1、貴州城市職業學院20142015學年度第二學期:號位座題號一二三四五六總分得分汽車文化期末考試（B） 試卷命題人：王豐 任課老師：王豐本大題得（） 分一、單選題（每題2分，共20分）1 .屬于中國汽車自主品牌的是：（A ）。A.解放 B. 福特C .大眾D.雷諾:名姓2 .奇瑞牌轎車的生產基地位于：（B ）A.中國上海 B.中國安徽蕪湖 C .德國沃爾夫斯堡 D.美國底特律3 .按我國規定，中型客車的車長劃分為（C ）A. L3.5 米 B. 3.5 米L7 米 C . 7米L10 米 D. L 10米4 .汽車地盤由傳動系、（D ）、轉向系、和制動系組成。A.發動機 B. 變速器 C .懸架

2、 D.行駛系:號學5 .活塞位于（A ）內A.氣缸 B. 曲軸箱 C .空氣濾清器 D.飛輪6 . VIN車輛識別代碼由 WMI VDSffi （ A ）構成。A. VIS B. VSI C . VSS D. VII7.汽車的燃油經濟性常用一定運行工況下汽車行駛（ B ）公里的燃油消耗量或一定燃 油量能使汽車行駛的里程來衡量。A. 80 B. 100 C . 120 D. 200:級班8. “城市越野車”的英文簡寫是（A ）。A. SUV B. MPV C . 4WD D. RV9.四沖程發動機曲軸，當其轉速為 3000r/min時，則同一氣缸的進氣門，在 1min時間 內開閉次數應該是（B

3、） oA. 3000 B. 1500 C . 750 D. 50010.福特車標將英文“Ford”設計為形似奔跑的（A ）0:業專A.兔子 B. 馬C .羊D. 豹子本大題得（） 分第1頁共15頁第 2 頁 共 15 頁第 3 頁 共 15 頁第 4 頁 共 15 頁永磁交流伺服電機位置反饋傳感器檢測相位與電機磁極相位的對齊方式2008-11-07 來源：internet 瀏覽：504主流的伺服電機位置反饋元件包括增量式編碼器，絕對式編碼器，正余弦 編碼器，旋轉變壓器等。為支持永磁交流伺服驅動的矢量控制，這些位置反饋 元件就必須能夠為伺服驅動器提供永磁交流伺服電機的永磁體磁極相位，或曰 電機電

4、角度信息，為此當位置反饋元件與電機完成定位安裝時，就有必要調整 好位置反饋元件的角度檢測相位與電機電角度相位之間的相互關系，這種調整 可以稱作電角度相位初始化，也可以稱作編碼器零位調整或對齊。下面列出了 采用增量式編碼器，絕對式編碼器，正余弦編碼器，旋轉變壓器等位置反饋元 件的永磁交流伺服電機的傳感器檢測相位與電機電角度相位的對齊方式。增量式編碼器的相位對齊方式在此討論中，增量式編碼器的輸出信號為方波信號，又可以分為帶換相信 號的增量式編碼器和普通的增量式編碼器，普通的增量式編碼器具備兩相正交 方波脈沖輸出信號A和B,以及零位信號Z;帶換相信號的增量式編碼器除具 備ABZ輸出信號外，還具備互差

5、120度的電子換相信號UVW, UVW各自的 每轉周期數與電機轉子的磁極對數一致。帶換相信號的增量式編碼器的UVW電子換相信號的相位與轉子磁極相位，或曰電角度相位之間的對齊方法如 下：1 .用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2 .用示波器觀察編碼器的U相信號和Z信號；3 .調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置；4 .一邊調整，一邊觀察編碼器 U相信號跳變沿，和Z信號，直到Z信號穩 定在高電平上（在此默認Z信號的常態為低電平），鎖定編碼器與電機的相對 位置關系；5 .來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，Z信號都能穩

