【正文】 然而，繞組中的感應(yīng)電勢(shì)難以直接控制，當(dāng)電勢(shì)值較高時(shí)，可忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，認(rèn)為定子相電壓 U1= E1，得 這就是 恒壓頻比 的控制方式。 ② 額定頻率以上調(diào)速 由于定子相電壓受額定電壓的限制，當(dāng)上調(diào)頻率時(shí)，只能保持 U1= U1n，根據(jù)式（ 429）可知，這時(shí)將迫使磁通與頻率成反比例降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁調(diào)速的情況。 圖 440所示是轉(zhuǎn)差頻率控制的原理圖。 交流伺服電機(jī)的控制 圖 441所示是永磁交流同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 。 （ 2）鼠籠式異步伺服電機(jī)的矢量控制 矢量控制方式就是將電機(jī)定子電流分解成規(guī)定的 磁場(chǎng)電流 和 轉(zhuǎn)矩電流 ，分別進(jìn)行控制，同時(shí)將二者合成后的定子電流供給電機(jī)。 （ 1）（ 1） 永磁交流同步電機(jī)的控制 具有 永磁轉(zhuǎn)子 的交流同步電機(jī)稱(chēng)為永磁交流同步電機(jī)。包括： 1）脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路； 2）脈沖信號(hào)分配電路； 3）功率驅(qū)動(dòng)電路。 1）脈沖分配電路 功能是將來(lái)自控制環(huán)節(jié)的指令脈沖按著一定的 順序和分配 方式，分配給步進(jìn)電機(jī)各繞組，使其按事先規(guī)定的時(shí)間順序通、斷電。減少步進(jìn)電機(jī)在低頻運(yùn)行中的振動(dòng)和噪聲，以及實(shí)現(xiàn)精確定位 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩角特性可知 ， 兩相或兩相以上的繞組通電 ， 并且改變其電流大小和方向時(shí) ， 就可得到一個(gè) 相位角變化的合成力矩 ， 即微步運(yùn)行力矩 。 1)控制電源與驅(qū)動(dòng)電源隔離 2） 功放級(jí)中， T6是繞組 LA的供電開(kāi)關(guān)管； T5則是恒流斬波管，用于控制電機(jī)繞組中穩(wěn)定電流。 平滑控制 的作用是使步進(jìn)電機(jī)在低頻段能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其電路與微步電路相似，但它不改變脈沖當(dāng)量 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī)控制步時(shí)電機(jī)時(shí)，主要是做好硬件接口和軟件接口。環(huán)開(kāi)分配器可用 普通集成電路 ， 專(zhuān)用集成電路 或 微機(jī) 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 對(duì)功率放大器的要求是：能夠提供出幅值足夠大 ， 并且前后沿較好的矩形波勵(lì)磁電流 ， 電路本身的功耗小 ， 效率高：能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 ， 驅(qū)動(dòng)電源成本低等 。控制供電的脈沖個(gè)數(shù)就可以控制位移，控制脈沖頻率就可以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。 矢量控制變頻調(diào)速是一種高精度的調(diào)速。 也就是說(shuō) ， 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)于指令脈沖數(shù) ， 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)于指令脈沖頻率 。當(dāng)速度控制器（ SC）將給定速度指令信號(hào) f＊ｍ與速度檢測(cè)器反饋值 fm的偏差放大后，形成轉(zhuǎn)差頻率指令 f＊ｓ，由該 f＊ｓ加上速度檢出信號(hào) fm后，形成逆變器的輸出頻率控制指令 f*，其它控制與 U/f控制相同。 交流電機(jī)的變頻調(diào)速（ 2） （ 2） 轉(zhuǎn)差頻率控制調(diào)速 轉(zhuǎn)差頻率是指施加于電機(jī)的交流電壓頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速 （ 電氣角頻率 ） 的差頻率 。 根據(jù)三相異步電機(jī)定子每相電勢(shì)有效值表達(dá)式 1 1 1 14. 44 NmE f N K??（ 429） 式中 E1—— 定子每相的感應(yīng)電勢(shì)有效值； 1N—— 定子每相繞組匝數(shù) 1NK—— 繞組系數(shù)； m?