交流伺服系统包括基于异步电动机的交流伺服系统和基于同步电动机的交流伺服系统。
特点：稳定性好、快速性好、精度高木胶粉
在交流伺服系统中，电动机
的类型有永磁同步交流伺服电机
（PMSM
）和感应异步交流伺服电机（IM），其中，永磁同步电机
具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁
高速控制，调速范围宽广、动态特性和效率都很高。 交流伺服系统的性能指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度、动态响应和运行稳定性等方面来衡量。
低档的伺服系统调速范围在1:1000以上，一般的在1:5000～1:10000，高性能的可以达到1:100000以上；定位精度一般都要达到±1个脉冲，稳速精度，尤其是低速下的稳速精度比如给定1rpm时，一般的在±0.1rpm以内，高性能的可以达到±0.01rpm以内。
2 全闭环，半闭环，开环各有什么好处？
开环进给伺服系统：开环进给伺服系统是数控机床中最简单的伺服系统，执行元件一般为步进电机，开环进给伺服系统的精度较低，速度也受到步进电动机性能的限制。但由于其结构简单，易于调整，在精度要求不太高的场合中得到较广泛的应用。
闭环控制系统：可由反馈控制可以消除机械系统引起的误差，但数控机床本身固有频率、阻尼、间隙等的影响，成为系统不稳定的因素，从而增加了系统设计和调试的困难。故闭环控制系统的特点是精度较高，但系统的结构较复杂、成本高，且调试维修较难。
半闭环控制系统的精度比闭环要差一些，但驱动功率大，快速响应好，因此适用于各种数控机床。对半闭环控制系统的机械误差，可以在数控装置中通过间隙补偿和螺距误差补偿来减小系统误差。
3 绝对式编码器和增量式编码器的特点，以及对控制精度的影响，对控制方式的影响？
增量式编码器：
·增量式编码器旋转时，有相应的脉冲输出，其旋转方向的判别和脉冲数量的增减需借助后部的判相电路和计数器来实现。
·其计数点可任意设定，并可实现多圈的无限累加和测量。还可以把每转发出一个脉冲的Z信号，做为参考机械零位。 ·当脉冲数已固定，而需要提高分辨率时，可利用90指路器°相位差A、B两路信号对原脉冲进行倍频。
优点是构造简单，平均寿命长，抗干扰能力强，可靠性高，适合于连续运转高精度定位控制。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息 绝对式编码器：
·绝对式编码器旋转时，有与位置一一对应的代码（二进制、BCD码等）输出。从代码大小的变更，即可判别正反方向和位移所处的位置，而无需判相电路。
·觉得式编码器有一个绝对零位代码，当停电或关机后，在开机重新测量时，仍可准确的读出停电或关机位置的代码，并准确的到零位代码。
优点是可以直接读出角度坐标的绝对值，没有累积误差，电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数。
在采用相对位置编码器或光栅作为位置反馈器件的数控机床中，数控系统一般将各进给轴的回零减速开关（或标记）之后由位置反馈器件产生的第一个零点标记信号作为基准点。这类机床在每次断电或紧急停机后都必须重新作各进给轴的回零操作，否则，实际位置可能发生偏移，回零减速开关与其撞块的相对位置调整不妥，也会引起机械原点位置的不稳定。
绝对式测量的特点是，被测的任一点的位置都从一个固定的零点算起，每一被测点都有一个对应的测量值，常以数据形式表示。
在采用绝对位置编码器作为位置反馈器件的数控机床中，绝对位置编码器能够自动记忆各进给轴全行程内的每一点位置，不需回零开关，每次断电或紧急停机后，都不必重新作基准点的设定操作。
4 交直流伺服系统的优缺点比较？
直流伺服系统：
直流伺服的工作原理是建立在电磁力定律基础上。与电磁转矩相关的是互相独立的两个
变量主磁通与电枢电流，它们分别控制励磁电流与电枢电流，可方便地进行转矩与转速控制。另一方面从控制角度看，直流伺服的控制是一个单输入单输出的单变量控制系统，经典控制理论完全适用于这种系统，因此，直流伺服系统控制简单，调速性能优异，在数控机床的进给驱动中曾占据着主导地位。 然而，从实际运行考虑，直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产
生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。
交流伺服系统：
针对直流电动机的缺陷，如果将其做“里翻外”的处理，即把电驱绕组装在定子、转子为永磁部分，由转子轴上的编码器测出磁极位置，就构成了永磁无刷电动机，同时随着矢量控制方法的实用化，使交流伺服系统具有良好的伺服特性。其宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，使其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相
媲美。同时可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。
5 刚度定义，动静刚度，以及控制策略？
伺服刚度是指整个伺服系统表现出来的抵抗外部扰动力矩产生位移偏差的能力。
静刚度指静力矩条件下，负载力与伺服系统被动产生的角位移的比值；