6、定在高電平上，則對齊有效。撤掉直流電源后，驗證如下：1 .用示波器觀察編碼器的U相信號和電機的UV線反電勢波形；2 .轉動電機軸，編碼器的U相信號上升沿與電機的UV線反電勢波形由低 到高的過零點重合，編碼器的Z信號也出現在這個過零點上。上述驗證方法，也可以用作對齊方法。需要注意的是，此時增量式編碼器的 U相信號的相位零點即與電機 UV線 反電勢的相位零點對齊，由于電機的 U相反電勢，與UV線反電勢之間相差30 度，因而這樣對齊后，增量式編碼器的 U相信號的相位零點與電機U相反電勢 的-30度相位點對齊，而電機電角度相位與 U相反電勢波形的相位一致，所以 此時增量式編碼器的U相信號的相位零點與電

7、機電角度相位的-30度點對齊。有些伺服企業習慣于將編碼器的 U相信號零點與電機電角度的零點直接對 齊，為達到此目的，可以：1 .用3個阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的 3個電阻分別接入 電機的UVW三相繞組引線；2 .以示波器觀察電機U相輸入與星型電阻的中點，就可以近似得到電機的 U相反電勢波形；3 .依據操作的方便程度，調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置，或者編碼 器外殼與電機外殼的相對位置；4 .一邊調整，一邊觀察編碼器的 U相信號上升沿和電機U相反電勢波形由 低到高的過零點，最終使上升沿和過零點重合，鎖定編碼器與電機的相對位置 關系，完成對齊。由于普通增量式編碼器不具備 UVW相位

8、信息，而Z信號也只能反映一圈 內的一個點位，不具備直接的相位對齊潛力，因而不作為本討論的話題。絕對式編碼器的相位對齊方式絕對式編碼器的相位對齊對于單圈和多圈而言，差別不大，其實都是在一 圈內對齊編碼器的檢測相位與電機電角度的相位。早期的絕對式編碼器會以單獨的引腳給出單圈相位的最高位的電平，利用此電平的0和1的翻轉，也可以實現編碼器和電機的相位對齊，方法如下：1 .用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2 .用示波器觀察絕對編碼器的最高計數位電平信號；3 .調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置；4 .一邊調整，一邊觀察最高計數位信號的跳變沿

9、，直到跳變沿準確出現在 電機軸的定向平衡位置處，鎖定編碼器與電機的相對位置關系；5 .來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，跳變 沿都能準確復現，則對齊有效。這類絕對式編碼器目前已經被采用 EnDAT, BiSS, Hypeface等串行協 議，以及日系專用串行協議的新型絕對式編碼器廣泛取代，因而最高位信號就 不符存在了，此時對齊編碼器和電機相位的方法也有所變化，其中一種非常實 用的方法是利用編碼器內部的 EEPROM,存儲編碼器隨機安裝在電機軸上后實 測的相位，具體方法如下：1 .將編碼器隨機安裝在電機上，即固結編碼器轉軸與電機軸，以及編碼器 外殼與電機外殼；2 .用一個

10、直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；3 .用伺服驅動器讀取絕對編碼器的單圈位置值，并存入編碼器內部記錄電 機電角度初始相位的EEPROM中；4 .對齊過程結束。由于此時電機軸已定向于電角度相位的-30度方向，因此存入的編碼器內部 EEPROM中的位置檢測值就對應電機電角度的-30度相位。此后，驅動器將任 意時刻的單圈位置檢測數據與這個存儲值做差，并根據電機極對數進行必要的 換算，再加上-30度，就可以得到該時刻的電機電角度相位。這種對齊方式需要編碼器和伺服驅動器的支持和配合方能實現，日系伺服 的編碼器相位之所以不便于最終用戶直接調整的根本

11、原因就在于不肯向用戶提 供這種對齊方式的功能界面和操作方法。這種對齊方法的一大好處是，只需向 電機繞組提供確定相序和方向的轉子定向電流，無需調整編碼器和電機軸之間 的角度關系，因而編碼器可以以任意初始角度直接安裝在電機上，且無需精 細，甚至簡單的調整過程，操作簡單，工藝性好。如果絕對式編碼器既沒有可供使用的 EEPROM ,又沒有可供檢測的最高計 數位引腳，則對齊方法會相對復雜。如果驅動器支持單圈絕對位置信息的讀出 和顯示，則可以考慮：1 .用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2 .利用伺服驅動器讀取并顯示絕對編碼器的單圈位置值；3

