【正文】 點(diǎn)與指令目標(biāo)值間的靜止誤差定義為系統(tǒng)的定位精度。 ? 同時(shí)，低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)頻帶較窄，對(duì)噪音（ 外部干擾信號(hào) ）不敏感。 ? 通常伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益越高，位置跟蹤誤差愈小，但在輸入進(jìn)給速度突變時(shí)，其輸出變化劇烈，機(jī)械負(fù)載要承受較大的沖擊。穩(wěn)態(tài)位置跟蹤誤差是指當(dāng)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的瞬態(tài)響應(yīng)過程結(jié)束以后 ,在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)伺服系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)械實(shí)際位置與指令目標(biāo)值之間的誤差。 位置伺服控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求 ? 位置伺服系統(tǒng)的 主要控制目標(biāo) 是迅速跟蹤指令值的任意變化，在性能上有兩方面的要求： ? 一方面要有穩(wěn)定平滑的 瞬態(tài)響應(yīng) ； ? 另一方面 穩(wěn)態(tài)位置跟蹤誤差 和 動(dòng)態(tài)位置跟蹤誤差 要小，以獲得高精度的位置控制性能。 ? 調(diào)節(jié)器的全部軟件化使控制理論中的許多控制思想和手段，包括經(jīng)典的和現(xiàn)代的，都可以方便地被引入進(jìn)行研究及應(yīng)用。 ? 從交流伺服系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展過程來看，混合式交流伺服系統(tǒng)技術(shù)比較成熟，在許多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，仍是目前伺服裝置產(chǎn)品的主流。 交流伺服控制模式 ? 數(shù)?；旌鲜浇涣魉欧到y(tǒng) 中 ,一般采用工控機(jī)、單片機(jī)和 DSP（ Digital Singnal Processor ） 來完成位置和速度控制。 ? 由于電子器件特性的分散性，使系統(tǒng)的調(diào)整困難，模擬器件的工作狀態(tài)極易受溫度影響而產(chǎn)生 漂移 ，破壞已調(diào)整好的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)具有快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和寬調(diào)速范圍。 伺服系統(tǒng) 開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán) 交流伺服控制模式 ? 交流伺服控制 有模擬式、數(shù)?；旌鲜胶腿珨?shù)字式之分。 ? 這種方式是當(dāng)前使用最多的一種方式。 位置控制系統(tǒng)的組成 ? 半閉環(huán)方式 的位置檢測(cè)器不像全閉環(huán)方式那樣直接裝在機(jī)床工作臺(tái)上，而是與電機(jī)同軸相連，并通過該檢測(cè)器直接測(cè)出電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)角位移，進(jìn)而導(dǎo)出當(dāng)前執(zhí)行機(jī)械的實(shí)際位置 ,使得執(zhí)行機(jī)械部分與電氣部分相對(duì)獨(dú)立。 ? 但在實(shí)際系統(tǒng)中，將位置檢測(cè)器直接安裝在機(jī)床工作臺(tái)上時(shí)，由于機(jī)床本身被包含在反饋環(huán)內(nèi)，使得電氣部分和執(zhí)行機(jī)械不再相對(duì)獨(dú)立，而傳動(dòng)的間隙、摩擦特性的非線性等因素都將影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定，使系統(tǒng)容易產(chǎn)生機(jī)電共振和低速爬行現(xiàn)象。 步進(jìn)開環(huán)伺服系統(tǒng) ? 用于中、低檔數(shù)控機(jī)床及普通機(jī)床改造。但是由于沒有反饋裝置 ,使系統(tǒng)自調(diào)整能力差、控制精度低。 ? 按照系統(tǒng)的構(gòu)造特點(diǎn)，在數(shù)控系統(tǒng)上采用的主要是以下三種基本結(jié)構(gòu)類型： 開環(huán)伺服位置控制 、 全閉環(huán)位置伺服控制 、 半閉環(huán)位置伺服控制 。它的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)常包括工作臺(tái) (或刀架 )、滾珠絲杠、導(dǎo)軌、減速齒輪等； ? 電氣自動(dòng)控制部分則包括交流或直流伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)功率放大器、反饋檢測(cè)傳感器和控制調(diào)節(jié)器等。 ? 隨著數(shù)字脈寬調(diào)整技術(shù)、特種電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)歷了從步進(jìn)到直流，進(jìn)而到交流伺服的發(fā)展歷程。 數(shù)控機(jī)床 位置伺服系統(tǒng) ? 伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放大與調(diào)整后，由電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)軸、主軸等，帶動(dòng)工作臺(tái)及刀架，通過軸的聯(lián)動(dòng)使刀具相對(duì)工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。 ? 伺服系統(tǒng)在 跟蹤性能 方面的要求比普通調(diào)速系統(tǒng)高。 位置伺服系統(tǒng) ? 而位置伺服系統(tǒng)，一般是以足夠的 位置控制精度 (定位精度 )、 位置跟蹤精度 (位置跟蹤誤差 )和足夠快的跟蹤速度作為它的主要控制目標(biāo)。 ? 系統(tǒng)工作時(shí) ,都是以一定的速度精度 ,穩(wěn)定在調(diào)速范圍內(nèi)某一固定的轉(zhuǎn)速上運(yùn)行的。 位置伺服系統(tǒng) ? 位置伺服系統(tǒng)與普通電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有著緊密聯(lián)系但又有明顯不同。系統(tǒng)輸出量一般是負(fù)載的空間位移 ,當(dāng)給定位置指令變化時(shí) ,輸出量也應(yīng)能準(zhǔn)確無誤地跟蹤給定量的變化并能復(fù)現(xiàn)給定量。 位置伺服系統(tǒng) ? 伺服系統(tǒng)是以物體的位置、方位、姿態(tài)等作為被控量 ,使之能跟蹤目標(biāo)值任意變化的控制系統(tǒng)。 ? 在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中 ,應(yīng)用十分廣泛的是位置控制系統(tǒng)(位置伺服系統(tǒng) ),它是以足夠的控制精度 (定位精度 )、位置跟蹤精度和足夠快的跟蹤速度作為主要控制目標(biāo)。 ?3)通過對(duì)負(fù)載力矩以及對(duì)跟蹤偏差的控制來達(dá)到上述目的。 ? 控制策略的設(shè)計(jì)目標(biāo)是 : 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程及應(yīng)用 ?