數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)培訓(xùn)教程

第五章數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)內(nèi)容提要進給伺服系統(tǒng)的軟件硬件結(jié)構(gòu)；進給伺服系統(tǒng)基本功能的原理及實現(xiàn)方法。1進給伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)主要的子系統(tǒng)。如果說CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的“大腦”，是發(fā)布“命令”的“指揮所”，那么進給伺服系統(tǒng)則是數(shù)控系統(tǒng)的“四肢”，是一種“執(zhí)行機構(gòu)”。它忠實地執(zhí)行由CNC裝置發(fā)來的運動命令，精確控制執(zhí)行部件的運動方向，進給速度與位移量。2第一節(jié)概述一、進給伺服系統(tǒng)的定義及組成.定義

進給伺服系統(tǒng)(FeedServoSystem)——以移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)。3組成：

位置控制單元；速度控制單元；驅(qū)動元件(電機)；檢測與反饋單元；機械執(zhí)行部件。實際速度反饋位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元+-機械執(zhí)行部件CNC插補指令+-電機4二、NC機床對數(shù)控進給伺服系統(tǒng)的要求1.調(diào)速范圍要寬且要有良好的穩(wěn)定性

調(diào)速范圍：

一般要求：

穩(wěn)定性：指輸出速度的波動要少，尤其是在低速時的平穩(wěn)性顯得特別重要。52.輸出位置精度要高?靜態(tài)：定位精度和重復(fù)定位精度要高，即定位誤差和重復(fù)定位誤差要小。(尺寸精度)?

動態(tài)：跟隨精度，這是動態(tài)性能指標，用跟隨誤差表示。(輪廓精度)

?靈敏度要高，有足夠高的分辯率。6負載特性要硬

?當負載變化時，輸出速度應(yīng)基本不變，即△F盡可能??；?當負載突變時，要求速度的恢復(fù)時間短且無振蕩，即△t盡可能短；?應(yīng)有足夠的過載能力。即，要求伺服系統(tǒng)有良好的靜態(tài)與動態(tài)剛度。

tF△t△F7響應(yīng)速度快且無超調(diào)這是對伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的要求，即在無超調(diào)的前提下，執(zhí)行部件的運動速度的建立時間tp

應(yīng)盡可能短。通常要求從0→Fmax（Fmax→0），其時間應(yīng)小于200ms，且不能有超調(diào)，否則對機械部件不利，有害于加工質(zhì)量。tFtp8綜上所述：?對伺服系統(tǒng)的要求包括靜態(tài)和動態(tài)特性兩方面；?對高精度的數(shù)控機床，對其動態(tài)性能的要求更嚴。5.能可逆運行和頻繁靈活啟停。6.系統(tǒng)的可靠性高，維護使用方便，成本低。9第二節(jié)進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)、概述

1.進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)由進給伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動電機及其控制和驅(qū)動裝置組成。2.驅(qū)動電機是進給系統(tǒng)的動力部件，它提供執(zhí)行部分運動所需的動力，在數(shù)控機床上常用的電機有：步進電機