12、 .調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置；4 .經過上述調整，使顯示的單圈絕對位置值充分接近根據電機的極對數折 算出來的電機-30度電角度所應對應的單圈絕對位置點，鎖定編碼器與電機的相 對位置關系；5 .來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，上述 折算位置點都能準確復現，則對齊有效。如果用戶連絕對值信息都無法獲得，那么就只能借助原廠的專用工裝，一 邊檢測絕對位置檢測值，一邊檢測電機電角度相位，利用工裝，調整編碼器和 電機的相對角位置關系，將編碼器相位與電機電角度相位相互對齊，然后再鎖 定。這樣一來，用戶就更加無從自行解決編碼器的相位對齊問題了。個人推薦采用在EEPROM中存儲初

13、始安裝位置的方法，簡單，實用，適應 性好，便于向用戶開放，以便用戶自行安裝編碼器，并完成電機電角度的相位 整定。正余弦編碼器的相位對齊方式普通的正余弦編碼器具備一對正交的 sin, cos 1Vp-p信號，相當于方波信 號的增量式編碼器的AB正交信號，每圈會重復許許多多個信號周期，比如 2048等；以及一個窄幅的對稱三角波Index信號，相當于增量式編碼器的 Z信 號，一圈一般出現一個；這種正余弦編碼器實質上也是一種增量式編碼器。另 一種正余弦編碼器除了具備上述正交的 sin、cos信號外，還具備一對一圈只出現一個信號周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信號，如果以C信號為 sin,則D信

14、號為cos,通過sin、cos信號的高倍率細分技術，不僅可以使正余 弦編碼器獲得比原始信號周期更為細密的名義檢測分辨率，比如2048線的正余弦編碼器經2048細分后，就可以達到每轉400多萬線的名義檢測分辨率，當前 很多歐美伺服廠家都提供這類高分辨率的伺服系統，而國內廠家尚不多見；此 外帶C、D信號的正余弦編碼器的C、D信號經過細分后，還可以提供較高的 每轉絕對位置信息，比如每轉 2048個絕對位置，因此帶C、D信號的正余弦編 碼器可以視作一種模擬式的單圈絕對編碼器。采用這種編碼器的伺服電機的初始電角度相位對齊方式如下：1 .用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出

15、，將電機軸定向至一個平衡位置；2 .用示波器觀察正余弦編碼器的 C信號波形；3 .調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置；4 .一邊調整，一邊觀察C信號波形，直到由低到高的過零點準確出現在電 機軸的定向平衡位置處，鎖定編碼器與電機的相對位置關系；5 .來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，過零 點都能準確復現，則對齊有效。撤掉直流電源后，驗證如下：1 .用示波器觀察編碼器的C相信號和電機的UV線反電勢波形；2.轉動電機軸，編碼器的C相信號由低到高的過零點與電機的 UV線反電 勢波形由低到高的過零點重合。這種驗證方法，也可以用作對齊方法。此時C信號的過零點與電機電角度相位的-30度

16、點對齊。如果想直接和電機電角度的0度點對齊，可以考慮：1 .用3個阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的 3個電阻分別接入 電機的UVW三相繞組引線；2 .以示波器觀察電機U相輸入與星型電阻的中點，就可以近似得到電機的 U相反電勢波形；3 .調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置；4 .一邊調整，一邊觀察編碼器的 C相信號由低到高的過零點和電機 U相反 電勢波形由低到高的過零點，最終使 2個過零點重合，鎖定編碼器與電機的相 對位置關系，完成對齊。由于普通正余弦編碼器不具備一圈之內的相位信息，而 Index信號也只能 反映一圈內的一個點位，不具備直接的相位對齊潛力，因而在此也不作為討論 的話題。如果

