构的中间输出上，因此一定程度上提高了系统的性能。如位移控制问服系统中，为了提高系统的 动态性能，增设的电机速度检测和控制就属于半闭环控制环节 三、伺服系统的技术要求 机电一休化伺服系统要求具有精度高、响应速度快、稳定性好、负载能力强和工作频率范围 大等基本要求，同时还要求体积小、重量轻、可靠性高和成本低等。 1、系统精度 伺服系统精度指的是输出量复现输入信号要求的精确程度，以误差的形式表现，即动态误着 稳态误差静态误差。稳定的伺服系统对输入变化是以一种振荡衰减的形式反映出来，振荡的幅 度和过程产生了系统的动态误差：当系统振荡衰减到一定程度以后，我们称其为稳态，此时的系 统误差就是稳态误差：由设备自身零件精度和装配精度所决定的误差通常指静态误差。 2、稳定性 伺服系统的稳定性是指当作用在系统上的干扰消失以后，系统能多恢复到原来稳定状态的能 力：或者当给系统一个新的输入指令后，系统达到新的稳定运行状态的能力。如果系统能够进 稳定状态，且过程时间短，则系统稳定性好：否则，若系统振荡越来越强烈，或系统进入等幅损 荡状态，则属于不稳定系统。机电一体化伺服系统通常要求较高的稳定性。 3、响应特性 响应特性指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。响应速度与 许多因素有关，如计算机的运行速度、运动系统的阻尼、质量等。 4、工作频率 工作频率通常是指系统允许输入信号的频率范围。当工作频率信号输入时，系统能够按技术 要求正常工作：而其它须率信号输入时，系统不能正常工作。在机电一体化系统中，工作频率 般指的是执行机构的运行速度。 上述的四项特性是相互关联的，是系统动态特性的表现特征。利用自动控制理论来研究、分析 所设计系统的频率特性，就可以确定系统的各项动态指标。系统设计时，在满足系统工作要求（包 括工作频率)的前提下，首先要保证系统的稳定性和精度，并尽量提高系统的响应速度。 第二节执行元件 一、执行元件的分类及其特点 执行元件是能量变换元件，目的是控制机械执行机构运动。机电一体化伺服系统要求执行元 件具有转动惯量小、输出动力大、便于控制、可靠性高和安装维护简便等特点。根据使用能量的 不同，可以将执行元件分为电气式、液压式和气动式等几种类型。如图6-2所示。 1、电气式执行元件是将电能转化成电磁力，并用电磁力驱动执行机构运动。如交流电机 直流电机力矩电机、步进电机等。对控制用电机性能除要求稳速运转之外，还要求加速、减速性 能和伺服性能，以及频繁使用时的适应性和便于维护性。 电气执行元件的特点是操作简便、便于控制、能实现定位伺服、响应快、体积小、动力较大 和无污染等优点，但过载能力差、易于烧毁线圈、容易受噪声干扰。 2、液压式执行元件是先将电能变化成液体压力，并用电磁阀控制压力油的流向，从而使液 压执行元件驱动执行机构运动。液压式执行元件有直线式油缸、回转式油缸、液压马达等。 液压执行元件的特点是输出功率大、速度快、动作平稳、可实现定位伺服、响应特性好和过 载能力强。缺点是体积庞大、介质要求高、易泄露和环墙污染。 3、气压式执行元件与液压式执行元件的原理相同，只是介质由液体改为气体。气压式执行2 构的中间输出上，因此一定程度上提高了系统的性能。如位移控制伺服系统中，为了提高系统的 动态性能，增设的电机速度检测和控制就属于半闭环控制环节。 三、伺服系统的技术要求 机电一体化伺服系统要求具有精度高、响应速度快、稳定性好、负载能力强和工作频率范围 大等基本要求，同时还要求体积小、重量轻、可靠性高和成本低等。 1、系统精度 伺服系统精度指的是输出量复现输入信号要求的精确程度，以误差的形式表现，即动态误差、 稳态误差和静态误差。稳定的伺服系统对输入变化是以一种振荡衰减的形式反映出来，振荡的幅 度和过程产生了系统的动态误差；当系统振荡衰减到一定程度以后，我们称其为稳态，此时的系 统误差就是稳态误差；由设备自身零件精度和装配精度所决定的误差通常指静态误差。 2、稳定性 伺服系统的稳定性是指当作用在系统上的干扰消失以后，系统能够恢复到原来稳定状态的能 力；或者当给系统一个新的输入指令后，系统达到新的稳定运行状态的能力。如果系统能够进入 稳定状态，且过程时间短，则系统稳定性好；否则，若系统振荡越来越强烈，或系统进入等幅振 荡状态，则属于不稳定系统。机电一体化伺服系统通常要求较高的稳定性。 3、响应特性 响应特性指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。响应速度与 许多因素有关，如计算机的运行速度、运动系统的阻尼、质量等。 4、工作频率 工作频率通常是指系统允许输入信号的频率范围。当工作频率信号输入时，系统能够按技术 要求正常工作；而其它频率信号输入时，系统不能正常工作。在机电一体化系统中，工作频率一 般指的是执行机构的运行速度。 上述的四项特性是相互关联的，是系统动态特性的表现特征。利用自动控制理论来研究、分析 所设计系统的频率特性，就可以确定系统的各项动态指标。系统设计时，在满足系统工作要求（包 括工作频率）的前提下，首先要保证系统的稳定性和精度，并尽量提高系统的响应速度。 第二节 执行元件 一、执行元件的分类及其特点 执行元件是能量变换元件，目的是控制机械执行机构运动。机电一体化伺服系统要求执行元 件具有转动惯量小、输出动力大、便于控制、可靠性高和安装维护简便等特点。根据使用能量的 不同，可以将执行元件分为电气式、液压式和气动式等几种类型。如图6-2 所示。 1、电气式执行元件是将电能转化成电磁力，并用电磁力驱动执行机构运动。如交流电机、 直流电机力矩电机、步进电机等。对控制用电机性能除要求稳速运转之外，还要求加速、减速性 能和伺服性能，以及频繁使用时的适应性和便于维护性。 电气执行元件的特点是操作简便、便于控制、能实现定位伺服、响应快、体积小、动力较大 和无污染等优点，但过载能力差、易于烧毁线圈、容易受噪声干扰。 2、液压式执行元件是先将电能变化成液体压力，并用电磁阀控制压力油的流向，从而使液 压执行元件驱动执行机构运动。液压式执行元件有直线式油缸、回转式油缸、液压马达等。 液压执行元件的特点是输出功率大、速度快、动作平稳、可实现定位伺服、响应特性好和过 载能力强。缺点是体积庞大、介质要求高、易泄露和环境污染。 3、气压式执行元件与液压式执行元件的原理相同，只是介质由液体改为气体。气压式执行