伺服原理及应用
伺服的控制原理与应用
伺服的控制原理与应用1. 引言伺服系统是一种广泛应用于工业控制领域的控制系统，可以精确控制输出位置、速度和力等参数。
本文将介绍伺服的控制原理和应用。
2. 伺服系统的基本原理伺服系统由控制器、执行器和反馈装置组成。
控制器根据反馈信号对执行器施加控制，从而使系统输出达到期望值。
2.1 控制器控制器负责接收输入信号并根据系统要求调整输出信号。
常见的控制器类型包括PID控制器和模糊控制器。
2.2 执行器执行器是伺服系统的动力来源，用于改变系统输出状态。
常见的执行器包括伺服电机、伺服阀等。
2.3 反馈装置反馈装置用于测量系统的输出状态，并将其反馈给控制器。
常见的反馈装置包括编码器、传感器等。
3. 伺服系统的应用伺服系统广泛应用于各种工业控制场景中，下面将介绍几个常见的应用案例。
3.1 机械加工在机械加工领域，伺服系统常用于控制数控机床的进给轴和主轴。
通过精确控制伺服电机的转速和位置，可以实现高精度的加工操作。
3.2 机器人控制伺服系统在机器人控制中起着至关重要的作用。
通过控制机器人关节的位置和力，可以实现精确的运动控制和物体抓取。
3.3 自动化包装在自动化包装生产线上，伺服系统可以控制物体的定位和运动速度，从而实现高效的包装操作。
3.4 纺织机械在纺织机械行业，伺服系统常用于控制织机的进给和提花等操作，以实现织物的高质量生产。
4. 伺服系统的优势和挑战伺服系统具有以下优势： - 高精度控制能力，可满足精密操作需求； - 快速响应能力，适应快速变化的工作环境； - 可编程性，便于实现复杂的控制算法。
然而，伺服系统也面临一些挑战： - 成本高，需要额外的硬件和人力投入； - 需要专业的知识和技能进行调试和维护； - 在一些特殊工作环境下，可能会受到干扰或故障。
5. 结论伺服系统是一种重要的工业控制技术，具有广泛的应用前景。
通过掌握伺服系统的控制原理和应用，可以更好地应用伺服技术解决实际问题，提高生产效率和产品质量。
伺服电机的工作原理与应用
伺服电机的工作原理与应用伺服电机是一种广泛应用于工业领域的电动机，其具有精密控制、高性能和稳定性强等特点。
本文将介绍伺服电机的工作原理以及常见的应用领域。
一、伺服电机的工作原理伺服电机通过电压信号的反馈控制来实现精确的位置、速度和力矩控制。
其工作原理主要分为以下几个方面：1. 反馈系统：伺服电机内置有编码器或传感器，用于给控制系统提供准确的反馈信息，以便实时监测和调整电机的位置、速度和力矩。
2. 控制系统：伺服电机的控制系统由控制器和执行器组成。
控制器接收反馈信号，并与预设的控制信号进行比较，生成误差信号。
根据误差信号，控制器产生适当的控制信号，通过执行器驱动电机实现位置、速度和力矩的精确控制。
3. 闭环控制：伺服电机采用闭环控制系统，通过不断地与反馈信号进行比较和调整，以保持电机输出的精确性。
闭环控制系统可以自动纠正误差，并提供稳定的转速和转矩输出。
二、伺服电机的应用领域伺服电机在各个领域有着广泛的应用，以下介绍几个常见的应用领域：1. 机床：伺服电机广泛应用于机床行业，如数控机床、车床和磨床等。
通过伺服电机的精确控制，机床可以实现高速、高精度的切削和加工，提高生产效率和产品质量。
2. 自动化系统：伺服电机在自动化系统中起着重要作用，如生产线上的机械臂、输送设备和装配机器等。
通过精确的位置和速度控制，伺服电机可以实现高效的自动化操作。
3. 3D打印：伺服电机在3D打印领域也有广泛应用。
通过伺服电机的精确控制，3D打印机可以准确地定位、定速和控制材料的进给，实现复杂结构的三维打印。
4. 机器人：伺服电机是机器人关节驱动的核心部件之一。
通过伺服电机的精确控制，机器人可以实现复杂的运动和灵活的操作，广泛应用于工业制造、医疗服务和家庭助理等领域。
5. 汽车工业：伺服电机在汽车工业中的应用也越来越广泛。
例如，伺服电机可以控制汽车的制动系统、转向系统和油门系统，提供更高的安全性和性能。