17、可接入正余弦編碼器的伺服驅動器能夠為用戶提供從C、D中獲取的單圈絕對位置信息，則可以考慮：1 .用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2 .利用伺服驅動器讀取并顯示從 C、D信號中獲取的單圈絕對位置信息；3 .調整旋變軸與電機軸的相對位置；4 .經過上述調整，使顯示的絕對位置值充分接近根據電機的極對數折算出 來的電機-30度電角度所應對應的絕對位置點，鎖定編碼器與電機的相對位置關 系；5 .來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，上述 折算絕對位置點都能準確復現，則對齊有效。此后可以在撤掉直流電源后，得到與前面基本相

18、同的對齊驗證效果：1 .用示波器觀察正余弦編碼器的 C相信號和電機的UV線反電勢波形；2 .轉動電機軸，驗證編碼器的 C相信號由低到高的過零點與電機的 UV線 反電勢波形由低到高的過零點重合。如果利用驅動器內部的EEPROM等非易失性存儲器，也可以存儲正余弦編 碼器隨機安裝在電機軸上后實測的相位，具體方法如下：1 .將正余弦隨機安裝在電機上，即固結編碼器轉軸與電機軸，以及編碼器 外殼與電機外殼；2 .用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；3 .用伺服驅動器讀取由C、D信號解析出來的單圈絕對位置值，并存入驅 動器內部記錄電機電角度初始安

19、裝相位的 EEPROM等非易失性存儲器中；4 .對齊過程結束。由于此時電機軸已定向于電角度相位的-30度方向，因此存入的驅動器內部 EEPROM等非易失性存儲器中的位置檢測值就對應電機電角度的 -30度相位。 此后，驅動器將任意時刻由編碼器解析出來的與電角度相關的單圈絕對位置值 與這個存儲值做差，并根據電機極對數進行必要的換算，再加上 -30度，就可以 得到該時刻的電機電角度相位。這種對齊方式需要伺服驅動器的在國內和操作上予以支持和配合方能實 現，而且由于記錄電機電角度初始相位的 EEPROM等非易失性存儲器位于伺服 驅動器中，因此一旦對齊后，電機就和驅動器事實上綁定了，如果需要更換電 機、正

20、余弦編碼器、或者驅動器，都需要重新進行初始安裝相位的對齊操作， 并重新綁定電機和驅動器的配套關系。旋轉變壓器的相位對齊方式旋轉變壓器簡稱旋變，是由經過特殊電磁設計的高性能硅鋼疊片和漆包線 構成的，相比于采用光電技術的編碼器而言，具有耐熱，耐振。耐沖擊，耐油 污，甚至耐腐蝕等惡劣工作環境的適應能力，因而為武器系統等工況惡劣的應 用廣泛采用，一對極（單速）的旋變可以視作一種單圈絕對式反饋系統，應用 也最為廣泛，因而在此僅以單速旋變為討論對象，多速旋變與伺服電機配套， 個人認為其極對數最好采用電機極對數的約數，一便于電機度的對應和極對數 分解。旋變的信號引線一般為6根，分為3組，分別對應一個激勵線圈

21、，和 2個 正交的感應線圈，激勵線圈接受輸入的正弦型激勵信號，感應線圈依據旋變轉 定子的相互角位置關系，感應出來具有 SIN和COS包絡的檢測信號。旋變SIN 和COS輸出信號是根據轉定子之間的角度對激勵正弦信號的調制結果，如果激 勵信號是sinwt,轉定子之間的角度為9 ,則SIN信號為sin co tx sin 9 ,則 COS信號為sincotxcose ,根據SIN, COS信號和原始的激勵信號，通過必要 的檢測電路，就可以獲得較高分辨率的位置檢測結果，目前商用旋變系統的檢 測分辨率可以達到每圈2的12次方，即4096,而科學研究和航空航天系統甚 至可以達到2的20次方以上，不過體積和

