現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng) 課后習(xí)題及答案匯 趙希梅 第1-10章

1、什么是伺服系統(tǒng)？它的主要研究內(nèi)容是什么？答：在自動控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出量能夠以一定速度和足夠的精度跟蹤輸入量的變化且復(fù)現(xiàn)輸入量的系統(tǒng)，稱為隨動系統(tǒng)，也叫伺服系統(tǒng)。由動力及傳感器所組成的負反饋閉環(huán)系統(tǒng)稱為伺服機構(gòu)，即伺服系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容：被控對象為機械（或機構(gòu)）運動體的位置、速度、加速度乃至加加速度（jerk）的控制系統(tǒng)。2、伺服系統(tǒng)由哪幾種部分組成？答：伺服系統(tǒng)由8種部分組成：（1）給定環(huán)節(jié)：產(chǎn)生給定的輸入信號；（2）反饋環(huán)節(jié)：對系統(tǒng)輸出（被控量）進行測量，并將它轉(zhuǎn)換成反饋信號；（3）比較環(huán)節(jié)：將給定的輸入信號與反饋信號加以比較（二者必須同量綱）產(chǎn)生誤差信號，常以表述；（4）控制器（有時也稱為調(diào)節(jié)器）：根據(jù)誤差信號的某種規(guī)律，產(chǎn)生出相應(yīng)的控制信號，使輸出被控量按規(guī)定的要求變化。控制器是控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制要求的最核心部分；（5）放大環(huán)節(jié)：控制器輸出的控制信號能量一般不足以直接推動激勵執(zhí)行環(huán)節(jié)動作，放大環(huán)節(jié)可經(jīng)由能源提供形式適宜而強度足夠的功率，推動執(zhí)行機械的動作；（6）執(zhí)行環(huán)節(jié)（執(zhí)行機構(gòu)）：控制信號獲得功率放大后，激勵被控機械對象使其被控的輸出量產(chǎn)生出應(yīng)有的變化；（7）被控對象：是伺服控制系統(tǒng)所要控制的設(shè)備運動或生產(chǎn)過程動作，這些運動或動作稱為伺服系統(tǒng)的被控對象；（8）擾動：除給定的輸入信號外，能使被控量偏離給定輸入信號的要求值或規(guī)律地來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部的一種與給定信號要求相左的物理量，都稱為擾動。這些組成部分共同工作，確保伺服系統(tǒng)能夠精確地控制被控對象，實現(xiàn)對位置、速度、加速度等參數(shù)的精確跟蹤和控制。3、對伺服系統(tǒng)有哪些基本要求？答：（1）穩(wěn)定性好：伺服系統(tǒng)在給定輸入信號或外界干擾信號作用下，能夠經(jīng)過短暫的調(diào)節(jié)過程后，使系統(tǒng)的輸出量達到一個新的平衡狀態(tài)或恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。（2）動態(tài)特性快速精準：系統(tǒng)在動態(tài)過程中對給定信號的響應(yīng)要求快速，振蕩強弱適中，響應(yīng)平穩(wěn)均勻，與給定信號的動態(tài)差異能快速減小。（3）穩(wěn)態(tài)特性平穩(wěn)無靜差：在過渡過程結(jié)束后，系統(tǒng)能夠保持高精度，理想情況下，被控量與給定量之間的偏差應(yīng)趨于零。（4）快速性：系統(tǒng)應(yīng)能快速響應(yīng)輸入信號的變化，具有較短的過渡過程和較小的超調(diào)量。（5）準確性：系統(tǒng)應(yīng)能夠精確跟蹤輸入信號，特別是在復(fù)現(xiàn)快速變化的指令信號時，系統(tǒng)的動態(tài)精度應(yīng)高。（6）魯棒性：系統(tǒng)應(yīng)具備一定的穩(wěn)定裕量，能夠抵抗內(nèi)部或外部的擾動以及參數(shù)變化的影響。（7）可靠性：伺服系統(tǒng)應(yīng)具有高度的可靠性，能夠在各種環(huán)境和工作條件下穩(wěn)定工作。（8）適應(yīng)性：系統(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)不同的負載和工作環(huán)境，保持性能的一致性。（9）經(jīng)濟性：在滿足性能要求的前提下，系統(tǒng)應(yīng)具有合理的成本效益比。