总结起来，伺服电机凭借其精确的控制和高性能，在工业领域中发挥着重要作用。
伺服电机的原理与应用实例
伺服电机的原理与应用实例1. 什么是伺服电机伺服电机是一种具有闭环控制系统的电机，通过反馈控制技术可以实现精确的位置、速度和力矩控制。
伺服电机通常由电机、编码器、控制器和功率放大器等组成。
它广泛应用于工业自动化领域，例如数控机床、机械手臂、印刷设备等。
2. 伺服电机的工作原理伺服电机的工作原理基于反馈控制系统。
其基本原理如下：1.位置反馈–伺服电机常用的位置反馈器件是编码器，它可以测量电机转轴的角度或位置。
编码器将电机转轴的位置信息反馈给控制器，控制器据此控制电机输出相应的转矩，使得电机转轴能够达到预定的位置。
2.速度控制–伺服电机可以根据编码器的角度变化速度来计算电机的转速。
控制器会比较编码器的实际速度与设定速度之间的差异，并调整电机输出的转矩，使得电机能够保持所需的转速。
3.力矩控制–伺服电机的控制器可以根据载荷的变化调整电机的输出力矩。
当负载变动时，控制器会通过编码器的反馈信号对电机的输出力矩进行实时调整，以保证电机能够稳定输出所需的力矩。
3. 伺服电机的应用实例伺服电机广泛应用于各种工业自动化领域。
以下是几个典型的应用实例：3.1 数控机床•在数控机床中，伺服电机通常用于驱动主轴、进给轴和伺服轴等。
•伺服电机可以精确控制主轴的转速，使其可以实现高速、高精度的切削加工。
•伺服电机还可以控制进给轴的移动速度和位置，以实现复杂的零件加工。
3.2 机械手臂•伺服电机在机械手臂中的应用十分广泛。
•伺服电机可以实现机械手臂的高精度运动和灵活的动作。
•机械手臂的关节通常由伺服电机驱动，以实现准确的位置和姿态控制。
3.3 印刷设备•在印刷设备中，伺服电机常用于控制印刷轴的位置和速度。
•伺服电机可以精确控制印刷轴的转动，使得印刷色彩更加准确。
•伺服电机还可以实现印刷设备的高速运转和自动化控制。
4. 总结伺服电机是一种具有闭环控制系统的电机，通过反馈控制技术实现精确的位置、速度和力矩控制。
它在工业自动化领域有着广泛的应用，包括数控机床、机械手臂、印刷设备等。
伺服电机的工作原理及应用
伺服电机的工作原理及应用1. 伺服电机的工作原理伺服电机是一种能够根据输入信号精确控制输出位置、速度和加速度的电机。
它的工作原理基于闭环反馈系统，由电机驱动器、编码器和控制器组成。
1.1 电机驱动器电机驱动器是伺服电机的核心部件之一，它负责将输入信号转换为电机驱动信号。
常见的驱动器有PWM（脉宽调制）驱动器和模拟驱动器。
PWM驱动器通过调整脉冲宽度来控制电机转速，模拟驱动器通过调整电压或电流来控制电机转速。
1.2 编码器编码器是伺服电机的反馈装置，用于测量电机的转动位置和速度。
它通常由光电传感器和编码盘组成。
光电传感器感知编码盘上的光学标记，通过计算光电传感器发出的脉冲数量来确定电机的位置和速度。
1.3 控制器控制器是伺服电机系统中的核心部件，它根据编码器的反馈信号和输入信号，计算出误差，并通过调整驱动器输出信号来使电机转动到期望的位置、速度或加速度。
控制器常用的算法有PID（比例积分微分）控制算法和模糊控制算法。
2. 伺服电机的应用伺服电机由于其良好的控制性能和可靠性，广泛应用于各种需要高精度位置和速度控制的领域。
2.1 机床领域在机床领域，伺服电机被广泛应用于数控机床的进给系统，用于控制工件在加工过程中的移动位置和速度。
通过伺服电机的精确控制，可以实现高精度的切削加工，提高加工质量和效率。
2.2 自动化生产线在自动化生产线上，伺服电机被用于各种传送带、输送机和机械臂等设备的位置和速度控制。
它可以根据产品的尺寸和重量变化，调整设备的移动速度和位置，从而实现高效的生产线运转。
2.3 机器人领域在机器人领域，伺服电机广泛应用于各种关节和轴的控制，用于实现机器人的准确定位和运动。
伺服电机的高精度控制能力和快速响应特性，使得机器人能够进行精确的操作，例如装配、焊接和物料处理等任务。