直流伺服電機交流伺服電機直線電機103.速速度度單單元元是是上上述述驅(qū)驅(qū)動動電電機機及及其其控控制制和和驅(qū)驅(qū)動動裝裝置置，通常常驅(qū)驅(qū)動動電電機機與與速速度度控控制制單單元元是是相相互互配配套套供供應(yīng)應(yīng)的的，，其其性性能能參參數(shù)數(shù)都都是是進進行行了了相相互互匹匹配配，，這這樣樣才才能能獲獲得得高高性性能能的的系系統(tǒng)統(tǒng)指指標標。。4.速速度度控控制制單單元元主主要要作作用用：接受受來來自自位位置置控控制制單單元元的的速速度度指指令令信信號號，，對對其其進進行行適適當當?shù)牡恼{(diào)調(diào)節(jié)節(jié)運運算算(目的是穩(wěn)速速)，將其變換成成電機轉(zhuǎn)速的的控制量(頻率，電壓壓等)，再經(jīng)功率放大大部件將其變變換成電機的的驅(qū)動電量，，使驅(qū)動電機機按要求運行行。即，調(diào)節(jié)、變換、、功放。11進給驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)的特點（與與主運動（主主軸）系統(tǒng)比比較）：功率相對較小??；控制精度要求求高；控制性能要求求高，尤其是是動態(tài)性能。。12、步進電機及及其驅(qū)動裝置置步進電機流行于70年年代，該系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、、控制容易、、維修方面，，且控制為全全數(shù)字化。隨隨著計算機技技術(shù)的發(fā)展，，除功率驅(qū)動動電路之外，，其它部分均均可由軟件實現(xiàn)，從而進一步步簡化結(jié)構(gòu)。。因此，這類類系統(tǒng)目前仍仍有相當?shù)氖惺袌觥Ｄ壳安讲竭M電機僅用于小容量、、低速、精度度要不高的場場合，如經(jīng)濟型數(shù)控控、打印機、、繪圖機等計計算機的外部部設(shè)備。131415步進電機是一一種將電脈沖沖信號轉(zhuǎn)化為為機械角位移移的電磁機械械裝置。由于所用電源源是脈沖電源源，所以也稱稱為脈沖馬達。步進電機和一一般電機不同同，一般電機機通電后連續(xù)續(xù)轉(zhuǎn)動，而步步進電機則隨隨輸入的脈沖沖按節(jié)拍一步步一步地轉(zhuǎn)動動。對步進電電機施加一個個電脈沖信號號時，步進電電機就旋轉(zhuǎn)一一個固定的角角度，稱為一步。每一步所轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的角度叫叫做步距角。?步進電機16步進電機的角角位移量和輸輸入的脈沖數(shù)數(shù)成正比。在在時間上與輸輸入的脈沖同同步。因此，只需要控制輸輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電機繞組通電相序，便可以獲得所所需要的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向。在無脈沖輸入入時，步進電電機在繞組電電源激勵下，，氣隙磁場能能使轉(zhuǎn)子保持持原有的位置置而處于定位位狀態(tài)。?步進電機17?步進電電機的分類按運動方式分分：旋轉(zhuǎn)運運動、直線運運動式步進電電機按工作原理分分：反應(yīng)式（磁阻阻式）、電磁磁式、永磁式式；按結(jié)構(gòu)分：單段式（徑向向式）、多段段式（軸向式式）按使用場合分分：功率步步進電機和控控制步進電機機；按相數(shù)分分：三三相、、四相、、五相、、六相、、八相等等按使用頻頻率分：：高頻頻率和低低頻步進進電機不同的步步進電機機，其工工作原理理、驅(qū)動動裝置也也不完全全一樣。。18?步進電機機的工作作原理如圖所示示，三相反應(yīng)應(yīng)式步進進電機工工作原理理圖。由轉(zhuǎn)子和和定子組組成。定定子上有有A、B、、C三對對磁極繞繞組，分別為為A相、B相、C相。轉(zhuǎn)子是硅鋼片片軟磁材材料迭合合成的帶帶齒廓形形狀的鐵鐵心。如果在定定子上的的三對繞繞組中通通直流電電流，就就會產(chǎn)生生磁場。。B相通電電A相通電電C相通電電19BACBCABACBCABACBCA12341234逆時針回轉(zhuǎn)300逆時針回轉(zhuǎn)300當A、B、C三對磁極極的繞組組依次輪輪流通電電，則A、B、、C三對對磁極依依次產(chǎn)生生磁場吸吸引轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)動。。√當A相通通電時，，B相和C相不通通電，電電機鐵心心的AA軸方向向產(chǎn)生磁磁通，在在磁拉力力的作用用下，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子1、、3齒與與A相磁磁極對齊齊，2、、4兩齒齒與B、、C兩磁磁極相對對錯開30020√當B相通通電時，，C相和A相斷電電，電機機鐵心的的BB軸軸方向產(chǎn)產(chǎn)生磁通通，在磁磁拉力的的作用下下，轉(zhuǎn)子子沿逆時時針方向向旋轉(zhuǎn)300，2、4齒與B相相磁極對對齊。1、3兩兩齒與C、A兩兩磁極相相對錯開開300√當C相通通電時，，A相和B相斷電電，電機機鐵心的的CC軸軸方向產(chǎn)產(chǎn)生磁通通，在磁磁拉力的的作用下下，轉(zhuǎn)子子沿逆時時針方向向旋轉(zhuǎn)300，1、3齒與C相相磁極對對齊。2、4兩兩齒與A、B兩兩磁極相相對錯開開300若按A