动刚度指在指定频率的交变负载条件下，交变负债力矩幅值与伺服系统被动产生的交变角位移幅值的比。
对于伺服系统来说，伺服动刚度与系统的结构有关，控制系统采用以位置调节为外环，速度，电流调节为内环的多环控制系统，外环采用比例矫正调节，增加系统增益，提高响应速度：速度环采用比例积分调节，增加系统低频增益以及减小稳态误差。
6 从运动学的角度，说明位置环，速度环，电流环控制的前提假设及产生的误差？
预埋槽道
电流环的前提：忽略铁心磁饱和忽略阻尼绕组，不计涡流和磁滞损耗反电动势基本不变，
约等于0，暂时不考虑反电动势变化的影响。
基于现代交流伺服系数的特点可以作 2 点简化
1）由于电流环的响应比速度
响应快得多，所以在研究线性范围内的动态过程时，可以认为电势反馈被强电流环断开而忽略，仅在计算稳态参数和研究电压饱和值附近的动态过程才考虑反电动势的影响。
2）由于电流响应非常快，所以可将电流闭环和速度环内的其它小时间常数合并为一个带小时间常数的惯性环节。
温度自动控制系统7 机床的关键技术问题？
高精度机床测量技术：单场扫描技术
新型的单场扫描技术中，扫描掩膜带一个大尺寸光栅，其栅距与光栅标尺的栅距略有不同，由此在扫描掩膜光栅长度上会产生明暗交替现象：某些地方栅线与栅线重叠，光线可以通过；某些地方栅线与空隙重叠，光线无法通过；在这两者之间，空隙部分被遮挡，这
起到了光学过滤的作用，使得产生均匀的高正弦性信号成为可能。特制的栅状感光元件取代了独立感光元件，生成四个相位差为90°的扫描信号。单场扫描光学扫描系统对角度和长度测量设备性能的提高起到了决定性的作用。它的大面积扫描区和特殊光学过滤可在测量设备全行程中产生稳定质量的扫描信号。
对直线电机而言，配备了单场扫描光栅尺后，速度控制可以更为平滑。覆盖光栅标尺全宽的大尺寸扫描面以及交替重复出现的条状扫描区使得采用单场扫描原理的测量设备对污染的干扰特别不敏感：即便在有大面积污染干扰时，测量设备仍任能提供高质量的测量信号，位置误差远低于测量设备标定精度等级所对应的误差值。
8永磁同步伺服电动机伺服系统三环控制由内而外是指哪三环？一般都采用什么类型的控制？外环和内环控制器在设计时要注意哪些问题？ （10分）
通常情况下，作位置控制用的永磁同步电机伺服系统由内而外都采用电流环、速度环和位置环组成的三环系统。
电流控制器和速度控制器采用恒温室PI控制，位置环控制器采用P控制。
外环有快速响应指令的能力，并且在稳态时具有良好的特性硬度，对各种扰动具有良好的抑制作用。内环响应要比外环快，时间常数小，以适应对信号瞬时值跟踪控制要求。
9在交流伺服电机控制中，为了使电机中通入正弦电流，为什么不直接将电流调节器的输出按着原样放大后送入电动机，而采用PWM工作方式？（10分）
把正弦波放大，就得使功率晶体管工作在线性区，功率就会耗散在晶体管中造成严重的发热。
根据面积等效原理，脉冲宽度按正弦规律变化的矩形波和正弦波等效，即为PWM波。
采用PWM工作方式，就可以把功率晶体管作为开关使用，管子内的功率损耗就会很小。
10伺服控制系统一般包括哪几个部分？各部分能实现何种功能？
传感器：感知系统内部和外部的状态，向信息处理器提供内部和外部的有关信息。
信息处理器：完成信息的转换、加工处理、传输，进行整个产品的控制和管理。
驱动装置：对功率实行处理，进行放大、变换和调控，以便获得适当功率推动机构运动。
机构-结构：接受执行器输出的力、力矩或功率产生机构运动，完成最终目标。结构部分把各组成部分联成一体，起支持与定位作用。
能源：主要作用是给机械运动提供足够的动力，同时也向传感器、信息处理器提供所需的能量。
11简述增量脉冲编码盘中A、B、Z三相输出信号的作用。（6分）
增量式光电编 编码器输出A、B两相互差90°电度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。同时还有用作参考零位的Z 相标志（指示）脉冲信号
12交流伺服系统一般分为哪几类？常见变频器是不是交流伺服系统？两者有什么区别？（8分）
变频器不是交流伺服系统，它需要闭环控制，而反过来成立，交流伺服系统是最高档的变频器。
伺服是一个闭环控制系统，而变频器通常工作于开环控制，所以无论从速度还是精度上，变频器都无法和伺服相比，从根本上说servo控制位移的恒转矩的电机转速；而变频器则是恒功率的转速控制器 ，伺服与变频的一个重要区别是: 齿槽转矩变频可以无编码器,伺服则必须有编码器,作电子换向用. 应用由于变频器和伺服在性能和功能上的不同，所以应用也不大相同： 1、在速度控制和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器，也有在上位加位置反馈信号构成闭环用变频进行位置控制的，精度和响应都不高。现有些变频也接受脉冲序列信号控制速度的，但好象不能直接控制位置。 2、在有严格位置控制要求的场合中只能用伺服来实现，还有就是伺服的响应速度远远大于变频，有些对速度的精度和响应要求高的场合也用伺服控制，能用变频控制的运动的场合几乎都能用伺服取代，关键是两点：一是价格伺服远远高于变频，二是功率的原因：变频最大的能做到几百KW，甚至更高，伺服最大就几十KW。
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