2.4 医疗设备在医疗设备中，伺服电机常用于CT扫描、X射线机和手术机器人等设备的位置和速度控制。
它能够准确控制设备的运动轨迹，提高医疗诊断和手术精确度。
伺服信号原理及应用
伺服信号原理及应用伺服信号原理及应用伺服信号是一种控制信号，用于控制或调节机械或电子设备的位置、速度和方向等运动状态。
它基于反馈原理，通过监测被控对象的状态并与目标值进行比较，从而生成相应的控制信号，使被控对象达到预期的运动状态。
伺服信号的基本原理可以概括为以下几个步骤：1. 反馈信号采集：通过传感器或编码器等设备，对被控对象的状态进行采集，如位置、速度、角度等。
采集到的信号称为反馈信号。
2. 目标值设定：根据实际需求，设定被控对象的目标运动状态值。
3. 误差计算：通过将目标值与反馈信号进行比较，计算出误差值。
误差值是被控对象当前状态与目标状态之间的差异。
4. 控制信号生成：根据误差值，通过控制算法（如PID控制算法），生成控制信号。
控制信号的大小和方向用于调节被控对象的运动。
5. 控制信号执行：将生成的控制信号传递给执行机构（如电机、液压缸等），实现对被控对象的运动控制。
伺服信号在工业自动化、机器人、航空航天等领域具有广泛的应用。
在工业自动化领域，伺服信号主要用于控制机器和生产线的运动。
例如，在数控机床中，伺服信号可控制工作台的位置和速度，从而实现精确的加工操作。
在机器人领域，伺服信号用于控制机械臂的位置和轨迹，以完成各种复杂的操作。
通过不断的反馈和调节，机器人可以根据实际情况自动调整姿态和力量，提高工作效率和精度。
在航空航天领域，伺服信号被广泛应用于飞行器的飞行控制系统。
通过对飞行器的姿态、位置和速度等进行精确的控制，伺服信号可以确保飞行器的稳定性和安全性。
此外，伺服信号还可以应用于摄影器材、舞台灯光、游戏控制器等领域。
例如，在摄影器材中，伺服信号可以实现镜头的自动对焦和追踪功能，提高摄影的质量和稳定性。
总而言之，伺服信号是一种用于控制和调节机械或电子设备运动状态的信号。
它基于反馈原理，通过监测被控对象的状态并与目标值进行比较，生成相应的控制信号，从而实现对被控对象的精确控制。
伺服信号在工业自动化、机器人、航空航天等领域具有广泛的应用。
伺服控制器原理及应用课件
可能是由于电源故障、控制信号丢失或内部 组件故障等原因。
控制器运行不稳定
可能是由于机械系统振动、控制参数设置不 当或电气噪声干扰等原因。
控制器定位精度不高
可能是由于编码器故障、传动系统误差或参 数调整不当等原因。
控制器响应速度慢
可能是由于控制算法过于复杂、系统参数设 置不当或负载惯量过大等原因。
智能化
伺服控制器正不断集成智能化功能，如自适应控制、预测控制等， 以提升系统的自适应性和稳定性。
集成化
伺服控制器正趋向于与其他工业自动化设备集成，形成更高效、一 体化的控制系统。
伺服控制器应用领域展望
智能制造
伺服控制器将在智能制造领域发挥重要作用，提升制造过程的自 动化和智能化水平。
新能源
伺服控制器在新能源领域，如风能、太阳能等领域的应用将进一 步拓展。
总结词
伺服控制器可以根据不同的分类标准进行分类，如按 照电机类型、输入信号类型、控制方式等。不同类型 的伺服控制器具有不同的特点和应用场景。
详细描述
伺服控制器可以根据电机类型分为直流伺服控制器和 交流伺服控制器，也可以根据输入信号类型分为模拟 伺服控制器和数字伺服控制器。此外，按照控制方式 的不同，伺服控制器可以分为开环控制和闭环控制两 种类型。不同类型的伺服控制器具有不同的特点和应 用场景，如直流伺服控制器适用于需要快速响应的场 合，而交流伺服控制器适用于需要高精度控制的场合。
02
03
对控制器内部散热风扇 进行清洁，确保散热良好。
检查电缆连接是否牢固， 避免因振动导致松动或 断线。
04
对控制器进行周期性维 护保养，包括润滑传动 部件、清洁电气元件等。
伺服控制器的发展趋势与 展望
