伺服系统试卷A答案

第1页共2页南阳理工学院电子与电气工程系2011—2012学年第一学期期末考试试卷评分标准课程名称伺服运动控制试卷编号A考试方式开卷满分分值100分题号一二三四五总分得分一、填空题（每空1分，共20分）1、伺服系统主要研究内容是机械运动过程中涉及的力学、机械学、动力驱动、伺服参数检测和控制等方面的理论和技术问题。2、无刷直流电机的位置传感器的种类很多，通常有电磁式、光电式和磁敏式三种。3、伺服系统的作用是：接受来自控制装置的指令信号，驱动移动部件跟随指令运动，并保证动作的快速和准确。4、在鉴相工作方式下，旋转变压器的两相正交定子绕组分别需要加上幅值相等、频率相同而相位相差90度的正弦励磁电压。5、在伺服系统中，常用于测角（位移）的检测元件有电位计、差动变压器、微同步器、自整角机、旋转变压器等。6、直流伺服电机的调速方式主要有：改变电枢电压、变磁通量和在电枢回路中串联调节电阻R。7、永磁无刷直流电机就其基本结构而言，是由电动机本体、转子位置传感器、电子开关线路等三部分组成。8、步进电机的角位移量和指令脉冲的个数成正比。9、交流伺服驱动器的输入电源包括：主回路电源和控制回路电源两部分。10、幅值比较伺服系统的位置检测元件应工作在幅值工作方式。11、脉冲比较伺服系统中脉冲的比较通常采用可逆计数器。12、ASDA-AB系列伺服驱动器的操作模式主要有三种：位置模式、速度模式和扭矩模式。13、步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的电动机。14、具有串行控制功能的单片机系统与步进电机驱动电源之间，具有较少连线，所以驱动电源必须具有环形分配器的功能。15、测速发电机能够测速的主要原因是：其输出电压与转子转速成正比。二、判断题（每题2分，共10分）（√）16、步进电机转动速度与电脉冲频率成正比，通过改变电脉冲频率就可调节步进电机的转速。（╳）17、四相步进电机是靠四相绕组按照随意的相序轮流通电驱动进行运转。（√）18、交流伺服电机由于结构简单、成本低廉、无电刷磨损、维修方便，被认为是一种理想的伺服电机，（╳）19、旋转变压器只能用于线位移的测量。（√）20、连续控制的要求是：精确定位，并随时控制进给轴伺服电机的转向和转速。三、选择题（每题2分，共10分）（D）21、以下哪一项不是对伺服系统的基本要求。A稳定性好B精度高C快速响应无超调D高速，转矩小（A）22.通过以下哪种方式可以进一步减小步进电机的步距角，从而提高其走步精度。A细分B提高频率C减小电源电压D改变控制算法（B）23.使用感应同步器作为位置检测装置，从而构成位置闭环的控制系统属于何种控制方式。A开环B闭环C半闭环D前馈（D）24.PWM调速方式称为（）。A变电流调速B变电压调速C变频调速D脉宽调速（A）25.无刷直流电动机的换相状态由以下什么因素决定。A转子的位置B位置传感器的安装位置C电机的电流D电机的电压四、简答题（每题6分，5题共30分）26、直流测速发电机与异步测速发电机性能上有什么差别？答：异步测速发电机的主要优点是：结构简单，维护容易，惯量小，无滑动接触，输出特性稳定，精度高，摩擦转矩小，不产生无线电干扰，正、反向旋转时输出特性对称。其主要缺点是：存在剩余电压和相位误差。（3分）得分评卷人得分评卷人得分评卷人得分评卷人系专业班姓名学号…………………………装…………………………订……………………………线……………………系专业班姓名学号…………………………装…………………………订……………………………线……………………第2页共2页直流测速发电机的主要优点是：没有相位波动，没有剩余电压，输出特性的斜率比异步测速发电机的大。其主要缺点是：结构复杂，维护不便，摩擦转矩大，有换向火花，产生无线电干扰信号，正、反向旋转时，输出特性不对称。（3分）27、简述感应同步器的结构组成及测量原理？答案要点：感应同步器由定尺和滑尺两部分组成。（3分）其基本原理：利用两个平面印刷电路绕组的互感随两者的位置变化而变化。类似于变压器的原边和副边。（3分）28、请写出莫尔条纹的主要特点。答案要点：(1)移动规律：条纹的移动量、移动方向与光栅尺的位移量、位移方向具有对应关系。（1分）(2)放大作用：莫尔条纹的间距W对光栅的栅距ω有放大作用。（1分）(3)光栅透光的强弱及光敏元件输出的电压按正弦规律变化。（2分）(4)平均效应：莫尔条纹对光栅栅距的局部误差具有误差平均作用。（2分）29、分析下面驱动电路的功能？答案要点：图中所示是步进电动机单相的双电压功放电路。这种线路的特点是：绕组通电开始时接通高压以保证电机绕组中有较大的冲击电流流过。（3分）然后再截断高压，由低压维持绕组中的电流，以保证电机绕组中的稳定电流等于额定值。高压U1大约为80～150V，低压U2大约为5～20V左右。（3分）30、步进控制系统主要由哪几部分组成？各部分功能是什么？答案要点：步进电机开环控制系统主要由步进控制器、功率放大器及步进电机组成。（2分）步进控制器步进控制器是由缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及正、反转控制门等组成。主要用于步进电机转速、转角、转向等控制；（2分）功率放大器主要用于驱动信号的功率放大，提高其驱动能力；（2分）五、思考与计算（每题15分，共30分）31、一台五相步进电动机，采用五相十拍脉冲分配方式，转子有100个齿，脉冲频率为f=1000Hz，丝杠导程为t=10mm，减速装置的传动比i=10。求：（1）写出一个循环的通电顺序；（2）求步进电动机步距角；（3）求步进电动机转速；（4）求步进电机的脉冲当量。解：（1）电机正转时，一个循环的通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CD→D→DE→E→EA→A电机反转时，一个循环通电顺序为：A→AE→E→ED→D→DC→C→CB→B→BA→A（2分）（2）根据步距角的计算公式：z360齿距拍数齿距KmKmb其中，K=2，m=5，z=100，因此有：36.010052360z360Kmb（3分）（3）根据步进电机的速度计算公式：(r/min)z602kmz260602bKmfffn其中，f=1000Hz，K=2，m=5，z=100，因此有：(r/min)0610052000160z60Kmfn（5分）（4）根据步进电机的脉冲当量计算公式：itKmzitb360360360其中，t=10mm，K=2，m=5，z=100，i=10，因此有：0010103601010052360360360.itKmz（5分）32、由下图分析相位比较伺服系统的基本原理。答案要点：数控装置送来的进给指令脉冲首先经脉冲调相器变换成相位信号，即变换为重复频率为f0的PA(θ)。（3分）感应同步器采用相位工作状态，（3分）以定尺的相位检测信号经整形放大后得到的PB(θ)作为位置反馈信号，PB(θ)代表了机床移动部件的实际位置。（3分）这两个信号在鉴相器中进行比较，它们的相位差Δθ反映了实际位置和指令位置的偏差。（3分）此偏差信号放大后驱动机床要移动部件朝指令位置进给，实现精确的位置控制。（3分）得分评卷人系专业班姓名学号…………………………装…………………………订……………………………线……………………