伺服系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)材料

1、學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供學(xué)習(xí)和參考,如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除1. 伺服系統(tǒng)的定義、概念；伺服系統(tǒng)的基本要求；主要特點(diǎn)，伺服系統(tǒng)分類 (按照控制理論，按照反饋方式 ) 它們各有什么特點(diǎn)？； 位置速度檢測元件 (名稱 ) 莫爾條紋的特性3 種效應(yīng)。定義：在自動控制系統(tǒng)中，使輸出量能夠以一定準(zhǔn)確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng)，亦稱為伺服系統(tǒng)。 要求：穩(wěn)定性好 精度高 快速響應(yīng)并無超調(diào) 低速大轉(zhuǎn)矩和調(diào)速范圍寬主要特點(diǎn)：精確的檢測裝置有多種反饋比較原理與方法高性能伺服電動機(jī)寬調(diào)速范圍的速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)按控制理論分類：開環(huán)伺服系統(tǒng)（信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后，實(shí)際移動值不再反饋回來）閉環(huán)伺

2、服系統(tǒng) （若各種參數(shù)匹配不當(dāng)，將會引起系統(tǒng)振蕩， 造成不穩(wěn)定， 影響定位精度， 而且系統(tǒng)復(fù)雜和成本高）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)（不能補(bǔ)償位置閉環(huán)系統(tǒng)外的傳動裝置的傳動誤差，卻可以獲得穩(wěn)定的控制特性。介于開環(huán)與閉環(huán)之間，精度沒有閉環(huán)高，調(diào)試卻比閉環(huán)方便，因而得到廣泛應(yīng)用。）按反饋方式分類：脈沖、數(shù)字比較伺服系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，整機(jī)工作穩(wěn)定，在一般數(shù)控伺服系統(tǒng)中應(yīng)用十分普遍）相位比較伺服系統(tǒng)（適用于感應(yīng)式檢測元件的工作狀態(tài)，可得到滿意的精度。相位比較伺服系統(tǒng)的載波頻率高，響應(yīng)快，抗干擾性強(qiáng)， 因而很適于用做連續(xù)控制的伺服系統(tǒng)）幅值比較伺服系統(tǒng) （幅值大小與機(jī)械位移量成正比）全數(shù)字伺服系統(tǒng)（高速度、高精

3、度、大功率）速度檢測：異步（交流）測速發(fā)電機(jī)直流測速發(fā)電機(jī)光電測速盤 位置檢測：感應(yīng)同步器光柵 莫爾條紋特性的三種效應(yīng)：莫爾條紋的移動與柵距成比例平均效應(yīng) 放大效應(yīng)2. 晶閘管的伏安特性曲線， 以及導(dǎo)通條件和關(guān)斷條件，維持電流， 擎住電流；全控器件寫出三種名稱（ IGBT，GTO，MOSFET）優(yōu)缺點(diǎn)；導(dǎo)通條件： 晶閘管的陽極和控制極同時加正向電壓時晶閘管才能導(dǎo)通， 這是晶閘管導(dǎo)通必須同時具備的兩個條件。關(guān)斷條件：在晶閘管導(dǎo)通之后，其控制極就失去控制作用。欲使晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)，必須把陽極正向電壓降低到一定值 ( 或斷開，或反向) 。所以說晶閘管是控制導(dǎo)通而不控制關(guān)斷的半控器件。維持電流 IH

4、 ： 使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流擎住電流IL ：晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后，能維持導(dǎo)通所需的最小電流。門極關(guān)斷晶閘管GTO：缺點(diǎn)：門極反向關(guān)斷電流大，開關(guān)緩沖電路要消耗一定能量，且需要快速恢復(fù)無感電阻、無感電容、二極管等元器件。優(yōu)點(diǎn)：在于GTO是四層器件，開關(guān)頻率較高，不需要輔助轉(zhuǎn)流電路和開關(guān)容量等。絕緣門極晶體管IGBT：優(yōu)點(diǎn)：具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、驅(qū)動電路簡單、通態(tài)電壓低、能承受高電壓大電流等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)：若為大電感負(fù)載IGBT 的關(guān)斷時間不宜過短。IGBT 不適合于要求器件壓降低于0.7V 的場合下使用。擊穿電壓高的IGBT 器件電流容量較低。功率場效應(yīng)晶體管MO