伺服控制系统的原理和应用
伺服控制系统的原理和应用伺服控制系统是一种广泛应用于工业自动化领域的控制系统，它能够实现对机械设备运动的高精度控制。
本文将介绍伺服控制系统的原理和应用。
一、原理伺服控制系统的基本原理是通过对反馈信号的检测和控制，实现对输出信号的精确控制。
它由三个主要组成部分构成：传感器、控制器和执行机构。
1.传感器：传感器的作用是将运动装置的位置、速度等物理量转换为电信号，以便于控制器对其进行处理。
常用的传感器有编码器、光电开关等。
2.控制器：控制器是伺服控制系统的核心部分，它根据输入信号和反馈信号的差异，计算出控制量，并输出控制信号。
常用的控制器有PID控制器、模糊控制器等。
3.执行机构：执行机构是根据控制信号进行动作的部件，它将控制器输出的信号转化为力、力矩或位置调整等具体动作，从而实现机械设备的运动控制。
执行机构常见的有伺服马达、电动缸等。
伺服控制系统通过反馈控制的方式，不断调整输出信号，使得系统能够快速、准确地响应输入信号的变化。
在控制过程中，控制器根据设定值和反馈值之间的差异，采取相应的控制算法，输出控制信号，进而使执行机构调整位置、速度或力矩。
二、应用伺服控制系统广泛应用于工业生产中的各种机械设备，如机床、印刷设备、包装设备等。
它具有以下几个主要的应用特点：1.高精度控制：伺服控制系统能够实现高精度的位置、速度和力矩控制，因此在需要精确运动控制的工业生产中得到广泛应用。
例如，机械加工行业对零件加工的精度要求较高，采用伺服控制系统能够提高加工精度和质量。
2.快速响应能力：伺服控制系统能够快速响应输入信号的变化，并通过反馈控制实现快速调节。
因此，在需要高速运动和频繁变换工作状态的设备中，伺服控制系统具备明显的优势。
例如，自动化物流设备中的输送带、机器人等，需要在短时间内实现快速移动和动作切换，伺服控制系统能够满足这些需求。
3.稳定性好：伺服控制系统具有较好的稳定性和抗干扰能力。
通过合理的控制算法和反馈机制，能够有效抑制外部干扰对系统的影响，从而保证系统的稳定性。
伺服驱动器的原理及应用场景
伺服驱动器的原理及应用场景1. 什么是伺服驱动器？伺服驱动器是一种用于控制伺服电机运动的设备。
它能够根据输入信号对电机进行精确控制，使其能够准确地按照预定的轨迹和速度运动。
伺服驱动器通常由电机驱动器和位置反馈装置组成，并且通过闭环控制系统实现位置和速度的控制。
2. 伺服驱动器的工作原理•伺服驱动器接收来自控制器的指令信号，并将其转换为电压或电流信号，以控制伺服电机的运动。
指令信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。
•伺服驱动器通过位置反馈装置获取伺服电机的实际位置信息，并将其与控制器发送的目标位置进行比较。
通过控制电流的大小和方向，驱动器可以控制电机的转动方向和速度。
•当伺服电机的实际位置与目标位置相差较大时，伺服驱动器会提供更大的电流来加速电机运动，当实际位置接近目标位置时，电流逐渐减小，以减缓电机的运动速度，最终精确地控制电机停在目标位置。
3. 伺服驱动器的应用场景伺服驱动器广泛应用于各种需要精确控制的自动化系统中，适用于下列场景：•工业自动化：伺服驱动器常用于工业机器人、自动化生产线、包装设备等，确保机械设备能够精确地按照预定轨迹和速度运动，提高生产效率和产品质量。
•数控机床：伺服驱动器在数控机床中起到关键作用，能够实现高精度的切削和加工操作，提高加工效率和产品质量。
•医疗设备：伺服驱动器应用于医疗器械中，如CT扫描仪、核磁共振设备等，确保设备能够精确地移动和定位，提供更准确的诊断和治疗。
•航空航天：伺服驱动器被广泛应用于航空航天领域，用于控制飞机机翼、尾翼等关键部件的运动，确保飞行器的稳定性和安全性。
•机器人：伺服驱动器是机器人关节控制的核心部件，通过精确的控制，使机器人能够完成各种复杂的动作，如抓取物体、精确定位等。