B

C。。。通電相序連續(xù)通電，則步進電機就連續(xù)地沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，每換接一次相序，步進電機沿逆時針方向轉(zhuǎn)動300，即步距角為300。21若按ACB。。。進行，則則轉(zhuǎn)子沿沿順時針針方向旋旋轉(zhuǎn)。上述通電電方式稱稱為三相單三三拍通電方式式。所謂“單單”是指指每次只只有一相相繞組通通電的意意思。√“一拍””——從一一相通電電換接到到另一相相通電稱稱為一拍拍?！獭叭摹薄薄恳灰慌霓D(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)過一一個步距距角，這這樣“三三拍”是是指通電電換接三三次后完完成一個個通電周周期。三相六拍拍通電方方式———即按AABBBCCCA相序通電電。（見見下圖））22B相通電BC相通電C相通電AB相通電A相通電CA相通電工作原理理：當A相通通電，1、3齒齒與A相磁極極對齊。當A、、B兩相相同時通通電，因因A極吸吸引1、、3齒，，B極吸吸引2、、4齒，，轉(zhuǎn)子逆逆時針旋旋轉(zhuǎn)150。隨著A相斷電電，只有有B相通通電13A吸1、、3兩齒齒A吸1、、3兩齒齒B吸2、、4兩齒齒B吸2、、4兩齒齒B吸2、、4兩齒齒C吸1、、324C吸1、、3A吸2、、4C吸1、、323轉(zhuǎn)子又逆逆時針轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)150，2、4齒齒與B相相磁極對對齊，如果繼繼續(xù)按BCCCAA。。。。相序通電電，步進進電機就就沿著逆逆時針方方向，以以150的步距角角一步一一步移動動。這種通電電方式采采用單、雙相相輪流通通電，在通電電換接時時，總有有一相通通電，所所以工作作較平穩(wěn)穩(wěn)。實際使用用的步進進電機，，一般都都要求有有較小的的步距角角，因為為步距角角越小所所達到的的位置精精度越高高。以上所述述，步進電機機的步距距角大小小不僅與與通電方方式有關(guān)關(guān)，還與與轉(zhuǎn)子的的齒數(shù)有有關(guān)。計算公式式為：mzk360=m——定定子勵磁磁繞組相相數(shù)Z——轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子齒數(shù)數(shù)K——通通電方式式，單為為1，雙雙為224步進電機機轉(zhuǎn)速計計算：360o=n60f=6fo式中：n——轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（r/min);f——脈脈沖頻率率，即每每秒輸入入步進電電機的脈脈沖數(shù)；；———用度數(shù)數(shù)表示的的步距角角。式中，當轉(zhuǎn)子的的步距角角一定時時，步進進電機的的轉(zhuǎn)速與與輸入的的脈沖頻頻率成正正比。25步進電機機的特點點：（1）步步進電機機的輸出出轉(zhuǎn)角與與脈沖頻頻率嚴格格成正比比，所以以控制輸輸入步進進電機的的脈沖個個數(shù)就能能控制位位移量。。（2）步步進電機機的轉(zhuǎn)速速與輸入入的脈沖沖頻率成成正比，，只要控控制脈沖沖頻率就就能調(diào)節(jié)節(jié)步進電電機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。（3）當當停止送送入脈沖沖時，只只要維持持繞組內(nèi)內(nèi)電流不不變，電電機軸可可以保持持在某固固定位置置上，不不需要機機械裝制制裝置。。（4）改改變通電電相序即即可改變變電機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向。