（10）易于操作和維護：系統(tǒng)應(yīng)便于操作人員使用，并便于維護和檢修。這些基本要求確保了伺服系統(tǒng)能夠在各種應(yīng)用場合中提供高效、精確和可靠的控制性能。4、按照使用的驅(qū)動元件分類，可將伺服系統(tǒng)分為哪幾類？答：（1）氣壓伺服系統(tǒng)：最初以壓縮空氣為動力，推進水中的負載-魚雷螺旋槳；（2）電-氣伺服系統(tǒng)：系統(tǒng)的誤差檢測與前置放大部分采用的是電氣技術(shù)，而執(zhí)行元件卻是氣動的；（3）電-液伺服系統(tǒng)：系統(tǒng)的誤差檢測與前置放大部分是電氣的，而系統(tǒng)的功率放大與執(zhí)行元件是液壓的；（4）液壓伺服系統(tǒng)：系統(tǒng)的誤差，檢測放大與執(zhí)行全是由液壓元件實現(xiàn)的系統(tǒng)；（5）電動伺服系統(tǒng)：組成系統(tǒng)的元件除了機械部分之外，均是由電子-電磁元件組成，而執(zhí)行元件是由各種類型的電動機完成的。根據(jù)電動機的不同類型大體上可分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)兩大類。其中：1）直流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件為直流伺服電動機或無刷直流伺服電動機；2）交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件為各種交流伺服電動機。5、依照調(diào)節(jié)理論和系統(tǒng)信號特點，可將伺服系統(tǒng)分為哪幾類？答：依照調(diào)節(jié)理論，可將伺服系統(tǒng)分為三大類：1）開環(huán)伺服系統(tǒng)：這種伺服系統(tǒng)沒有被控系統(tǒng)輸出量的檢測與反饋。信息流是單方向的，系統(tǒng)的輸出量不參與輸入端對系統(tǒng)的控制，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)：具有輸出量的檢測裝置，把輸出量檢測后反饋到系統(tǒng)的輸入端，與輸入信號進行比較得到差值，該差值經(jīng)過放大和變換后驅(qū)動執(zhí)行元件，使輸出向減小誤差的方向變化，直到誤差等于零為止。閉環(huán)系統(tǒng)控制性能好，精度高。3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)：主要用在系統(tǒng)最終端輸出量不易測量的場合，選擇在最終端輸出量之前的某一個適當(dāng)位置上取得反饋信號，要求這個反饋信號與最終端的輸出信號之間具有簡單精準的對應(yīng)關(guān)系。依照系統(tǒng)信號特點，可將伺服系統(tǒng)分為兩大類：1）連續(xù)伺服系統(tǒng)：系統(tǒng)傳遞的電信號都是時間的連續(xù)函數(shù)，通常也稱模擬伺服系統(tǒng)。2）數(shù)字伺服系統(tǒng)：系統(tǒng)中至少有一處傳遞的電信號是時間斷續(xù)的、離散的脈沖數(shù)字信號，通常也稱為采樣系統(tǒng)或離散伺服系統(tǒng)。6、分別解釋開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)的概念。答：（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)：開環(huán)系統(tǒng)是指系統(tǒng)輸出量的控制不受實際輸出反饋的影響。在這種系統(tǒng)中，控制指令發(fā)出后，不檢測最終的輸出效果，也沒有將輸出結(jié)果反饋到輸入端進行調(diào)整的機制。開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但由于缺乏反饋，對擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化的適應(yīng)性較差，精度和穩(wěn)定性較低。（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)：閉環(huán)系統(tǒng)又稱為反饋控制系統(tǒng)，具有輸出量的檢測裝置，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的輸出量反饋到輸入端，并與期望的輸入信號進行比較。比較后的誤差信號會被用來調(diào)整控制器的輸出，以減小誤差，確保系統(tǒng)的輸出能夠跟隨輸入信號變化，直至誤差為零。