5、SFET：優(yōu)點(diǎn)：單極型，電壓驅(qū)動，開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小而且驅(qū)動電路簡單。缺點(diǎn)：波形失真，只能做普通功率管，不能做信號學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供學(xué)習(xí)和參考,如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除3. 直流電動機(jī)機(jī)械特性， 理想空載轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速降落表達(dá)式， 不同電樞電壓下的機(jī)械特性曲線。電動機(jī)的機(jī)械特性：描述了電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。理想空載轉(zhuǎn)速：在這一曲線族中，不同的電樞電壓對應(yīng)于不同的曲線，各曲線是彼此平行的。n0( U/Ce)稱為 “理想空載轉(zhuǎn)速 ” ，而 n(R Te/ Ce Cm) 稱為轉(zhuǎn)速降落。4. 直流電機(jī)的調(diào)速方式有？各自特點(diǎn)調(diào)速方式：調(diào)節(jié)電樞供電電壓U

6、（調(diào)壓調(diào)速）（轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械特性曲線平行下移。調(diào)速范圍寬，機(jī)械特性硬，動態(tài)性能好）減弱勵磁磁通（調(diào)磁調(diào)速 ）（轉(zhuǎn)速上升，機(jī)械特性曲線變軟。）改變電樞回路電阻R（調(diào)阻調(diào)速）（轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械特性曲線變軟。）5. 調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)速指標(biāo)及其表達(dá)式和關(guān)系靜態(tài)調(diào)速指標(biāo)：調(diào)速范圍靜差率 調(diào)速范圍與靜差率的關(guān)系nN sn max靜差率： snN調(diào)速范圍與靜差率的關(guān)系：調(diào)速范圍： Dn0Dn minnN (1 s)6. 比例調(diào)節(jié)器，積分調(diào)節(jié)器控制規(guī)律，及其特點(diǎn)；無靜差調(diào)速系統(tǒng)中必須采用I調(diào)節(jié)器比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀；而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。只要?dú)v史上有偏差，就有足夠的

7、控制電壓，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。積分控制雖然最終能消除隱態(tài)誤差，但快速性不如比例控制。7. 采用 PI 調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖會畫，簡述其調(diào)節(jié)過程和控制規(guī)律，閉環(huán)對擾動的抑制能力。設(shè) Idcr 為臨界的截止電流，當(dāng)電流大于Idcr 時，將電流負(fù)反饋信號加到調(diào)節(jié)器的輸入端；當(dāng)電流小于Idcr 時，將電流負(fù)反饋切斷。系統(tǒng)中的電流檢測反饋信號Ufi= Id, 為檢測環(huán)節(jié)的比例系數(shù)；允許電樞電流截止反饋的臨界值Idcr=Ucom/ （Ucom為比較電壓）。當(dāng) Id Idcr（即 Ufi Ucom）時，電流負(fù)反饋被截止，不起作用， 此時系統(tǒng)僅存在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋。當(dāng)負(fù)載電流增大使 Id&g

8、t;Idcr （即 Ufi>Uw,Uw 為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電壓），穩(wěn)壓管被反向擊穿，允許電流反饋信號通過， 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋與電流負(fù)反饋同事起作用，使調(diào)節(jié)器輸出 Uct 下降，迫使 Udo 迅速減小，限制了電樞電流隨負(fù)載增大而增加的速度，有效抑制了電樞電流的增加。8. SPWM的調(diào)制方式的種類和特點(diǎn) ; SPWM用什么波產(chǎn)生，占空比概念，改變占空比方法；調(diào)制方式：同步調(diào)制方式（在逆變器輸出頻率變化的整個范圍內(nèi)，皆可保持輸出波形的正、負(fù)半波完全對稱，只有奇次諧波存在，而且能嚴(yán)格保證逆變器輸出三相波形之間具有120°相位移的對稱關(guān)系）異步調(diào)制學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供學(xué)習(xí)和參考,如有侵權(quán)