（5）步步進電機機存在齒齒間相鄰鄰誤差，，但不存存在累積積誤差26第三節(jié)典典型進進給伺服服系統(tǒng)(位置控控制)一、開環(huán)環(huán)進給伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)(Open-LoopSystem)不帶位置置測量反反饋裝置置的系統(tǒng)統(tǒng)；驅(qū)動電機機只能用用步進電電機；主要用于于經(jīng)濟型型數(shù)控或或普通機機床的數(shù)數(shù)控化改改造A’相、B’相C’相、…A相、B相C相、……f、nCNC插補指令令脈沖頻率率f和脈脈沖個數(shù)數(shù)n換算脈沖環(huán)形形分配變變換功率放大大步進電機機27.步步進電機機開環(huán)系系統(tǒng)設(shè)計計要解決的的主要問問題：①動力計計算②②傳傳動計算算③③驅(qū)動電電路設(shè)計計或選擇擇目的：傳傳動計算算選擇合合適的參參數(shù)以滿滿足脈沖當量量和進給速度度F的要求。。圖中：f—脈脈沖頻率率（HZ）α—步步距角（（度））Z1、Z2—傳動動齒輪齒齒數(shù)t—螺螺距(mm)—脈沖沖當量（（mm）步進電機Z1Z2tf，28傳動比選選擇：為了湊脈沖當當量mm，也也為了增大傳遞遞的扭矩矩，在步進進電機與與絲桿之之間，要要增加一一對齒輪傳動動副，那么，，傳動比比i=Z1/Z2與α、、t之間有如如下關(guān)系系：α—步距距角，－－脈脈沖當量量，t－－絲絲杠導(dǎo)程程。29例1：=0.01mm,t=6mm,α=0.75°步進電機Z1Z2tf，30進給速度度F：一般步進進電機：若：δ=0.01mm則則：若δδ=0.001mm則則：因此，當一一定時時，與與δ成成正比，故我們們在談到到步進電電機開環(huán)環(huán)系統(tǒng)的的最高速速度時，，都應(yīng)指指明是在在多大的的脈沖當當量δ下下的,否否則是沒沒有意義義的。31.提提高步進進電機開開環(huán)伺服服系統(tǒng)傳傳動精精度的措措施?概述影響步進進電機開開環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)傳動精精度的因因素：步進電機機的步距角精精度；機械傳動動部件的的精度；絲桿等機機械傳動動部件、、支承的的傳動間隙隙；傳動件和和支承件件的變形。提高步進進電機開開環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)傳動精精度的措措施適當提高高系統(tǒng)組組成環(huán)節(jié)節(jié)的精度度；采取各種種精度補補償措施施。32?傳動間隙隙補償在整個行行程范圍圍內(nèi)測量量傳動機機構(gòu)傳動動間隙，，取其平平均值存存放在數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)中的間間隙補償償單元，，當進給給系統(tǒng)反反向運動動時，數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)自動將將補償值值加到進進給指令令中，從從而達到到補償目目的。?螺螺距誤差差補償利用計算算機的運運算處理理能力，，可以補補償滾珠珠絲杠的的螺距累積積誤差，以提高高進給位位移精度度。方法：首先測量量出進給給絲杠螺螺距誤差差曲線(規(guī)律)，然后后可采用用下列兩兩種方法法實現(xiàn)誤誤差補償償：硬件件補償、、軟件補補償。33例2設(shè)X-Y工作作臺由步步進電機機直接經(jīng)經(jīng)絲桿螺螺母副驅(qū)驅(qū)動，絲絲桿螺距距為5mm，步步進電機機步距角角為150，工作方方式三相相六拍，，工作臺臺最大行行程為400mm，求求：（1）脈脈沖當量量；（2）微微機發(fā)出出的脈沖沖總數(shù)是是多少？？