWIfi電Rl.P、DMHJFK2）ttHJ內(nèi)祁回it電QI時，p、c劃開ra,FDWrSWLkL2W*ftH-KI200-23