閉環(huán)系統(tǒng)能夠提供更高的精度和穩(wěn)定性，因為它能夠自動補償擾動和系統(tǒng)參數(shù)的變化，但系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試相對復(fù)雜，成本也較高。（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)：半閉環(huán)系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)的一種變體，它在最終輸出之前的某個點上取得反饋信號，而不是在最終輸出點上。這種系統(tǒng)要求所選的反饋點與最終輸出之間存在一個確定且準確的對應(yīng)關(guān)系。半閉環(huán)系統(tǒng)的性能介于開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)之間，提供了一定程度的誤差補償能力，同時簡化了系統(tǒng)的安裝和調(diào)試過程。半閉環(huán)系統(tǒng)不能補償反饋點到最終輸出之間的誤差，但對于一些特定應(yīng)用，這種系統(tǒng)提供了一個成本效益較高的解決方案。7、什么是線性伺服和非線性伺服系統(tǒng)？答：線性伺服系統(tǒng)：系統(tǒng)的各部件的輸入-輸出特性在正常工作范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，描述這種系統(tǒng)的微分運動方程是線性微分方程，如方程的系數(shù)是常數(shù)，則稱為定常線性伺服系統(tǒng)，如果微分方程的系數(shù)不是常數(shù)而是時間的函數(shù)，則稱為變系數(shù)線性伺服系統(tǒng)。非線性伺服系統(tǒng)：系統(tǒng)中含有輸入-輸出的特性是非線性部件，描述這種系統(tǒng)特性的是非線性微分方程，對非線性系統(tǒng)的處理比較困難，并且沒有成熟一致的通用方法，需根據(jù)情況而定。8、為什么直流伺服電動機逐漸被交流伺服電動機所取代？答：直流伺服電動機逐漸被交流伺服電動機所取代的原因主要包括以下幾點：（1）結(jié)構(gòu)簡單：交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)相對簡單，特別是永磁同步型交流伺服電動機，由于使用了永磁體，省去了勵磁線圈和電刷，從而減少了維護成本和故障率。（2）性能優(yōu)越：交流伺服電動機，特別是永磁同步型，具有較高的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，能夠在較小的體積和重量下提供較大的輸出功率和轉(zhuǎn)矩。（3）控制方便：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動機的控制變得更加方便和靈活。現(xiàn)代的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)使得交流伺服電動機的控制性能可以與直流伺服電動機相媲美甚至更優(yōu)。（4）效率更高：交流伺服電動機在運行過程中的效率通常高于直流伺服電動機，特別是在高速運行時，交流伺服電動機的效率優(yōu)勢更加明顯。（5）維護成本低：由于交流伺服電動機沒有電刷和換向器，因此在日常使用中幾乎不需要維護，這大大降低了維護成本。（6）環(huán)境適應(yīng)性強：交流伺服電動機對環(huán)境的適應(yīng)性更強，例如在高溫、高濕等惡劣環(huán)境下，交流伺服電動機的可靠性更高。（7）制動性能好：交流伺服電動機的制動性能通常優(yōu)于直流伺服電動機，這在需要快速準確停車的應(yīng)用中尤為重要。（8）技術(shù)進步：微電子技術(shù)和控制算法的發(fā)展，使得交流伺服電動機的控制更加精確和高效，進一步推動了其在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。（9）成本下降：隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大和制造技術(shù)的進步，交流伺服電動機的成本逐漸降低，使得其在性價比上更具競爭力。（10）綠色環(huán)保：交流伺服電動機在運行過程中的能耗較低，且不含有對環(huán)境有害的部件（如電刷產(chǎn)生的火花和磨損），更加符合現(xiàn)代工業(yè)對綠色環(huán)保的要求。