步進電機Z1Z2tf，34(2)計計算脈沖沖數(shù)n，，由n=L(工作臺臺最大行行程）所以，，脈沖沖數(shù)為為：n=L/=400/0.02083=19200步解：（1））由計計算脈脈沖當當量：360=L0已知，，L0=5mm，，=150求脈沖沖當量量=？？=5/3601.5=0.02083(mm)35例3步進電電機直直接經(jīng)經(jīng)絲桿桿螺母母驅(qū)動動工作作臺，，步進進電機機步距距角0.720,工作作臺質(zhì)質(zhì)量為為100kg，，負載載質(zhì)量量為50kg，，切削削負載載為4000N，絲絲桿螺螺距為為5mm，，如果果步進進電機機從500Hz線性性加速速到2000Hz，，加速速時間間為0.2S，，求步步進電電機的的驅(qū)動動轉(zhuǎn)距距？解：（1）忽略滾滾珠絲絲扛及及電機機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣慣量，，則折折算到到電機機軸上上等效效轉(zhuǎn)動動慣量量：V=f·=5000.01=5mm/s360=L0=0.01mmJ=m(V)236J=m(V)2所以，，=（100+50））（5/2）=95.0810-6(kg.m)22(2)求電電機軸軸的等等效轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：：T=F（（））VF———為切切削負負載4000N;V———5mm/s=4000（5/2）=3184.7N.mm=3.184N.M(3)步進進電動動機的的角加加速度度：=ddt=dfdt=(t–0)t23600.72.=2000–5000.223600.72=94.2rad/s237所以，，步進電電機的的啟動動轉(zhuǎn)矩矩為：：TqT+JT———等效效轉(zhuǎn)矩矩；J———空載啟啟動時時,產(chǎn)產(chǎn)生最最大加加速度度所需需的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩;——步進電電動機機的角角加速速度。。所以，，TqT+J=3.184+95.0810-694.2=3.27N·m38例4一臺五五相步步進電電機，，五相相五拍拍運行行時其其步距距角是是1.50，此電電動機機轉(zhuǎn)子子上應(yīng)應(yīng)有幾幾個齒齒？齒齒距角角是多多少？？此電電動機機若按按十拍拍運行行，齒齒距角角度是是多少少度？？按五五拍和和十拍拍運行行時，，每走走一步步對應(yīng)應(yīng)的電電角度度是多多少？？解：（（1））步距距角：：360=mKz0Z———齒數(shù)數(shù)；m———相數(shù)數(shù)；K———1五五拍（（單拍拍）2十十拍（（雙拍拍）39所以，，五拍運運行時時：360=mKz0=1.50K=1m=5Z=3600/51=48齒十拍運運行時時：360=52480=0.750(2)齒距距角：c=360480=7.50齒距角角的電電角度度：e=360mK0五拍運運行時時：e=360510=72040十拍運運行時時：e=36052=360041例5設(shè)有一一步進進電機機驅(qū)動動的工工作臺臺，步步進電電機通通過減減速齒齒輪副副驅(qū)動動滾珠珠絲桿桿，其其參數(shù)數(shù)符號號如下下：脈脈沖當當量，滾滾珠絲絲桿的的基本本導(dǎo)程程為L。步步進電電機的的步距距角為為，，減速速齒輪輪比為為1：：i。。問題題：（1））試寫寫出、、、L、i之間間的的關(guān)系系；（2））若=0.001mm，L。。=5mm;減減速比比為1：5，問問選擇擇步進進電機機的步步距角角應(yīng)為為多少少？42360=L0i=36050.001/5=0.36

