【正文】 制原理分類按自動控制原理，伺服系統(tǒng)又可分為開環(huán)控制伺服系統(tǒng)、閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)。機電一體化對伺服系統(tǒng)的技術要求是什么？機電一體化伺服系統(tǒng)要求具有精度高、響應速度快、穩(wěn)定性好、負載能力強和工作頻率范圍大等基本要求，同時還要求體積小、重量輕、可靠性高和成本低等。試分析直流伺服電機的結構與工作原理。直流伺服電動機主要由磁極、電樞、電刷及換向片結構組成（如圖63所示）。其中磁極在工作中固定不動，故又稱定子。定子磁極用于產(chǎn)生磁場。在永磁式直流伺服電動機中，磁極采用永磁材料制成，充磁后即可產(chǎn)生恒定磁場。在他勵式直流伺服電動機中，磁極由沖壓硅鋼片疊成，外繞線圈，靠外加勵磁電流才能產(chǎn)生磁場。電樞是直流伺服電動機中的轉動部分，故又稱轉子，它由硅鋼片疊成，表面嵌有線圈，通過電刷和換向片與外加電樞電源相連。圖 63 直流伺服電動機基本結構圖64 電樞等效電路直流伺服電動機是在定子磁場的作用下，使通有直流電的電樞（轉子）受到電磁轉矩的驅使，帶動負載旋轉。通過控制電樞繞組中電流的方向和大小，就可以控制直流伺服電動機的旋轉方向和速度。當電樞繞組中電流為零時，伺服電動機則靜止不動。直流伺服電動機的控制方式主要有兩種：一種是電樞電壓控制，即在定子磁場不變的情況下，通過控制施加在電樞繞組兩端的電壓信號來控制電動機的轉速和輸出轉矩；另一種是勵磁磁場控制，即通過改變勵磁電流的大小來改變定子磁場強度，從而控制電動機的轉速和輸出轉矩。采用電樞電壓控制方式時，由于定子磁場保持不變，其電樞電流可以達到額定值，相應的輸出轉矩也可以達到額定值，因而這種方式又被稱為恒轉矩調速方式。而采用勵磁磁場控制方式時，由于電動機在額定運行條件下磁場已接近飽和，因而只能通過減弱磁場的方法來改變電動機的轉速。由于電樞電流不允許超過額定值，因而隨著磁場的減弱，電動機轉速增加，但輸出轉矩下降，輸出功率保持不變，所以這種方式又被稱為恒功率調速方式試分析直流伺服電機與交流伺服電機在控制上有什么不同？直流伺服電機具有良好的調速特性，較大的啟動轉矩和相對功率，易于控制及響應快等優(yōu)點。盡管其結構復雜，成本較高，在機電一體化控制系統(tǒng)中還是具有較廣泛的應用。常用的變流技術是什么？各有什么用途？交流調壓器——把固定交流電壓變成可調的交流電壓。比較直流伺服電動機和交流伺服電動機的適用環(huán)境差別。直流伺服電機具有良好的調速特性，較大的啟動轉矩和相對功率，易于控制及響應快等優(yōu)點。盡管其結構復雜，成本較高，在機電一體化控制系統(tǒng)中還是具有較廣泛的應用。與直流伺服電動機比較，交流伺服電動機不需要電刷和換向器，因而維護方便和對環(huán)境無要求；此外，交流電動機還具有轉動慣量、體積和重量較小，結構簡單、價格便宜等優(yōu)點；尤其是交流電動機調速技術的快速發(fā)展，使它得到了更廣泛的應用。了解伺服電動機的機械特性有什么意義，習、慣性稱呼機械特性硬的含義是什么？如果直流伺服電動機的機械特性較平緩，則當負載轉矩變化時，相應的轉速變化較小，這時稱直流伺服電動機的機械特性較硬。有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，測得步進電機的轉速為100r/min，已知轉子有24個齒，求： 1）步進電機的步距角； 2）脈沖電源的頻率。