9、畫出永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的組成框圖。答：永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的組成框圖如下所示：10、伺服系統(tǒng)的典型輸入信號有哪幾種？答：（1）階躍輸入函數(shù)（stepinputfunction）：階躍信號表示輸入量的一種瞬變，相當(dāng)于在頻域內(nèi)有無限多個正弦信號的合成結(jié)果。在實際伺服系統(tǒng)中，相當(dāng)于在電機軸上突然加上或卸去負載。（2）斜坡（速度）輸入函數(shù)（rampinputfunction）：斜坡函數(shù)表示一個勻速信號，對時間的變化率是一個常數(shù)。它可以用來檢測系統(tǒng)勻速運動的性能。（3）拋物線（加速度）輸入函數(shù)（parabolicinputfunction）：拋物線輸入函數(shù)表示勻加速信號，由速度輸入函數(shù)對時間的積分而得。（4）脈沖輸入函數(shù)（pulseinputfunction）：實際的脈沖輸入函數(shù)在數(shù)學(xué)上可以用一系列的公式表達，它表示輸入量在短時間內(nèi)的突變。（5）正弦函數(shù)（sininputfunction）：正弦輸入函數(shù)是一種周期性變化的信號，其數(shù)學(xué)表達式通常包含振幅、相位移和振蕩角頻率。（6）余弦函數(shù)：與正弦函數(shù)類似，也是周期性變化的信號，相位上與正弦函數(shù)相差90°，在控制系統(tǒng)中常用于解耦控制。（7）加加速度輸入函數(shù)（jerkinputfunction）：加加速度是描述加速度變化快慢的物理量，對于高精度的伺服系統(tǒng)，如高檔數(shù)控機床等，加加速度控制是必要的。1、在交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，普遍的永磁交流伺服電動機可分為哪兩類？答：一類稱為無刷直流電動機（TheBrush-lessDCMotor，BDCM），另一類稱為三相永磁同步電動機（PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM）。2、就內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)而言，安裝永磁體方式可以分為哪幾種？答：凸裝式、嵌入式、內(nèi)埋式。3、什么是“理想電機”？答：（1）電動機的磁路是線性的，如果不計剩磁、飽和、磁滯和渦流效應(yīng)，可以使用疊加原理；（2）電動機的定、轉(zhuǎn)子之間氣隙磁場在空間上是按正弦規(guī)律分布，不計高次諧波的影響；（3）電動機的轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組，永磁體也沒有阻尼作用；（4）交流永磁三相同步電動機的定子繞組為三相對稱繞組，在空間上互差120°，通過三相正弦電流，在時間上互差120°電角度；（5）不計定、轉(zhuǎn)子表面的齒槽效應(yīng)的影響；（6）不考慮頻率變化和溫度變化對定子繞組電阻和漏抗的影響；電動機的結(jié)構(gòu)對直軸和交軸來說是對稱的；（7）反電動勢波形是嚴格的正弦型的。4、什么是矢量控制？答：控制電流的幅值和相位，并且能分別獨立控制d、q兩軸分量，通過坐標變換與閉環(huán)控制而實現(xiàn)。5、矢量控制應(yīng)用到永磁交流同步伺服電動機中有什么優(yōu)點？答：矢量控制的思想應(yīng)用到永磁交流同步伺服電動機中，更容易實現(xiàn)，參數(shù)的敏性也不像在感應(yīng)電機中那樣突出和嚴重，不用采用磁通觀測器來觀測磁通。對永磁伺服電機而言，矢量控制是最適宜了。另外，應(yīng)用高矯頑力和高剩磁感應(yīng)的永磁材料，可使永磁電機的功率密度高于感應(yīng)電機，也可獲得更高的轉(zhuǎn)矩/慣量比。1、什么是齒輪的減速比？答：齒輪的減速比是指在齒輪傳動系統(tǒng)中，輸入齒輪（驅(qū)動齒輪）的轉(zhuǎn)速與輸出齒輪（從動齒輪）的轉(zhuǎn)速之比。通常，減速比是通過齒輪的齒數(shù)比來確定的。如果一個齒輪系統(tǒng)由兩個齒輪組成，驅(qū)動齒輪有N1個齒，從動齒輪有N2個齒，那么減速比R可以通過以下公式計算：在實際應(yīng)用中，減速比通常用來描述減速器或變速箱的性能，它表示輸入軸轉(zhuǎn)動一圈時，輸出軸轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。