4. 伺服驱动器的优势•高精度性能：伺服驱动器通过位置反馈装置对电机进行精确控制，能够实现高精度的位置和速度控制。
•高响应速度：伺服驱动器具有快速而准确的响应速度，能够实时调整电机的运动状态，适应各种复杂的运动需求。
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3.1 三菱伺服产品介绍
? MR-J3系列放大器型号构成
MR-J3-□□□-□
RJ004 兼容直线伺服电机 RJ006 兼容全闭环系统
无 单相/3相200-230VAC 1 单相100-120VAC 4 三相400VAC A 通用脉冲串接口 B 兼容SSCNET III，高速串行总线 T CC LINK连接内臵定位控制
中，从原来的指令+1减去1脉冲的震 荡，计数器值成为0 ⑥结果使DA转换输出0V到放大器， 放大器使马达停止 ⑦完成1脉冲的定位
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1.3.1 伺服放大器控制回路
? 速度控制处理流程
① 模拟量形式的速度指令进入速度 运算器，使电机开始运行
② 电机运行后使用编码器旋转，发出 脉冲反馈
③ 脉冲反馈经过FV转化为相应的模拟 量进入伺服驱动器
1
1.1 AC伺服原理
构成伺服机构的元件叫伺服元件。由驱动放大器（AC放大器）， 驱动电机（AC伺服驱动电机）和检测器组成。
2
1.2.1 伺服放大器主回路
3பைடு நூலகம்
1.2.1 伺服放大器主回路
? a 整流回路： 将交流转变成直流，可分为单相和三相整流桥。 平滑电容：对整流电源进行平滑，减少其脉动成分。
④ 反馈值与给定值相比较，如果有偏 差通过电流环输出控制电流使用其 差值改为零
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1.3.1 伺服放大器控制回路
? 伺服放大器三种控制方式
1 转矩控制： 通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机 轴对外的输出转矩的大小，主要应用于需要严格控制转 矩的场合。 ——电流环控制
2 速度控制： 通过模拟量的输入或脉冲的频率对转动速度的控制。 ——速度环控制
3 位臵控制： 伺服中最常用的控制，位臵控制模式一般是通过外部输入 的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来 确定转动的角度,所以一般应用于定位装臵 。 ——三环控制
思考：三环中哪个环的响应性最快？
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1.3.1 伺服放大器控制回路
?变频器与伺服放大器在主回路与控制回路上的区别：
?由变频器变更为伺服时，需考虑： （1） 机械的刚性 （2）换算到电机轴的负载惯量 （3）电机轴的振动 （4）减速机构的打滑
放大器容量（如10为100w）
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3.1 三菱伺服产品介绍
? MR-J3系列伺服电机型号构成
H□-□P □□□□□ 无 标准轴 K 带键槽
D 带D型槽 无 无油封 J 油封
无 无电磁制动 B 电磁制动 电机额定转速（r/min）
额定输出容量（kw）
HC-MP 超低惯量，小容量 HC-KP 低惯量，小容量
? c再生制动： 所谓再生制动就是指马达的实际转速高于指令速度时， 产生能量回馈的现象。 再生制动回路就是用来消耗这些回馈能源的装臵。
4
1.2.1 伺服放大器主回路
? 按照再生制动回路的种类，可以分为： （1）小容量（0.4kw以下）————————电容再生方式 （2) 中容量（0.4kw至11kw）———————电阻再生制动方式 其中又可分为：内臵电阻方式 外接电阻方式 外接制动单元方式 （3）大容量（11kw以上）————————电源再生方式
