伺服系统试卷A答案.doc

系 专业 班 姓名 学号 装 订线 系 专业 班 姓名 学号 装 订线南阳理工学院电子与电气工程系20112012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 分得 分评卷人一、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 。得 分评卷人二、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。得 分评卷人三、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 电机的电压得分评卷人四、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） 系 专业 班 姓名 学号 装 订线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80150V，低压U2大约为520V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）得分评卷人五、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：AABBBCCCDDDEEEAA电机反转时，一个循环通电顺序为：AAEEEDDDCCCBBBAA （2分）（2） 根据步距角的计算公式： 其中，K=2，m=5，z=100，因此有： （3分）（3） 根据步进电机的速度计算公式： 其中，f=1000Hz，K=2，m=5，z=100，因此有： （5分）（4）根据步进电机的脉冲当量计算公式： 其中，t=10mm，K=2，m=5，z=100，i=10，因此有： （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()。（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()作为位置反馈信号，PB()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）