一個大于1的減速比意味著輸出軸的轉(zhuǎn)速比輸入軸慢，從而提供更大的扭矩，但減少速度。相反，小于1的減速比則意味著輸出軸的轉(zhuǎn)速比輸入軸快，這通常用于提高速度但減少扭矩。2、負載的轉(zhuǎn)矩特性通常有什么？請舉例這幾類負載的典型代表。答：（1）恒轉(zhuǎn)矩負載：在這類負載中，負載轉(zhuǎn)矩不隨負載的運動速度變化而變化，負載的功率則隨著速度的變化而變化，速度高則功率線性增大，速度低則功率線性降低。典型代表：機床的進給機構(gòu)；卷揚機卷取重物；汽車生產(chǎn)線上螺栓擰緊機構(gòu)；飲料生產(chǎn)線上瓶蓋擰緊動作等（2）流體類負載：這類負載的轉(zhuǎn)矩與速度的二次方成正比例，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。典型代表：風(fēng)機、水泵（3）恒功率負載：這類負載的特點是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比，但轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積所代表的功率卻近似保持不變，可視為一個常數(shù)。典型代表：金屬切削機床的主軸驅(qū)動和卷取機等。3、典型的非線性現(xiàn)象有哪些？答：死區(qū)現(xiàn)象、飽和現(xiàn)象、間隙現(xiàn)象、摩擦現(xiàn)象。4、間隙現(xiàn)象對于系統(tǒng)性能的影響主要表現(xiàn)是什么？答：間隙特性對于系統(tǒng)性能主要影響表現(xiàn)在：一是增大了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，降低了控制精度，這相當(dāng)于死區(qū)的影響；二是使系統(tǒng)過渡過程的振蕩加劇，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，機械運動的傳遞系統(tǒng)發(fā)出噪聲，以致影響機械壽命。1、直線電機有哪些應(yīng)用，請舉例？答：（1）工業(yè)直線傳動：1）傳動帶：感應(yīng)式直線電動機的初級固定不動，次級就是傳送帶本身，所用的材料就是金屬帶或金屬網(wǎng)與橡膠的復(fù)合帶。這種傳送方式兼有礦車與普通皮帶運輸機的優(yōu)點，可以提高運輸能力，節(jié)省投資。2）傳送車：在工業(yè)生產(chǎn)中可用直線電機驅(qū)動車子傳送工件。為了實現(xiàn)自動化，要求小車能在始點、終點和沿途若干點上準確定位，直線電機通過調(diào)速裝置、速度傳感器、行程開關(guān)或無觸點開關(guān)的聯(lián)合作用，能使小車準確定位。3）行李、貨物的存取移動裝置。4）橋式起重機或吊車移動裝置。（2）電磁泵：當(dāng)初級通電后，在液態(tài)金屬中便產(chǎn)生定向的驅(qū)動力，以達到泵送液態(tài)金屬的目的。（3）工業(yè)裝置的執(zhí)行部件：感應(yīng)式直線電機可以用于門、窗、閥、開關(guān)的自動開閉裝置，以及自動剪切生產(chǎn)線的進給驅(qū)動裝置等。（4）驅(qū)動高速列車：在這種應(yīng)用中，將直線電機的初級固定在車身上，次級安置于地面，用氣墊（或磁墊）使車與地面分離，用直線電機驅(qū)動高速列車，時速可達400~500km/h，這是感應(yīng)式直線電機最典型的應(yīng)用。（5）其他方面的應(yīng)用：它還可以用于熔融液態(tài)金屬的攪拌裝置、電錘、車輛沖擊試驗臺的加速裝置等，其應(yīng)用面十分廣泛。在軍工領(lǐng)域，甚至可能助力航空母艦上飛機的彈射起飛。2、永磁直線同步伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理是怎樣的？答：基本結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式永磁同步電機由定子、氣隙、轉(zhuǎn)子三部分組成，直線式永磁同步電動機與此相似，也是由三部分組成。不過直線式電機的受電部分-初級繞組嵌放在鐵心中，它帶著饋電電纜一起作直線運動，稱這部分電樞繞組連同鐵心一起叫動子，而安放永磁體之處稱為次級，是不動的，叫作定子。在定子的全長的直線行程方向上，一塊接一塊的交替安放N極、S極永磁體。在動子和定子之間就是氣隙，這與旋轉(zhuǎn)式永磁電機的氣隙是一樣的。工作原理；通過三相饋電電纜，將三相對稱正弦電流引入動子繞組后，同樣會在動子與定子氣隙中產(chǎn)生氣隙磁場。