思考：伺服电机与普通三相异步电机的区别？
连续运转区域
瞬时运转区域
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1.2.2 伺服电机
? 编码器种类和结构
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1.3.1 伺服放大器控制回路
? 伺服控制回路
位置环
电流环
速度环
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1.3.1 伺服放大器控制回路
? 位臵控制处理流程
假设脉冲指令为1个脉冲，输入时动作为： ①偏差计数器成为+1 ②转变为1个脉冲对应的电压进入放大器 ③放大器产生SPWM波驱动马达旋转 ④编码器也相应旋转，发出1脉冲的震荡 ⑤1脉冲的震荡再次输入到偏差计数 器
? 试运行——点动 通过试运行模式中的点动运行确认电机是否可以正常动作 操作方法：
按住up和down键可使伺服电机旋转 松开，电机停止。
通过伺服设臵软件可以修改转速和加减速时间常数。
20
3.3 伺服设臵软件介绍
软件系统
编程
设置
选型
21
3.3 伺服设臵软件介绍
通讯连接
设臵软件 MR-Configurator setup221E
ＵＳＢ1.1 通用接口
MR-J3-A 和 B系列 更快的响应速度 实时数据采集提高了20倍以上
USB USB
USB mini-B
USB B
与运动控制器的连接
MR-J3-B 只需一根线就可以连接所有伺服
ＳＳＣＮＥＴⅢ 22
相关操作： ? 通讯设臵
3.3 伺服设臵软件介绍
? 读写保存参数
? 报警监控 状态监控
主要内容
? 伺服放大器基本原理（主回路和控制回路） ? 伺服的作用 ? 三菱伺服介绍（ 包括产品分类及软件的使用 ） ? AC 伺服在传送带上的应用 ————速度控制 ? AC 伺服在收放卷设备上的应用 ——转矩控制 ? AC伺服在机床设备上的应用 ————位置控制 ? 伺服产品的安装维护及相关报警 ? 绝对位置控制系统原理简介
? 趋势图采集
23
3.3 伺服设臵软件介绍
机械分析器Ⅱ
更精确的机械性能
?频率范围 ??? 10HZ～1KHz → 3HZ ～4.5KHz
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2.2 伺服的作用
? 按照定位指令装臵输出的脉冲串，对工件进行定位控制。
?
伺服电机锁定功能
当偏差计数器的输出为零时，如果有外力使伺服电机转动，由编
码器将反馈脉冲输入偏差计数器，偏差计数器发出速度指令，旋
转修正电机使之停止在滞留脉冲为零的位臵上，该停留于固定位
臵的功能，称为伺服锁定。
?
进行适合机械负荷的位臵环路增益和速度环路增益调整。
? d 逆变回路： 生成适合马达转速的频率、适合负载转矩大小的电流，驱动马达。 逆变模块采用IGBT开关元件。
? e 动态制动器： 具有在基极断路时，在伺服马达端子间加上适当的电阻器进行短路消 耗旋转能，使之迅速停转的功能。
5
1.2.2 伺服电机
? 转矩特性
三菱伺服电机属于永磁同步电机。 伺服电机的输出转矩与电流成正比 其从低速到高速都可以以恒定转矩运转
HC-SP 中惯量，中容量
HC-RP 超低惯量，中容量
HC-LP 低惯量，中大容量
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HC-UP 扁平型，中容量
3.2 选件
? 其他选件：
线缆，接头，再生制动选件，电池单元，功率改善电抗器， EMC滤波器，抗干扰产品。
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伺服放大器各部分构造
17
伺服放大器输入电源电路
18
显示和操作
19
实验