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0360=L00i解：（（1））求脈脈沖當當量：：(2)步步進電電機的的步距距角4344二、直直流伺伺服電電機及及驅(qū)動動直流電電機的的工作作原理理是建建立在在電磁磁力定定律基基礎(chǔ)上上的，，電磁磁力的的大小小正比比于電電機中中的氣氣隙磁磁場，，直流流電機機的勵勵磁繞繞組所所建立立的磁磁場是是電機機的主主磁場場，按按對勵勵磁繞繞組的的勵磁磁方式式不同同，直直流電電機可可分為為：他勵式式、并并勵式式、串串勵式式、復(fù)復(fù)勵勵式、、永永磁磁式。。20世世紀80~90年代代中期期，永永磁式式直流流伺服服電機機在NC機機床中中廣泛泛采用用。45直流伺伺服電電機的的特點點過載倍倍數(shù)大大，時時間長長；具有大大的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/慣量量比，，電機機的加加速大大，響響應(yīng)快快。低速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大大，慣慣量大大，可可與絲絲桿直直接相相聯(lián)，，省去去了齒齒輪等等傳動動機構(gòu)構(gòu)。可可提高高了機機床的的加工工精度度。調(diào)速范范圍大大，與與高性性能的的速度度控制制單元元組成成速度度控制制系統(tǒng)統(tǒng)時，，調(diào)速速范圍圍超過過1∶∶2000。46直流伺伺服電電機具具有優(yōu)優(yōu)良的的調(diào)速速性能能，80年代代初至至90年代代中，，在要要求調(diào)調(diào)速性性能較較高的的場合合，直直流伺伺服電電機調(diào)調(diào)速系系統(tǒng)的的應(yīng)用用一直直占據(jù)據(jù)主導(dǎo)導(dǎo)地位位。但但其卻卻存在在一些些固有有的缺缺點，，即：：電刷和和換向向器易易磨損損，維維護麻麻煩結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜，，制造造困難難，成成本高高而交流流伺服服電機機則沒沒有上上述缺缺點。。特別別是在在同樣樣體積積下，，交流流伺服服電機機的輸輸出功功率比比直流流電機機提高高10%～～70%，，且可可達到到的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速比比直流流電機機高。。因此此，人人們一一直在在尋求求交流流電機機調(diào)速速方案案來取取代直直流電電機調(diào)調(diào)速的的方案案。471.分分類類三、交交流伺伺服電電機及及驅(qū)動動48調(diào)頻調(diào)調(diào)壓電電源的的分類類可控硅硅整流流器逆變器器整流器器逆變器器電壓型型變頻頻器方方案示示意圖圖49電壓型型變頻頻器工工作原原理LdUdT3T4T5T3T1T2CdUVWABC結(jié)論：：變頻器器實現(xiàn)現(xiàn)變頻頻調(diào)壓壓的關(guān)關(guān)鍵是是逆變變器控控制端端獲得得要求求控制制波形形（如如SPWM波））。50控制波波形的的實現(xiàn)現(xiàn)方式式（電機機調(diào)速速的控控制方方式））：相位控控制矢量變變換控控制PWM控制制磁場控控制512.閉閉環(huán)環(huán)、半半閉環(huán)環(huán)進給給伺服服系統(tǒng)統(tǒng)?閉環(huán)進進給伺伺服系系統(tǒng)的的實現(xiàn)現(xiàn)方案案分類類和特特征按系統(tǒng)統(tǒng)的控控制信信號類類型分分：模擬型型系統(tǒng)統(tǒng)、數(shù)數(shù)字型型系統(tǒng)統(tǒng)。模擬型型系統(tǒng)統(tǒng)：特征：：這類類系統(tǒng)統(tǒng)全部部采用用模擬擬元件件構(gòu)成成；其其輸入入（控控制））信號號、輸輸出的的位置置、速速度信信號也也是模模擬量量；速速度和和位置置檢測測元也也是模模擬式式的。。