在不考慮鐵心兩端開斷而引起的縱向端部效應(yīng)時，這氣隙磁場的分布情況與旋轉(zhuǎn)時的情況相似，既可以看成沿展開的直線方向呈正弦分布。當(dāng)三相電流隨時間而變化時，氣隙磁場將按A、B、C的相序沿直線運動，這個原理與旋轉(zhuǎn)電機相似。3、永磁直線同步伺服電動機的直接驅(qū)動有哪些優(yōu)點？答：（1）由于數(shù)控機床的直線進給行程較短，一般不超過幾百毫米，只有在很高的動態(tài)性能下才能完成，快速起動，準確停止，在實現(xiàn)切削軌跡拐彎處更需要高的加、減速度。（2）提高工件的表面加工質(zhì)量，延長刀具壽命；（3）提高了傳動精度和定位精度；（4）運動噪聲低；（5）進給行程長度不受限制，省去了貴重的滾珠絲杠。4、削弱和消除齒槽效應(yīng)力的措施有哪些？答：合理選擇永磁體寬度、選擇合適的齒槽寬度比、斜槽或斜極、采用分數(shù)槽繞組。5、直線電機在機床上有哪些亟待解決的問題？答：發(fā)熱問題、隔磁及其防護問題、負載干擾問題、垂直進給中自重問題。1、常見的位置和速度傳感器有哪些？答：位置傳感器：脈沖編碼器、多極旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵尺、三速感應(yīng)同步器速度傳感器：交、直流測速發(fā)電機、速度-角度傳感器2、在使用編碼器時需要考慮哪幾種基本問題？答：編碼器的分辨率；編碼器的精度；編碼器輸出的穩(wěn)定性；編碼器的響應(yīng)頻率；編碼器內(nèi)輸出信號的處理。3、增量式光電編碼器的分辨率和精度是否一樣？如不一樣，請說明分辨率和精度的區(qū)別。答：不一樣。增量式光電編碼器的分辨能力是以編碼器軸轉(zhuǎn)動一周所產(chǎn)生的輸出信號基本周期數(shù)來定義編碼器的分辨率的；精度是一種度量在所選定的分辨率范圍內(nèi)，確定任一脈沖相對另一脈沖位置的能力。4、請比較增量式檢測方式和絕對式檢測方式的優(yōu)缺點。答：增量式的優(yōu)點是裝置比較簡單，缺點是輸出信號計數(shù)易有誤差，沒有記憶能力；絕對式的優(yōu)點是有記憶能力，缺點是存在延遲，分辨率越高，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。5、簡述壓阻式加速度傳感器的性能和參數(shù)。答：（1）靈敏度：指單位加速度的輸出電壓。較典型的產(chǎn)品靈敏度為0.1~50mV/g；（2）頻率響應(yīng)：指加速度傳感器在規(guī)定的加速度極限內(nèi)工作時，輸入加速度交變頻率的允許限度。通常頻率響應(yīng)在0~5000Hz范圍內(nèi)；（3）精度誤差：包括輸出電壓非線性誤差和溫度變化誤差兩種。一般非線性誤差±1.0%，溫度誤差±2.0%；（4）電源：通常采用5V電源作為輸入電源。規(guī)定電源電壓不得超過±10%。1、功率變換主電路由什么組成？答：由整流電路、濾波電路和逆變電路組成。有時需要緩沖電路和制動電路。2、整流電路有哪些分類？答：分為單相整流電路、三相橋式全波整流電路和有源可控整流電路。3、緩沖電路的作用是什么？答：吸收功率開關(guān)關(guān)斷時由寄生電感產(chǎn)生的浪涌電壓以保證逆變器的安全可靠工作。4、PWM控制技術(shù)是什么？作用是什么？答：PWM控制技術(shù)，即脈寬度調(diào)制技術(shù)，是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變成電壓脈沖列，并通過控制電壓脈沖列的寬度或周期達到變壓目的，或通過控制電壓脈沖寬度和脈沖列的周期達到變壓、變頻目的一種控制技術(shù)。5、PWM控制功率變換系統(tǒng)有哪些特點？答：（1）主電路的拓撲結(jié)構(gòu)簡單，需要的功率器件少；（2）開關(guān)頻率高，輸出電流容易連續(xù)，諧波含量少，電機損耗及轉(zhuǎn)矩波動??；（3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬；（4）與交流伺服電動機配合構(gòu)成的交流伺服系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，抗干擾能力強；（5）功率開關(guān)工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通耗損小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時，開關(guān)損耗也不大，因而系統(tǒng)效率較高。