控制策略的設(shè)計(jì)目標(biāo)是 : ?1)減少擾動(dòng)和參數(shù)變化的影響。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程及應(yīng)用 ? 從控制策略方面分析 ,以往的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要用經(jīng)典控制理論作指導(dǎo) ,它以單輸入單輸出的線性時(shí)不變系統(tǒng)作為主要研究對(duì)象 ,用傳遞函數(shù)作為基本數(shù)學(xué)描述 ,以頻域法和根軌跡作為分析和綜合系統(tǒng)的方法。 ? 在中小功率范圍內(nèi) ,高性能的交流伺服系統(tǒng)的交流電動(dòng)機(jī)主要采用永磁同步電動(dòng)機(jī) 。但由于直流調(diào)速本身存在的弱點(diǎn) ,人們開始了新一輪交流調(diào)速系統(tǒng)的研究。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展 ,對(duì)起制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度、調(diào)速范圍、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面都提出了更高的要求。 19 世紀(jì) 80 年代以前 ,直流電機(jī)拖動(dòng)是唯一的電氣傳動(dòng)方式。 ? 整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)指令由運(yùn)動(dòng)控制器給出 ,因此運(yùn)動(dòng)控制器是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心。 ? 驅(qū)動(dòng)裝置按控制量調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩 。 ? 一個(gè)典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要 由 被控機(jī)械設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、控制器、功率驅(qū)動(dòng)裝置、和控制軟件構(gòu)成 。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) ? 運(yùn)動(dòng)控制在國民經(jīng)濟(jì)各部門中起著重要的作用 ,運(yùn)動(dòng)控制器不但在傳統(tǒng)的機(jī)械數(shù)控行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用 ,而且在新興的電子制造和信息產(chǎn)品的制造業(yè)中起著不可替代的作用。 ? (4) 具有良好的動(dòng)態(tài)性能。 ? (2) 傳動(dòng)功率范圍寬。 ? 3) 同步運(yùn)動(dòng)控制 :是指對(duì)多個(gè)軸之間的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制 ,可以是對(duì)多個(gè)軸在運(yùn)動(dòng)全程中進(jìn)行同步控制 ,也可指對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中的局部進(jìn)行同步控制。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)種類 ? 按控制的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的不同 ,可分為 ? 1)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制 :這種運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)是僅對(duì)終點(diǎn)位置有要求 ,與運(yùn)動(dòng)的中間過程即運(yùn)動(dòng)軌跡無關(guān)。 ? 按控制原理可以分為常規(guī)控制方法、先進(jìn)控制方法 。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)種類 ? 按 控制器的類型分 : ? 以模擬電路構(gòu)成的控制器叫模擬控制系統(tǒng) 。 ? 按驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型分 : ? 用直流電機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的為直流傳動(dòng)系統(tǒng) 。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)種類 ? 按被控物理量分 : ? 以轉(zhuǎn)速為被控量的系統(tǒng)叫調(diào)速系統(tǒng) 。低成本。 ? 構(gòu)建系統(tǒng)快速性和柔性化 。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) ? 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)主要是伴隨著數(shù)控 (CNC)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù) (Robotics)和工廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。 ? 運(yùn)動(dòng)控制起源于早期的 伺服控制 。 ? 使交流伺服系統(tǒng)的性能達(dá)到快響應(yīng)、高精度、魯棒性及高可靠性智能化的目標(biāo) ,并能在高精度數(shù)控系統(tǒng)中得到應(yīng)用。 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向 ? 高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的研究是智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的前沿。 ? 隨著電力電子技術(shù) ,微機(jī)及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用 ,為伺服技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的前景。由于 PID 控制器的結(jié)構(gòu)本身以及算法設(shè)計(jì)依賴對(duì)象的局限性 ,使得精度的改善導(dǎo)致動(dòng)態(tài)性能的減弱 ,而動(dòng)態(tài)性能的改善 ,又使執(zhí)行機(jī)構(gòu)龐大且能耗增加。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的控制主要采用經(jīng)典控制論方法 ,大部分是 PID控制 ,PID 控制器以其結(jié)構(gòu)簡單 ,使用方便和運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)控制中也經(jīng)常被采用。從機(jī)床控制系統(tǒng)的角度看 ,機(jī)床控制是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng) ,控制系統(tǒng)中不確定因素的產(chǎn)生主要是由于： 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的研