9、，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除方式（改善了調(diào)速系統(tǒng)的低頻工作特性）分段同步調(diào)制方式（集同步和異步調(diào)制方式之所長，克服了兩者的不足。采用分段同步調(diào)制方式，需要增加調(diào)制脈沖切換電路，從而增加控制電路的復(fù)雜性）SPWM波就是根據(jù)三角載波與正弦調(diào)制波的交點(diǎn)來確定功率器件的開關(guān)時刻，從而得到其幅值不變而寬度按正弦規(guī)律變化的一系列脈沖。占空比： 為周期 T 中， VT（IGBT）導(dǎo)通時間的比率，稱為負(fù)載率或占空比。方法：定寬調(diào)頻法調(diào)寬調(diào)頻法定頻調(diào)寬法9. 矢量控制的原理矢量控制是把交流電機(jī)解析成與直流電機(jī)一樣，根據(jù)磁場及其正交的電流的乘積就是轉(zhuǎn)矩這一最基本的原理，從理論上將電動機(jī)定子側(cè)電流分解成建立磁場的勵磁分量和產(chǎn)生

10、轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分量的兩個正交矢量來出來，然后分別進(jìn)行控制，故稱為矢量控制。10. 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動時轉(zhuǎn)速和電流波形， 分析轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用； PI 調(diào)節(jié)器飽和與非飽和；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器：使轉(zhuǎn)速n 跟隨給定電壓Un 變化，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)節(jié)對負(fù)載變化起抗干擾作用其飽和輸出限幅值作為系統(tǒng)允許最大電流的給定，起飽和非線性控制作用，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在最大電流約束下的起動過程電流調(diào)節(jié)器： 起動時， 實(shí)現(xiàn)最大允許電流條件下的恒流升速調(diào)節(jié)時間最優(yōu)在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中， 使電流跟隨其給定電壓Un 變化對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護(hù)作用。一旦故

11、障消失，系統(tǒng)立即自動恢復(fù)正常。飽和： 輸出達(dá)到限幅值。 當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和；換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。非飽和： 輸出未達(dá)到限幅值。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，正如1.6 節(jié)中所闡明的那樣，PI 作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總是零。11. 雙閉環(huán)系統(tǒng)原理圖，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)、電流反饋系數(shù)計算Un*Unnn 0Ui*UiI d式中，轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)。由第一個關(guān)系式可得U n*nn0學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供學(xué)習(xí)和參考,如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除12.PID 反饋控制系統(tǒng)框圖，并寫出其控制

12、律和控制特點(diǎn)；按照校正裝置的位置分類可分為哪些？比例控制器（ P 調(diào)節(jié)）：在比例控制器中，調(diào)節(jié)規(guī)律是：控制器的輸出信號與偏差成比例。其方程如下： U=kpe 式中 kp 稱為比例增益。 特點(diǎn)：從減小偏差的角度出發(fā)，我們應(yīng)該增加kp ，但是另一方面， kp 還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加kp 通常導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，過大的kp 往往使系統(tǒng)產(chǎn)生激烈的振蕩和不穩(wěn)定。積分控制器 （ I 調(diào)節(jié)）：在積分控制器中，調(diào)節(jié)規(guī)律是：偏差經(jīng)過積分控制器的積分作用得到控制器的輸出信號u，積分控制器的顯著特點(diǎn)是無差調(diào)節(jié)。微分控制器（D 調(diào)節(jié)）：在微分控制器中，調(diào)節(jié)規(guī)律是：偏差經(jīng)過微分控制器的微分作用得到控制器的輸出信號。

13、特點(diǎn)：針對被調(diào)量的變化速率來進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不需要等到被調(diào)量已經(jīng)出現(xiàn)較大的偏差后才開始動作，即微分調(diào)節(jié)器可以對被調(diào)量的變化趨勢進(jìn)行調(diào)節(jié)，及時避免出現(xiàn)大的偏差分類：順饋校正干擾補(bǔ)償串聯(lián)校正反饋校正13. 工程設(shè)計法中典型 I 型和 II 型系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，及其參數(shù)意義，并分析在直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中分別把轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)設(shè)計成何種典型系統(tǒng)，為什么I型： W (s)Ks(Ts1)典型的 I 型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，其對數(shù)幅頻特性的中頻段以20 dB/dec的斜率穿越0dB線，只要參數(shù)的選擇能保證足夠的中頻帶寬度，系統(tǒng)就一定是穩(wěn)定的，且有足夠的穩(wěn)定裕量，即選擇參數(shù)滿足于是，相角穩(wěn)定裕度18090arctgcT90a

