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01 伺服控制系統一般由哪些部分構成？

【解答】

圖1

圖1所示為伺服控制系統組成原理圖，它包括控制器、伺服驅動器、伺服電機和位置檢測反饋元件。伺服驅動器通過執行控制器的指令來控制伺服電機，進而驅動機械裝備的運動部件（這里指的是絲杠工作臺），實現對裝備的速度、轉矩和位置控制。

從自動控制理論的角度來分析，伺服控制系統一般包括控制器、被控對象、執行環節、檢測環節、比較環節等五部分。

（1）比較環節

比較環節是將輸入的指令信號與系統的反饋信號進行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號的環節，通常由專門的電路或計算機來實現。

（2）控制器

控制器通常是PLC、計算機或PID控制電路，其主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理，以控制執行元件按要求動作。

（3）執行環節

執行環節的作用是按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉化成機械能，驅動被控對象工作，這里一般指各種電機、液壓、氣動伺服機構等。

（4）被控對象

機械參數量包括位移、速度、加速度、力、力矩為被控對象。

（5）檢測環節

檢測環節是指能夠對輸出進行測量并轉換成比較環節所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉換電路。

02 永磁同步型交流伺服電機的定子結構是怎么樣的？

【解答】

交流伺服電機一般是指永磁同步型電機，它主要由定子、轉子及測量轉子位置的傳感器構成，定子和一般的三相感應電機類似，采用三相對稱繞組結構，它們的軸線在空間彼此相差120度（圖2所示）；轉子上貼有磁性體，一般有兩對以上的磁極；位置傳感器一般為光電編碼器或旋轉變壓器。在實際應用中，伺服電機的結構通常會采用如圖3所示的方式，它包括電機定子、轉子、軸承、編碼器、編碼器連接線、伺服電機連接線等。

圖2

圖3

03 請簡單介紹一下伺服驅動器內部結構。

【解答】

伺服驅動器又稱功率放大器，其作用就是將工頻交流電源轉換成幅度和頻率均可變的交流電源提供給伺服電機，其內部結構如圖4所示，跟變頻器內部結構基本類似，主要包括主電路和控制電路。

伺服驅動器的主電路包括整流電路、充電保護電路、濾波電路、再生制動電路（能耗制動電路）、逆變電路和動態制動電路，可見比變頻器的主電路增加了動態制動電路，即在逆變電路基極斷路時，在伺服電機和端子間加上適當的電阻器進行制動。電流檢測器用于檢測伺服驅動器輸出電流的大小，并通過電流電測電路反饋給DSP控制電路。有些伺服電機除了編碼器之外，還帶有電磁制動器，在制動線圈未通電時，伺服電動機被抱閘，線圈通電后抱閘松開，電動機方可正常運行。控制電路有單獨的控制電路電源，除了為DSP以及檢測保護等電路提供電源外，對于大功率伺服驅動器來說，還提供散熱風機電源。

圖4 伺服驅動器內部結構

04 MR-JE伺服驅動器的命名規則是怎樣的？

【解答】

三菱通用AC伺服MELSERVO-JE系列（以下簡稱MR-JE）是以MELSERVO-J4系列為基礎，在保持高性能的前提下對功能進行限制的AC伺服。它的控制模式有速度控制、轉矩控制和位置控制三種。在位置控制模式下最高可以支持4Mpulses/s的高速脈沖串；同時還可以選擇位置/速度切換控制，速度/轉矩切換控制和轉矩/位置切換控制。因此，MR-JE伺服不但可以用于機床和普通工業機械的高精度定位和平滑的速度控制，還可以用于張力控制等，應用范圍十分廣泛。

圖5 所示為MR-JE系列伺服驅動器的規格型號說明。

圖5

05 如果用伺服來做恒張力轉矩控制，那么應如何來設計其電氣控制圖？

【解答】

1.選擇合理的設備。如FX3U-32MTPLC一臺、三菱MR-JE-20A伺服驅動器一臺、相對應的伺服電動機HG-JN23J-S100一臺。

2.三菱FX3U-32MTPLC進行I/O分配，如表1所示。

3.完成圖6所示的電氣線路圖。其中LSP、LSN內部自動為ON。PLC控制切刀動作為KA繼電器。

4.伺服驅動器參數設置如表2所示，其中[Pr.PD03]-[Pr.PD19]參數的后2位是設定位。

表1

圖6

表2 伺服驅動器參數