【正文】 沖，其數(shù)量代表了工作臺的指令進(jìn)給量，頻率代表了工作臺的進(jìn)給速度，方向代表了工作臺的進(jìn)給方向?，F(xiàn)設(shè)工作臺處于靜止?fàn)顟B(tài)。 （ 2）現(xiàn)有正向指令 PC+=2，可逆計數(shù)器加 2，在工作臺尚未移動之前，反饋脈沖 Pf+=0，可逆計數(shù)器輸出 Pe=Pc+－ Pf+=2－ 0=2，經(jīng)轉(zhuǎn)換，速度指令為正，伺服電動機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺正向進(jìn)給。 （ 4）當(dāng) Pf+=2時， Pe=Pc+－ Pf+=2－ 2=0，則速度指令為零，伺服電動機(jī)停轉(zhuǎn)，工作臺停止在位置指令所要求的位置。 當(dāng)采用絕對式編碼器時，通常情況下，先將位置檢測的代碼反饋信號經(jīng)數(shù)碼－數(shù)字轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字脈沖信號，再進(jìn)行脈沖比較。比較器為由加減可逆計數(shù)器組成的數(shù)字脈沖比較器，其組成框圖如圖 63所示。位置指令 含義 運算 位置反饋 含義 可逆計數(shù)器運算PC+ 正向運動指令 + Pf+ 正向位置反饋 －PC 反向運動指令 － Pf 反向位置反饋 ＋表 61 PC、 Pf的定義 42 脈沖分離電路的作用是：在加、減脈沖先后分別到來時，各自按預(yù)定的要求經(jīng)加法計數(shù)端或減法計數(shù)端進(jìn)入可逆計數(shù)器。43 在脈沖比較伺服系統(tǒng)中，只有實現(xiàn)指令脈沖 PC和反饋脈沖 Pf的比較后，才能得出位置的偏差值 △P i，所以系統(tǒng)需要脈沖比較器。當(dāng)PC+與 PC不同時輸出時，在 A1和 A5中同一時刻只有一路有脈沖輸出， A9輸出始終是低電平。 4445 可逆計數(shù)器的內(nèi)容由 0變?yōu)檎龜?shù)，其輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換和放大后，使伺服電動機(jī)帶動工作臺正向移動。此時，可逆計數(shù)器的內(nèi)容就是 Pc+和 Pf+的偏差值 Pe。反向進(jìn)給時，反向指令脈沖 PC使可逆計數(shù)器做減法計數(shù)，反向反饋脈沖 Pf使可逆計數(shù)器做加法計數(shù)，其他過程和正向進(jìn)給相同。如出現(xiàn)這種情況，為防止可逆計數(shù)器內(nèi)部操作因脈沖的 “ 競爭 ” 而產(chǎn)生誤操作，影響脈沖比較的可靠性，在指令脈沖和反饋脈沖進(jìn)入可逆計數(shù)器之前，要進(jìn)行脈沖分離。 A10輸出的負(fù)脈沖同時封鎖 A3和 A7，使指令脈沖和反饋脈沖不能通過 A3和 A7而進(jìn)入可逆計數(shù)器。由于脈沖比較器具有脈沖分離功能，所以在指令脈沖和反饋脈沖不同時出現(xiàn)時，脈沖比較器進(jìn)行正常的脈沖信號比較。 48 相位比較伺服系統(tǒng) 相位比較伺服系統(tǒng)的檢測元件可以是旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器或磁柵等。原理框圖如圖 65所示。 4950 （ 1）能輸出一系列具有一定頻率的脈沖信號，為伺服系統(tǒng)提供一個相位比較基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號發(fā)生器。 （ 3）檢測工作臺位移的位置檢測元件（感應(yīng)同步器）。 （ 5）將鑒相器輸出的電壓信號進(jìn)行功率和電壓放大的伺服放大器。 根據(jù)感應(yīng)同步器工作在相位工作方式時有 其中， 。實現(xiàn)相位比較的比較器為鑒相器。 52 脈沖 — 相位變換器又稱脈沖調(diào)相器，作用有兩個：一是通過對基準(zhǔn)脈沖進(jìn)行分頻，產(chǎn)生基準(zhǔn)相位脈沖 ，由該脈沖形成的正、余弦勵磁繞組的勵磁電壓頻率與 頻率相同，感應(yīng)電壓 ud的相位 隨著工作臺的移動，相對于基準(zhǔn)相位 有超前或滯后；二是通過對指令脈沖 Pc+、 PC的加、減，再通過分頻產(chǎn)生相位超前或滯后于 的指令相位脈沖 。如(圖 66)所示為 Pc+=2時的相位比較波形圖。54 (2)有正向進(jìn)給指令， Pc+=2，在指令獲得瞬時，工作臺仍靜止，此時，指令脈沖的相位 超前基準(zhǔn)相位 ，但實際位置相位 保持不變，經(jīng)鑒相器 ，速度控制信號大于零，伺服電動機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺正向移動，如圖 66b所示。 