14、rctgcT451或cT 1cTII 型： W (s)K ( s1)s2 (Ts1)典型的 II型系統(tǒng)也是以20dB/dec的斜率穿越零分貝線。由于分母中s2 項(xiàng)對應(yīng)的相頻特性是180°，后面還有一個慣性環(huán)節(jié)，在分子添上一個比例微分環(huán)節(jié)（s +1 ），是為了把相頻特性抬到180°線以上，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定，即應(yīng)選擇參數(shù)滿足11 或cTT且比 T 大得越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度越大。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負(fù)載擾動作用點(diǎn)前面必須有一個積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 中（見圖 2-26b ），現(xiàn)在在擾動作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)， 因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個積學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)

15、資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供學(xué)習(xí)和參考,如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)該設(shè)計成典型 型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。從動態(tài)要求上看，實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調(diào)，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要的因素，為此，電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，應(yīng)選用典型I 型系統(tǒng)。14. 雙極性可逆 PWM變換器電路原理圖分析，優(yōu)缺點(diǎn)。（ 1）正向運(yùn)行：第 1 階段，在0 t t on 期間， Ug1、 U g4為正， VT 1 、 VT 4 導(dǎo)通， Ug2、 U g3 為負(fù)， VT 2 、 VT3 截止，電流 id 沿回路 1 流通，電

16、動機(jī) M 兩端電壓 UAB = +U s第 2 階段，在 ton t T 期間， U g1 、 U g4 為負(fù)， VT 1 、 VT 4 截止， VD 2 、 VD 3 續(xù)流， 并鉗位使 VT 2 、 VT 3 保持截止， 電流 id 沿回路 2 流通，電動機(jī)M 兩端電壓 UAB = U s ；（ 2）反向運(yùn)行：第1 階段，在0 t ton 期間， Ug2、 U g3為負(fù)， VT 2 、 VT 3截止， VD 1、 VD 4 續(xù)流，并鉗位使VT 1、VT 4 截止，電流 id 沿回路 4 流通，電動機(jī) M 兩端電壓U AB=+U s ；第 2 階段，在 ton t T 期間， U g2、 Ug

17、3 為正， VT 2 、 VT 3 導(dǎo)通， Ug1 、 Ug4 為負(fù)，使 VT 1保持截止，電流 i d沿回路 3 流通，電動機(jī) M 兩端電壓 U AB = Us ；優(yōu)點(diǎn)：電流一定連續(xù)可使電動機(jī)在4 個象限運(yùn)行；電動機(jī)停止時有微振電流，能消除摩擦死區(qū)、 VT 4低速時每個IGBT 的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證IGBT 可靠導(dǎo)通低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍很寬缺點(diǎn)：在工作過程中，4 個 IGBT 都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且容易發(fā)生上、下兩管直通（即同時導(dǎo)通）的事故，降低了裝置的可靠性。為了防止上、下兩管直通，在一管關(guān)斷和另一管導(dǎo)通的驅(qū)動脈沖之間，應(yīng)設(shè)置邏輯延時。15. 變頻調(diào)速時為什么要采用電壓頻率協(xié)調(diào)控制的控制方式?有幾種，優(yōu)缺點(diǎn)2s 1Rr'TeU s3np(sRsRr' )2s212 (LlsL'l r )21由式機(jī)械特性方程式可以看出，對于同一組轉(zhuǎn)矩e 和轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)差率s）的要求，電壓s 和頻率1 可以TnU有多種配合。在s和1 的不同配合下機(jī)械特性也是不一樣的，因此可以有不同方式的電壓頻率協(xié)調(diào)控制。U 恒壓頻比控制（s /1）控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠U滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差