—— 每極氣隙磁通量 11Ef ?常值1Uf ?常值①額定頻率以下調(diào)速 由式（ 429）可知，要保持 Φm不變，當(dāng)從額定頻率 f1n下調(diào)頻率 f1時(shí)，必須同時(shí)降低 E1，使 這就是恒定電勢(shì)頻率比的控制方式。 交流電機(jī)的調(diào)速原理 ? ? ? ?1 06011fn s s np? ? ? ?根據(jù)電機(jī)學(xué)可知，交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速 （ 428） 式中 s—— 電機(jī)的轉(zhuǎn)差率； f1—— 電機(jī)的供電頻率； p—— 電機(jī)的極對(duì)數(shù)； n0—— 電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。 基準(zhǔn)信號(hào)是采用石英晶體振蕩器 。 即當(dāng) UI為零時(shí) ， US為正負(fù)脈沖寬度相等方波 ， 當(dāng) UI為正或負(fù)時(shí) ， 則比較器輸入端的三角波相應(yīng)上移或下移 ， US也相應(yīng)改變 ， 直流脈寬調(diào)速就是利用脈寬調(diào)制 （ PWM） 變換器 ， 將直流電源電壓變換成較高頻率的方波電壓 ， 再控制該方波脈沖寬度來(lái)改變加在電機(jī)電樞上平均電壓 Ud進(jìn)行調(diào)速的 。實(shí)際電路中，為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行限流保護(hù)，還應(yīng)引入 電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié) ，這樣就組成了有兩個(gè)調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)。 將式（ 425）代入式（ 424），可整理得出 （ 426） 式中 Ka—— 從給定電奪到晶閘管整流輸出端整流電壓的放大倍數(shù)， Ka= KdK1； K—— 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)， —— 閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速； —— 閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落。 其中調(diào)速特性較好 ， 應(yīng)用廣泛的是 調(diào)壓調(diào)速 。 電子受到的洛侖茲力為 : ()Lf e v B??電子的電量 C 半導(dǎo)體中電子運(yùn)動(dòng)的速度 磁場(chǎng)強(qiáng)度 在洛侖茲力的作用下，電子被推向半導(dǎo)體的一側(cè)，并形成電子積累，而另一側(cè)形成對(duì)應(yīng)的 正電荷積累，從而在兩側(cè)間形成電場(chǎng)，使運(yùn)動(dòng)的電子受電場(chǎng)力的作用： HEH Vf e E e b? ? ? ?電場(chǎng)形成的電勢(shì) 電場(chǎng)基板之間的距離 霍爾元件（ 2） 當(dāng)電子受到的洛侖茲力和電場(chǎng)力相等時(shí)，電荷的積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，則霍爾 電勢(shì)為： sinHV b v B b v B?? ? ? ? ? ? ?流經(jīng)載流體的電流與載流體中電子的速度有如下關(guān)系： I n e v b d? ? ? ? ?載流體的電子密度 由上兩式子可知道霍爾 電勢(shì)為 1 HHHRV I B I B K I Bn e d d? ? ? ? ? ? ???霍爾系數(shù) 靈敏系數(shù) 由此可知： 1）在恒定電流之下可用霍爾元件測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，在恒磁場(chǎng)之下，可以測(cè)電流 I。 霍爾元件（ 1） 霍爾元件的工作原理 霍爾效應(yīng)： 載流體位于磁場(chǎng)中，當(dāng)其流經(jīng)的電流 I的方向與磁場(chǎng) B的方向之間有夾角 α?xí)r，則在載流體上平行于 I、 B的兩側(cè)面之間產(chǎn)生一個(gè)大小與電流 I和磁場(chǎng) B的乘積成正比的電動(dòng)勢(shì) VH。當(dāng)縫隙圓盤(pán)隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于圓盤(pán)上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此若圓盤(pán)每轉(zhuǎn)一周，光電器件就會(huì)輸出與圓盤(pán)縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù)測(cè)量時(shí)間 t內(nèi)的脈沖數(shù) N，就可求出轉(zhuǎn)速 （ 422） 利用位移傳感器檢測(cè)速度 各種氣隙型位移傳感器配合被測(cè)物體上的等距標(biāo)記（凸齒、凹坑等），都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量。 