22、成本也都非?？捎^。商用旋變與伺服電機電角度相位的對齊方法如下：1 .用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出；2 .然后用示波器觀察旋變的SIN線圈的信號引線輸出；3 .依據操作的方便程度，調整電機軸上的旋變轉子與電機軸的相對位置， 或者旋變定子與電機外殼的相對位置；4 .一邊調整，一邊觀察旋變 SIN信號的包絡，一直調整到信號包絡的幅值 完全歸零，鎖定旋變；5 .來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次自由回復到平衡位置時，信號 包絡的幅值過零點都能準確復現，則對齊有效。撤掉直流電源，進行對齊驗證：1 .用示波器觀察旋變的SIN信號和電機的UV線反電勢波形；2.轉動電

23、機軸，驗證旋變的SIN信號包絡過零點與電機的UV線反電勢波 形由低到高的過零點重合。這個驗證方法，也可以用作對齊方法。此時SIN信號包絡的過零點與電機電角度相位的-30度點對齊。如果想直接和電機電角度的0度點對齊，可以考慮：1 .用3個阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的 3個電阻分別接入 電機的UVW三相繞組引線；2 .以示波器觀察電機U相輸入與星型電阻的中點，就可以近似得到電機的U相反電勢波形；3 .依據操作的方便程度，調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置，或者編碼器外殼與電機外殼的相對位置；4 .一邊調整，一邊觀察旋變的 SIN信號包絡的過零點和電機 U相反電勢波 形由低到高的過零點，最

24、終使這 2個過零點重合，鎖定編碼器與電機的相對位 置關系，完成對齊。需要指出的是，在上述操作中需有效區分旋變的SIN包絡信號中的正半周和負半周。由于SIN信號是以轉定子之間的角度為8的sin 8值對激勵信號的調 制結果，因而與sin 8的正半周對應的SIN信號包絡中，被調制的激勵信號與原 始激勵信號同相，而與sinB的負半周對應的SIN信號包絡中，被調制的激勵信號與原始激勵信號反相，據此可以區別和判斷旋變輸出的SIN包絡信號波形中的正半周和負半周。對齊時，需要取 sinO由負半周向正半周過渡點對應的 SIN 包絡信號的過零點，如果取反了，或者未加準確判斷的話，對齊后的電角度有 可能錯位180度

25、，從而造成速度外環進入正反饋。如果可接入旋變的伺服驅動器能夠為用戶提供從旋變信號中獲取的與電機電角度相關的絕對位置信息，則可以考慮：1 .用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；2 .利用伺服驅動器讀取并顯示從旋變信號中獲取的與電機電角度相關的絕 對位置信息；3 .依據操作的方便程度，調整旋變軸與電機軸的相對位置，或者旋變外殼 與電機外殼的相對位置；4 .經過上述調整，使顯示的絕對位置值充分接近根據電機的極對數折算出 來的電機-30度電角度所應對應的絕對位置點，鎖定編碼器與電機的相對位置關 系；5 .來回扭轉電機軸，撒手后，若電機軸每次

26、自由回復到平衡位置時，上述 折算絕對位置點都能準確復現，則對齊有效。此后可以在撤掉直流電源后，得到與前面基本相同的對齊驗證效果：1 .用示波器觀察旋變的SIN信號和電機的UV線反電勢波形；2 .轉動電機軸，驗證旋變的SIN信號包絡過零點與電機的UV線反電勢波 形由低到高的過零點重合。如果利用驅動器內部的EEPROM等非易失性存儲器，也可以存儲旋變隨機 安裝在電機軸上后實測的相位，具體方法如下：1 .將旋變隨機安裝在電機上，即固結旋變轉軸與電機軸，以及旋變外殼與 電機外殼；2 .用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V 出，將電機軸定向至一個平衡位置；3 .用伺服驅動器讀取由旋變解析出來的與電角度相關的絕對位置值，并存 入驅動器內部記錄電機電角度初始安裝相位的EEPROM等非易失性存儲器中；4 .對齊過程結束。由于此時電