【正文】 一圈發(fā)出的脈沖數(shù)；現(xiàn)在市場上提供的規(guī)格從 36線/ 轉(zhuǎn) 到10萬線 /轉(zhuǎn) 都有； 選擇：①伺服系統(tǒng)要求的分辨率；②考慮機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)。分辨率（分辨角）α設(shè)增量式碼盤的規(guī)格為 n 線/轉(zhuǎn)：結(jié)構(gòu)和工作原理⑴碼盤基片上有多圈碼道，且每碼道的刻線數(shù)相等； ⑵對(duì)應(yīng)每圈都有光電傳感器；⑶輸出信號(hào)的路數(shù)與碼盤圈數(shù)成正比； ⑷檢測信號(hào)按某種規(guī)律編碼輸出，故可測得被測軸的周向絕對(duì)位置。⑴非接觸測量，無接觸磨損，碼盤壽命長，精度保證性好； ⑵允許測量轉(zhuǎn)速高，精度較高。⑶光電轉(zhuǎn)換，抗干擾能力強(qiáng)；⑷體積小，便于安裝，適合于機(jī)床運(yùn)行環(huán)境； ⑸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，光源壽命短；⑹碼盤基片為玻璃，抗沖擊和抗震動(dòng)能力差。一、概述 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制和驅(qū)動(dòng)裝置。，它提供執(zhí)行部分運(yùn)動(dòng)所需的動(dòng)力，在數(shù)控機(jī)床上常用的電機(jī)有：①步進(jìn)電機(jī)②直流伺服電機(jī) ③交流伺服電機(jī) ④直線電機(jī)。，通常驅(qū)動(dòng)電機(jī)與速度控制單元是相互配套供應(yīng)的，其性能參數(shù)都是進(jìn)行了相互匹配，這樣才能獲得高性能的系統(tǒng)指標(biāo)。：接受來自位置控制單元的速度指令信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)運(yùn)算(目的是穩(wěn)速)，將其變換成電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制量(頻率，電壓等)，再經(jīng)功率放大部件將其變換成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電量，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)按要求運(yùn)行。簡言之：調(diào)節(jié)、變換、功放。（與主運(yùn)動(dòng)（主軸）系統(tǒng)比較）： ①功率相對(duì)較小； ②控制精度要求高；③控制性能要求高，尤其是動(dòng)態(tài)性能二、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置步進(jìn)電機(jī)流行于70年代，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制容易、維修方面，且控制為全數(shù)字化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，除功率驅(qū)動(dòng)電路之外，其它部分均可由軟件實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu)。因此，這類系統(tǒng)目前仍有相當(dāng)?shù)氖袌觥Ｄ壳安竭M(jìn)電機(jī)僅用于小容量、低速、精度要不高的場合，如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控；打印機(jī)、繪圖機(jī)等計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備。三、直流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上的，電磁力的大小正比于電機(jī)中的氣隙磁場，直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組所建立的磁場是電機(jī)的主磁場，按對(duì)勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁方式不同，直流電機(jī)可分為：他激式、并激式、串激式、復(fù)激式、永磁式。20世紀(jì)80~90年代中期，永磁式直流伺服電機(jī)在NC機(jī)床中廣泛采用。直流伺服電機(jī)的特點(diǎn)：①過載倍數(shù)大，時(shí)間長；②具有大的轉(zhuǎn)矩/慣量比，電機(jī)的加速大，響應(yīng)快。③低速轉(zhuǎn)矩大，慣量大，可與絲桿直接相聯(lián)，省去了齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?？商岣吡藱C(jī)床的加工精度。④調(diào)速范圍大，與高性能的速度控制單元組成速度控制系統(tǒng)時(shí)，調(diào)速范圍超過1∶2000。④帶有高精度的檢測元件(包括速度和轉(zhuǎn)子位置檢測元件)；⑤電機(jī)允許溫度可達(dá)150176?！?80℃，由于轉(zhuǎn)子溫度高，它可通過軸傳到機(jī)械上去，這會(huì)影響機(jī)床的精度⑥由于轉(zhuǎn)子慣性較大，因此電源裝置的容量以及機(jī)械傳動(dòng)件等的剛度都需相應(yīng)增加。第三節(jié) 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ⑦電刷、維護(hù)不便四、交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)由于直流伺服電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能，80年代初至90年代中，在要求調(diào)速性能較高的場合，直流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用一直占據(jù)主導(dǎo)地位。但其卻存在一些固有的缺點(diǎn)，即：⑴電刷和換向器易磨損，維護(hù)麻煩 ⑵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高而交流伺服電機(jī)則沒有上述缺點(diǎn)。特別是在同樣體積下，交流伺服電機(jī)的輸出功率比直流電機(jī)提高10%～70%，且可達(dá)到的轉(zhuǎn)速比直流電機(jī)高。因此，人們一直在尋求交流電機(jī)調(diào)速方案來取代直流電機(jī)調(diào)速的方案。 交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速 n 調(diào)速的理論基礎(chǔ)結(jié)論：交流伺服電機(jī)變頻調(diào)速的關(guān)鍵是要獲得可調(diào)頻調(diào) 壓的交流電源 調(diào)頻調(diào)壓電源的分類電壓型變頻器方案示意圖電壓型變頻器工作原理結(jié)論：變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)壓的關(guān)鍵是逆變器控制端獲得要求的控制波形（如SPWM波）。