三相變磁阻式步進電動機，轉子齒數(shù)Z=100,雙拍制通電，要求電動機轉速為120r/min，輸入脈沖頻率為多少?步距角為多少?1簡述交流電動機變頻調速控制方案。（１）開環(huán)控制（2）無速度傳感器的矢量控制（3）帶速度傳感器矢量控制（4）永磁同步電動機開環(huán)控制1試分析三相SPWM的控制原理。在PWM型逆變電路中，使用最多的是圖643a的三相橋式逆變電路，其控制方式一般都采用雙極性方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一個三角波載波uc，三相調制信號U ru, U rv 和, U rw的相位依次相差1200。U、V和W各相功率開關器件的控制規(guī)律相同，現(xiàn)以U相為例來說明。當Uru uc時，給上橋臂晶體管V1以導通信號，給下橋臂晶體管V4以關斷信號，則U相相對于直流電源假想中點N’的輸出電壓UUN’= Ud/2。當Uru uc時，給V4以導通信號，給V1以關斷信號，則UUN’=Ud／2。V1和V4的驅動信號始終是互補的。當給V1（V4）加導通信號時，可能是V1（V4）導通，也可能二極管VD1（VD4）續(xù)流導通，這要由感性負載中原來電流的方向和大小來決定，和單相橋式逆變電路雙極性SPWM控制時的情況相同。V相和W相的控制方式和U相相同。UUN’、UVN’和Uwn’ 的波形如圖643b所示。可以看出，這些波形都只有177。Ud兩種電平。像這種逆變電路相電壓（uUN’、uVN’和uWN’）只能輸出兩種電平的三相橋式電路無法實現(xiàn)單極性控制。圖中線電壓UUV的波形可由UUN’ ― UVN’得出?？梢钥闯?，當臂1和6導通時，UUV = Ud，當臂3和4導通時，UUV =―Ud，當臂1和3或4和6導通時，Uuv=0，因此逆變器輸出線電壓由+Ud、Ud、0三種電平構成。負載相電壓UUN可由下式求得uUN=uUN’UUN39。+UVN39。+UWN39。3（618）從圖中可以看出，它由（177。2/3）Ud，（177。1/3）Ud和0共5種電平組成。(a)(b)圖643三相SPWM逆變電路及波形在雙極性SPWM控制方式中，同一相上下兩個臂的驅動信號都是互補的。但實際上為了防止上下兩個臂直通而造成短路，在給一個臂施加關斷信號后，再延遲△t時間，才給另一個臂施加導通信號。延遲時間的長短主要由功率開關器件的關斷時間決定。這個延遲時間將會給輸出的PWM波形帶來影響，使其偏離正弦波。1分析影響直流伺服電機的影響因素。（1）驅動電路對機械特性的影響（2）直流伺服電動機內(nèi)部的摩擦對調節(jié)特性的影響（3）負載變化對調節(jié)特性的影響1變流技術有哪幾種應用形式？舉出各種變流器的應用實例。變流技術按其功能應用可分成下列幾種變流器類型：整流器——把交流電變?yōu)楣潭ǖ模ɑ蚩烧{的）直流電。逆變器——把固定直流電變成固定的（或可調的）交流電。斬波器——把固定的直流電壓變成可調的直流電壓。交流調壓器——把固定交流電壓變成可調的交流電壓。周波變流器——把固定的交流電壓和頻率變成可調的交流電壓和頻率。1什么是PWM？直流PWM調壓比其它調壓方式有什么優(yōu)點？斬波器調壓控制直流伺服電機速度的方法又稱為脈寬調制（Pulse Width Modulation）直流調速。如圖所示為脈寬調速原理示意圖。將圖631a中的開關S周期性地開關，在一個周期T內(nèi)閉合的時間為τ，則一個外加的固定直流電壓U被按一定的頻率開閉的開關S加到電動機的電樞上，電樞上的電壓波形將