52優(yōu)點：抗干擾擾能力力強，，一般般不會會因峰峰值誤誤差導(dǎo)導(dǎo)致致致命的的誤動動作。。可用常常規(guī)儀儀器儀儀表（（示波波器，，萬用用表等等）直直接讀讀取信信息，，易易于隨隨時把把握系系統(tǒng)工工作的的基本本情況況。53缺點：：對弱信號號信噪分分離困難難，控制制精度的的提高受受到限制制。在零點附附近容易易受到溫溫度漂移移的影響響，使位位置控制制產(chǎn)生漂漂移誤差差。位置、速速度調(diào)節(jié)節(jié)器的結(jié)結(jié)構(gòu)和參參數(shù)調(diào)整整困難，，適應(yīng)負負載變化化的能力力較差。。模擬系統(tǒng)統(tǒng)這種本本質(zhì)缺陷陷，使它它很難滿滿足高精精度位置置伺服控控制的要要求，目目前已逐逐漸被數(shù)數(shù)字伺服服系統(tǒng)所所取代。。54數(shù)字型系系統(tǒng)：特征：這類系統(tǒng)統(tǒng)是指至至少其位置環(huán)控制與調(diào)調(diào)節(jié)采用用數(shù)字控控制技術(shù)術(shù)，即位位置指令令和反饋饋信號都都不再是是模擬信信號改改用數(shù)字字信號（（邏輯電電平脈沖沖信號））的系統(tǒng)統(tǒng)。55特點：可以通過過增加數(shù)數(shù)字信息息的字長長，來滿滿足要求求的控制制精度。。對邏輯電電平以下下的漂移移、噪聲聲不予響響應(yīng)，零零點定位位精度可可以得到到充分保保證。容易對其其結(jié)構(gòu)和和參數(shù)進進行修改改（根據(jù)據(jù)控制要要求），，且易于于與計算算機進行行數(shù)據(jù)交交換。噪聲峰值值大于邏邏輯電平平時，對對數(shù)據(jù)的的最高位位和最低低位的干干擾出錯錯程序是是相同的的，這種種錯誤可可能導(dǎo)致致系統(tǒng)致致命的危危害。傳送數(shù)據(jù)據(jù)的數(shù)字字電路要要求具有有很寬的的頻帶。。以保證證脈沖上上、下降降沿有足足夠的陡陡峭度。。抑制干擾擾、防止止數(shù)據(jù)出出錯，是是數(shù)字伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計成成功的關(guān)關(guān)鍵。56.數(shù)字伺服服系統(tǒng)的的類型57全硬件伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)全硬件伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)又稱脈脈沖比較較伺服系系統(tǒng)，其其典型的的組成方方式如圖圖所示：：_NC裝置置－F/V偏差計數(shù)器D/A速度控制制與驅(qū)動動單元A、B、、Z++_++－整形.倍倍頻.辨辨向工作臺PG電壓Z58構(gòu)成：該系統(tǒng)中中，位置置閉環(huán)的的控制與與調(diào)節(jié)運運算主要要由偏差差計數(shù)器器（一般般為可逆逆計數(shù)器器）和D/A完完成。柔性差：：系統(tǒng)全由由硬件構(gòu)構(gòu)成，使使得它的的各調(diào)節(jié)節(jié)器參數(shù)數(shù)在機電電聯(lián)調(diào)整整定后就就固定下下來了，，不易改改變，這這對負載載慣量變變化不大大的位置置伺服系系統(tǒng)（如如車床刀刀架進給給控制）），可獲獲得滿意意的控制制性能指指。而對對某些負負載慣量量較大的的系統(tǒng)，，則很難難在整個個范圍內(nèi)內(nèi)（負載載慣量變變化）都都獲得滿滿意的控控制效果果。59零漂將影影響精度度：這類系統(tǒng)統(tǒng)依靠D/A，，將位置置調(diào)節(jié)輸輸出的數(shù)數(shù)字量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成模模擬電壓壓作速度度指令信信號。