1、寫出在d-q軸下的PMSM電壓方程和電磁轉(zhuǎn)矩方程？答：電壓方程為：電磁轉(zhuǎn)矩方程為：2、闡述永磁交流伺服電動機弱磁控制的基本思想？答：弱磁升速的過程，實際上就是保持端電壓不變和降低輸出轉(zhuǎn)矩的過程，同時也是在定子總電流受約束的前提下調(diào)整d軸和q軸電流分量分配關(guān)系的過程。這種通過調(diào)節(jié)定子電流來實現(xiàn)的弱磁控制，?允許PMSM在逆變器直流側(cè)電壓達到最大值后，?依然能夠在基速以上高速運行時實現(xiàn)恒功率調(diào)速，?從而獲得較寬的調(diào)速范圍。3、交流永磁伺服電動機初始定位的方法有什么？答：采用絕對式光電編碼器；采用混合式光電編碼器；永磁場與電樞反應(yīng)合成磁場正交。1、在交流永磁伺服系統(tǒng)中，對速度控制的目標是什么？答：速度控制的目標就是要使伺服電機所驅(qū)動的機械負載在各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)下按著所要求的速度變化規(guī)律運動。2、在交流永磁伺服系統(tǒng)中，對位置控制的目標是什么？答：位置控制的根本任務(wù)是實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)對位置指令的精準跟蹤。3、畫出位置伺服系統(tǒng)的組成框圖。答：位置伺服系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示。1、PID控制有哪些優(yōu)點？答：（1）PID原理簡單、使用方便，并且已經(jīng)形成了一套完整的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計與整定方法，很容易為科學(xué)工程技術(shù)人員掌握運用。（2）PID控制規(guī)律的數(shù)學(xué)算法蘊含了系統(tǒng)運動過程中的過去、現(xiàn)在和未來（將來）的主要信息。通過比例系數(shù)、積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)適當(dāng)?shù)剡x擇和調(diào)整，可以使系統(tǒng)輸出特性達到良好控制效果。（3）PID控制適應(yīng)性強，可以廣泛應(yīng)用于電氣傳動、功率變換、伺服控制，各種運動體大的機械控制。在各類化工、熱工、冶金、煉油、造紙、建材以及各種加工制造生產(chǎn)行業(yè)都有應(yīng)用。（4）PID控制的魯棒性較強，其控制品質(zhì)對于控制對象特性的變化不是十分敏感，具有一定的鎮(zhèn)定、魯棒能力。在一般情況下無需特別采用特殊措施，仍能保持正常工作。（5）PID控制根據(jù)不同的需要，針對自身的缺陷和不足，可以引進其方法的優(yōu)點，不斷地改進完善并形成了一系列行之有效的PID改進新算法。正是由于PID具有上述的諸多優(yōu)點，使得其在電氣傳動與電氣伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用成為廣泛的基本控制方法，方興未艾，正處于不斷地發(fā)展之中。2、P、I、D分別表示說明控制規(guī)律？寫出各自的傳遞函數(shù)。答：比例控制規(guī)律()、積分控制規(guī)律()、微分控制規(guī)律()、、3、應(yīng)該如何選擇具體的PID控制規(guī)律？答：控制規(guī)律的選擇，應(yīng)該根據(jù)被控制對象的特性、負荷的變化、主要擾動形式及對系統(tǒng)的動靜態(tài)要求等諸多方面具體情況，同時考慮到經(jīng)濟性是否合理，綜合考慮來決定。一般情況下，按如下原則選擇具體的控制規(guī)律：1）若被控對象的時間常數(shù)較大或延遲時間較長，應(yīng)引入微分控制規(guī)律；若系統(tǒng)要求無偏差，則選擇比例-積分-微分控制。2）若被控對象時間常數(shù)較小，負荷變化也不大，同時系統(tǒng)要求無偏差時，可選擇比例-積分控制。3）若被控對象時間常數(shù)小，負荷變化較小，要求系統(tǒng)的控制性能不高時，可選用比例控制即可。P、I、D三種控制作用少數(shù)情況下可以單獨使用，多數(shù)情況下可以幾種規(guī)律組合使用，這些作用之間互不牽涉，自由作用，而又可以自由疊加，完全是一種線性組合運用，這給分析研究和使用帶來巨大的便利，成為電氣伺服系統(tǒng)中最基本的控制規(guī)律與方法。4、抖振產(chǎn)生的本質(zhì)原因有什么？答：所謂“抖振”，無非是在光滑的切換面上疊加了一種波