控制波形的實(shí)現(xiàn)方式（電機(jī)調(diào)速的控制方式）： ⑴相位控制； ⑵矢量變換控制； ⑶PWM控制； ⑷磁場控制；第四節(jié) 典型進(jìn)給伺服系統(tǒng)(位置控制)一、開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)(OpenLoop System)不帶位置測量反饋裝置的系統(tǒng)； 驅(qū)動(dòng)電機(jī)只能用步進(jìn)電機(jī)；主要用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控或普通機(jī)床的數(shù)控化改造步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要解決的主要問題：①動(dòng)力計(jì)算、②傳動(dòng)計(jì)算、③驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)或選擇目的：傳動(dòng)計(jì)算選擇合適的參數(shù)以滿足脈沖當(dāng)量d和進(jìn)給速度F的要求。圖中：f —脈沖頻率（HZ）α— 步距角（度）ZZ2 — 傳動(dòng)齒輪齒數(shù) t — 螺距(mm)d — 脈沖當(dāng)量（mm）傳動(dòng)比選擇：為了湊脈沖當(dāng)量dmm，也為了增大傳遞的扭矩，在步進(jìn)電機(jī)與絲桿之間，要增加一對(duì)齒輪傳動(dòng)副，那么，傳動(dòng)比i=Z1/Z2與α、d、t之間有如下關(guān)系：例： d = t = 6 mm α= 176。進(jìn)給速度F：一般步進(jìn)電機(jī)：若：δ= mm 則：若：δ= 則：因此，當(dāng)一定時(shí)，與δ成正比，故我們?cè)谡劦讲竭M(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)的最高速度時(shí)，都應(yīng)指明是在多大的脈沖當(dāng)量δ下的，否則是沒有意義的。 概述影響步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的因素： ⑴步進(jìn)電機(jī)的步距角精度； ⑵機(jī)械傳動(dòng)部件的精度；⑶絲桿等機(jī)械傳動(dòng)部件、支承的傳動(dòng)間隙； ⑷傳動(dòng)件和支承件的變形。提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的措施⑴適當(dāng)提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度； ⑵采取各種精度補(bǔ)償措施。傳動(dòng)間隙補(bǔ)償在整個(gè)行程范圍內(nèi)測量傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)間隙，取其平均值存放在數(shù)控系統(tǒng)中的間隙補(bǔ)償單元，當(dāng)進(jìn)給系統(tǒng)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)將補(bǔ)償值加到進(jìn)給指令中，從而達(dá)到補(bǔ)償目的。螺矩誤差補(bǔ)償滾珠絲桿在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用廣泛，雖然滾珠絲桿精度較高，但是總不可做的絕對(duì)精確，總是將其精度控制在一定的范圍內(nèi)的，也就是它的螺距總是存在著一定的誤差的，利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理能力，可以補(bǔ)償滾珠絲杠的螺矩累積誤差，以提高進(jìn)給位移精度。方法：首先測量出進(jìn)給絲框螺距誤差曲線(規(guī)律)，然后可采用下列兩種方法實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償：硬件補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償。二、閉環(huán)、半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng) 按系統(tǒng)的控制信號(hào)類型分：模擬型系統(tǒng)、數(shù)字型系統(tǒng)、模擬型系統(tǒng)： 特征：這類系統(tǒng)全部采用模擬元件構(gòu)成；其輸入（控制）信號(hào)、輸出的位置、速度信號(hào)也是模擬量；速度和位置檢測元也是模擬式的。特點(diǎn)：⑴抗干擾能力強(qiáng)，一般不會(huì)因峰值誤差導(dǎo)致致命的誤動(dòng)作。⑵可用常規(guī)儀器儀表（示波器，萬用表等）直接讀取信息，易于隨時(shí)把握系統(tǒng)工作的基本情況。⑶對(duì)弱信號(hào)信噪分離困難，控制精度的提高受到限制。⑷在零點(diǎn)附近容易受到溫度漂移的影響，使位置控制產(chǎn)生漂移誤差。⑸位置、速度調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)調(diào)整困難，適應(yīng)負(fù)載變化的能力較差。模擬系統(tǒng)這種本質(zhì)缺陷，使它很難滿足高精度位置伺服控制的要求，目前已逐漸被數(shù)字伺服系統(tǒng)所取代。數(shù)字型系統(tǒng)：特征：這類系統(tǒng)是指至少其位置環(huán)控制與調(diào)節(jié)采用數(shù)字控制技術(shù)，即位置指令和反饋信號(hào)都不再是模擬信號(hào) 改用數(shù)字信號(hào)（邏輯電平脈沖信號(hào)）的系統(tǒng)。特點(diǎn)：⑴可以通過增加數(shù)字信息的字長，來滿足要求的控制精度。⑵對(duì)邏輯電以下的漂移、噪聲不予晌應(yīng)，零點(diǎn)定位精度可以得到充分保證。⑶容易對(duì)其結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行修改（根據(jù)控制要求），且易于與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。⑷噪聲峰值大于邏輯電平時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的最高位和最低位的干擾出錯(cuò)程序是相同的，這種錯(cuò)誤可能導(dǎo)致系統(tǒng)致命的危害。⑸傳送數(shù)據(jù)的數(shù)字電路要求具有很寬的頻帶。以保證脈沖上、下降沿有足夠的陡峭度。抑制干擾、防止數(shù)據(jù)出錯(cuò)，是數(shù)字伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵 全硬件伺服系統(tǒng)全硬件伺服系統(tǒng)又稱脈沖比較伺服系統(tǒng)，其典型的組成方式如圖所示構(gòu)成：該系統(tǒng)中，位置閉環(huán)的控制與調(diào)節(jié)運(yùn)算主要由偏差計(jì)數(shù)器（一般為可逆計(jì)數(shù)器）和D/A完成。柔性差：系統(tǒng)全由硬件構(gòu)成，使得它的各調(diào)節(jié)器參數(shù)在機(jī)電聯(lián)調(diào)整定后就固定下來了，不易改變，這對(duì)負(fù)載慣量變化不大的位置伺服系統(tǒng)（如車床刀架進(jìn)給控制），可