提提供給速速度伺服服單元，，因此，，其零點點漂移將將影響定定位精度度。60+調(diào)節(jié)運算算零漂補償償硬件速度控制制與驅(qū)動單元D/A軟件位置控制制ZA、BD0-++-F/V倍頻計數(shù)器工作臺PG電機+DAV1△SV0U0UA△D△U實際位置置計算△DA指令位置置計算△D0/nZ半軟件型型伺服系系統(tǒng)61位置控制制的軟件件現(xiàn)可以以由NC裝置的的CPU實現(xiàn)，，也可以以由位置置控制板板上自帶帶的CPU實現(xiàn)現(xiàn)。位置控制制的調(diào)節(jié)節(jié)運算部部分由軟軟件實現(xiàn)現(xiàn)，增加加了靈活活性：調(diào)節(jié)器的的參數(shù)可可以通過過進行修修改、設(shè)設(shè)定調(diào)節(jié)算法法可以采采用較復(fù)復(fù)雜的算算法，以以提高控控制性能能（變結(jié)結(jié)構(gòu)、變變增益））可增加許許多輔助助功能（（故障診診斷、脈脈沖當量量變換等等）零點漂移移可通過過軟件進進行補償償62由于其速速度單元元仍是模模擬型的的，全硬硬件型系系統(tǒng)中存存在的問問題并未未明顯解解決，如如它的內(nèi)內(nèi)環(huán)參數(shù)數(shù)（速度度、電流流）和位位置環(huán)中中D/A轉(zhuǎn)換器器的位數(shù)數(shù)依然是是固定的的。因此此難以兼兼顧負載載慣量大大的變化化。由于利用用軟件采采用一些些補償措措施，這這就使得得半軟件件位置伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)的位置置控制精精度和控控制性能能要高于于全硬件件型的位位置伺服服系統(tǒng)。。63全軟件位位置伺服服系統(tǒng)除電流環(huán)仍為模擬擬結(jié)構(gòu)外外，位置、速度控制制均由微機機通過控控制軟件件來實現(xiàn)現(xiàn)，系統(tǒng)統(tǒng)組成如如圖所示示：NC系統(tǒng)統(tǒng)微機位、、速度控控制(D/A輸出)模擬電流流控制與與功放整形.倍倍頻.辨辨向A、BZ工作臺PG電壓64圖中的微微機位置置、速度度控制既既可以是是單微機機，又可可以是雙雙微機（（一個是是位置控控制，另另一個是是速度控控制）。。不過系系統(tǒng)中的的微機常常由單片片機來構(gòu)構(gòu)成。由于微機機的應(yīng)用用，使系系統(tǒng)的控控制更加加靈活，，其特點點是：位置、速速度調(diào)節(jié)節(jié)器的結(jié)結(jié)構(gòu)和參參數(shù)可以以按工作作環(huán)境自自動進行行切換，，使之適適應(yīng)負載載變化的的能力顯顯著增強強，應(yīng)用用優(yōu)化理理論還可可使調(diào)節(jié)節(jié)器的參參數(shù)自動動化，使使系統(tǒng)可可驅(qū)動不不同的執(zhí)執(zhí)行機械械，通用用化程度度大大提提高。其余與半半軟件型型系統(tǒng)相相同。65這種系統(tǒng)統(tǒng)的輸出出通過D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成模模擬電壓壓作為電電流指令令送往模模擬電流流環(huán)，這這樣，模模擬量的的零點漂漂移只會會使電流流指令產(chǎn)產(chǎn)生微小小的變化化，一般般這種變變化不足足以產(chǎn)生生驅(qū)動伺伺服電機機運動的的力矩，，也不會會對位置置控制精精度產(chǎn)生生不良影影響。66由于電流流環(huán)的結(jié)結(jié)構(gòu)和參參數(shù)還是是固定的的，所以以還不能能通過微微機改變變控制策策略，以以獲得較較理想的的控制效效果。由于該系系統(tǒng)工作作可靠，，結(jié)構(gòu)緊緊湊，控控制性能能也優(yōu)于于前述兩兩種系統(tǒng)統(tǒng)，使得得它在