一般取 Zt=60 10m（ m=0， 1， 2， … ） 利用兩組縫隙間距 W相同，位置相差（i/2+1/4） W（式中 i為正整數(shù)）的指示縫隙和光電器件，就可辨別出圓盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向。 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性曲線(xiàn)如圖 429所示。 將來(lái)自光電元件 12上的拍頻信號(hào)各經(jīng)前置放在、整形、倍頻和計(jì)數(shù)后送入減法器，利用拍頻差 N就可求出位移量 式中 λ2—— 頻率為 f2的光波波長(zhǎng)； N—— 測(cè)量信號(hào)與參考信號(hào)的拍頻差。另一部分光線(xiàn)穿過(guò)分光鏡 4后經(jīng) 偏振分光鏡 5，對(duì)偏振面垂直于入射平面頻率為 f1的線(xiàn)偏振光產(chǎn)生全反射，而對(duì)偏振面在入射平面內(nèi)頻率為 f2的偏振光全透過(guò)。 激光檢測(cè)裝置 激光傳感器，通常由 激光器 、 穩(wěn)頻器 、 光學(xué)干涉部分 和 光電轉(zhuǎn)換元件 等組成 激光干涉測(cè)長(zhǎng)儀有 單頻激光干涉?zhèn)鞲衅?和 雙頻激光干涉?zhèn)鞲衅?。靜態(tài)磁頭就是利用磁柵漏磁通 Φ0的一部分 Φ2通過(guò)磁頭鐵芯而拾取信號(hào)的。 （ 2） 靜態(tài)磁頭 ：又稱(chēng)為磁通響應(yīng)式磁頭。當(dāng)二者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以檢測(cè)出位移量的電信號(hào)。 為轉(zhuǎn)子初始位置 ， 則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) θ時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)為： 1 sin sin sinme nU nU t? ? ???（ 420） 式中 n—— 變壓比； U1—— 定子激磁電壓， U1= Um sinωt Um—— 定子激磁電壓的幅值； ω——激磁電壓的角頻率。 圖 425所示是旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 。 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和交流繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)相似 ， 由 定子和轉(zhuǎn)子 組成 。 當(dāng)使用的二進(jìn)制碼盤(pán)存在制造誤差和光電元件安裝位置誤差時(shí) ，將會(huì)造成非單值性誤差 ， 使用循環(huán)制碼盤(pán) ， 就可使誤差限制在最低位的一位數(shù) 。 四位的二進(jìn)制碼盤(pán)和循環(huán)制碼盤(pán)圖案如圖 424所示 。 由于光柵檢測(cè)裝置個(gè)有檢測(cè)精度高、分辨率高、適宜大量程及動(dòng)態(tài)檢測(cè)的特點(diǎn)，所以多用于精密的自動(dòng)檢測(cè)及控制設(shè)備上。 光柵讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)形式 利用光柵檢測(cè)的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭，它由光源、會(huì)聚透鏡、指示光柵、光電元件、必要的光欄及調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。 徑向圓光柵為圓弧形莫爾條紋 ， 切向 圓光柵為 環(huán)形莫爾條紋，如圖 420所示。 當(dāng)標(biāo)尺光柵和指示光柵的線(xiàn)紋方向不平行 ， 相互傾斜一個(gè)很小交角 θ時(shí) ， 光線(xiàn)就會(huì)透過(guò)兩個(gè)光柵尺 ， 形成明暗相間的 粗條莫爾條紋 ， 其方向與光柵刻線(xiàn)相垂直 ， 如圖 419所示 。 在滑尺的兩個(gè)繞組上，分別通入相應(yīng)和頻率一致、而 幅值 分別按正弦和余弦 變化 的正弦交變電壓： 式中， ф為合磁場(chǎng)的相位角。據(jù)此就可以求出滑尺的位移。 感應(yīng)同步器工作原理 c ossse k U ?? sincce k U ??? 感應(yīng)同步器的定尺和滑尺按要求安裝好后，如果