现代交流伺服系统 课后习题及答案 第1章 .docx

1、什么是伺服系统？它的主要研究内容是什么？

答：

在自动控制系统中，被控对象的输出量能够以一定速度和足够的精度跟踪输入量的变化且复现输入量的系统，称为随动系统，也叫伺服系统。由动力及传感器所组成的负反馈闭环系统称为伺服机构，即伺服系统。主要研究内容：被控对象为机械（或机构）运动体的位置、速度、加速度乃至加加速度（jerk）的控制系统。

2、伺服系统由哪几种部分组成？

答：伺服系统由8种部分组成：

（1）给定环节：产生给定的输入信号；

（2）反馈环节：对系统输出（被控量）进行测量，并将它转换成反馈信号；

（3）比较环节：将给定的输入信号与反馈信号加以比较（二者必须同量纲）产生误差信号，常以表述；

（4）控制器（有时也称为调节器）：根据误差信号的某种规律，产生出相应的控制信号，使输出被控量按规定的要求变化。控制器是控制系统实现控制要求的最核心部分；

（5）放大环节：控制器输出的控制信号能量一般不足以直接推动激励执行环节动作，放大环节可经由能源提供形式适宜而强度足够的功率，推动执行机械的动作；

（6）执行环节（执行机构）：控制信号获得功率放大后，激励被控机械对象使其被控的输出量产生出应有的变化；

（7）被控对象：是伺服控制系统所要控制的设备运动或生产过程动作，这些运动或动作称为伺服系统的被控对象；

（8）扰动：除给定的输入信号外，能使被控量偏离给定输入信号的要求值或规律地来自系统内部或外部的一种与给定信号要求相左的物理量，都称为扰动。

这些组成部分共同工作，确保伺服系统能够精确地控制被控对象，实现对位置、速度、加速度等参数的精确跟踪和控制。

3、对伺服系统有哪些基本要求？

答：

（1）稳定性好：伺服系统在给定输入信号或外界干扰信号作用下，能够经过短暂的调节过程后，使系统的输出量达到一个新的平衡状态或恢复到原来的平衡状态。

（2）动态特性快速精准：系统在动态过程中对给定信号的响应要求快速，振荡强弱适中，响应平稳均匀，与给定信号的动态差异能快速减小。

（3）稳态特性平稳无静差：在过渡过程结束后，系统能够保持高精度，理想情况下，被控量与给定量之间的偏差应趋于零。

（4）快速性：系统应能快速响应输入信号的变化，具有较短的过渡过程和较小的超调量。

（5）准确性：系统应能够精确跟踪输入信号，特别是在复现快速变化的指令信号时，系统的动态精度应高。

（6）鲁棒性：系统应具备一定的稳定裕量，能够抵抗内部或外部的扰动以及参数变化的影响。

（7）可靠性：伺服系统应具有高度的可靠性，能够在各种环境和工作条件下稳定工作。

（8）适应性：系统应能适应不同的负载和工作环境，保持性能的一致性。

（9）经济性：在满足性能要求的前提下，系统应具有合理的成本效益比。

（10）易于操作和维护：系统应便于操作人员使用，并便于维护和检修。

这些基本要求确保了伺服系统能够在各种应用场合中提供高效、精确和可靠的控制性能。

4、按照使用的驱动元件分类，可将伺服系统分为哪几类？

答：

（1）气压伺服系统：最初以压缩空气为动力，推进水中的负载-鱼雷螺旋桨；

（2）电-气伺服系统：系统的误差检测与前置放大部分采用的是电气技术，而执行元件却是气动的；

（3）电-液伺服系统：系统的误差检测与前置放大部分是电气的，而系统的功率放大与执行元件是液压的；

（4）液压伺服系统：系统的误差，检测放大与执行全是由液压元件实现的系统；

（5）电动伺服系统：组成系统的元件除了机械部分之外，均是由电子-电磁元件组成，而执行元件是由各种类型的电动机完成的。根据电动机的不同类型大体上可分为直流伺服系统和交流伺服系统两大类。其中：

1）直流伺服系统的执行元件为直流伺服电动机或无刷直流伺服电动机；

2）交流伺服系统的执行元件为各种交流伺服电动机。

5、依照调节理论和系统信号特点，可将伺服系统分为哪几类？

答：

依照调节理论，可将伺服系统分为三大类：

1）开环伺服系统：这种伺服系统没有被控系统输出量的检测与反馈。信息流是单方向的，系统的输出量不参与输入端对系统的控制，结构简单，成本较低。

2）闭环伺服系统：具有输出量的检测装置，把输出量检测后反馈到系统的输入端，与输入信号进行比较得到差值，该差值经过放大和变换后驱动执行元件，使输出向减小误差的方向变化，直到误差等于零为止。闭环系统控制性能好，精度高。

3）半闭环伺服系统：主要用在系统最终端输出量不易测量的场合，选择在最终端输出量之前的某一个适当位置上取得反馈信号，要求这个反馈信号与最终端的输出信号之间具有简单精准的对应关系。

依照系统信号特点，可将伺服系统分为两大类：

1）连续伺服系统：系统传递的电信号都是时间的连续函数，通常也称模拟伺服系统。

2）数字伺服系统：系统中至少有一处传递的电信号是时间断续的、离散的脉冲数字信号，通常也称为采样系统或离散伺服系统。

6、分别