55圖 66 相位比較波形圖 56圖 66 相位比較波形圖 57 (4)隨著工作臺的繼續(xù)正向移動，實際相位 超前基準(zhǔn)相位 的數(shù)值增加，當(dāng) 時，經(jīng)鑒相器 ，速度控制信號為零，伺服電動機(jī)停轉(zhuǎn)，工作臺停止在指令所要求的位置上，如圖 66d所示。所不同的是指令脈沖相對于基準(zhǔn)脈沖為減脈沖，故指令相位 相對于基準(zhǔn)相位 滯后，同時，實際相位 相對于基準(zhǔn)相位 也為滯后，經(jīng)鑒相器比較后所得的速度指令信號為負(fù)，伺服電動機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺移動至指令位置。 至于一個脈沖相當(dāng)于多少相位增量，取決于脈沖 — 相位變換器中的分頻系數(shù) N和脈沖當(dāng)量。 電角度），脈沖當(dāng)量 δ= mm/ 脈沖，則相位增量為 δ/τ360176。=176。 的相位移，因此需要將一個節(jié)距分成 2023等份，即分頻系數(shù) N=2023（ 176。）。 59 脈沖調(diào)相器是將脈沖數(shù)量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)相位的裝置。由基準(zhǔn)脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生的基準(zhǔn)脈沖信號 f0分成兩路。另一路輸入調(diào)相分頻通道，和指令脈沖一起作用，產(chǎn)生指令相位信號 。在基準(zhǔn)脈沖信號觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器和 X計數(shù)器之前，先向 X計數(shù)器輸入一定數(shù)量的指令脈沖 PC+。由于標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器是 N分頻，所以 N個脈沖會使標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器的輸出變化一個周期，即 360176。 X計數(shù)器輸入端同樣接收到 N個脈沖，但由于先前 X計數(shù)器已接收了 PC個正指令脈沖，實際上 X計數(shù)器接收了 N+PC個脈沖，所以它的輸出在變化到 360176。 ，即 X計數(shù)器的相位超前了標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器 1，其波形如圖 68所示。若指令脈沖為 PC+，則標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器在接收到 N1＜ N個基準(zhǔn)脈沖，即輸出還沒有到達(dá)一個周期時， X計數(shù)器已經(jīng)接收了 N1+PC=N個脈沖，完成了一個周期。 ），如圖68所示。這個功能由脈沖加減器完成，如圖 610所示。 的同頻率信號， 是主頻率，經(jīng)與非門 Ⅰ 輸出，作為計數(shù)器的基準(zhǔn)脈沖。當(dāng)沒有指令脈沖時，與非門 Ⅰ 開， A脈沖由此通過。當(dāng)輸入一個 PC+指令脈沖時，觸發(fā)器 C3的 Q3變?yōu)?1，觸發(fā)器 C4的 Q4也變?yōu)?1。由于 、錯相 180176。 66圖 610 脈沖加減器 （一） 67圖 610 脈沖加減器 （二） 68 為了將指令信號與反饋信號進(jìn)行相位比較，需要應(yīng)用鑒相器。半加器輸出的邏輯函數(shù)為 。若 、 信號相位相同，則或門兩輸入端同時為 0， S=0。此時， =1， =0，上與門輸出為 1，下與門輸出為 0，或門輸出端 S=1。由于 信號相位超前， =0時，仍有 =1，使上與門輸出為 0，下與門輸出為 1，或門輸出端又有 S=1，直到和都為 0，或門又為 S=0。從圖中可以看出， S信號是一個周期的方波脈沖，它的波脈寬度與 、 兩信號的相位差 △ 成正比。 △越大， S端輸出方波的平均電壓越大。輸出端為 NE的觸發(fā)器 由下降沿觸發(fā)。當(dāng)接于 端的 信號滯后于信號時， 領(lǐng)先 從 1變?yōu)?0， 觸發(fā)器由 信號的下降沿觸發(fā)時， 端的 信號仍為 1，所以 NE端也為 1。該系統(tǒng)的特點之一是所有的位置檢測元件都工作在幅值工作方式。幅值比較伺服系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)控制的過程與相位比較伺服系統(tǒng)相類似。它主要由以下部分組成： 74 ① 完成指令脈沖與反饋脈沖比較的比較器。 ③ 將模擬控制信號進(jìn)行功率和電壓放大的伺服放大器。 ⑤ 為感應(yīng)同步器正、余弦繞組提供信號的勵磁電路。 ⑦ 將鑒幅器的直流電壓轉(zhuǎn)變成反饋脈沖的電壓－頻率變換器。 75 (2) 幅值比較伺服系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)采用幅值工作方式時，感應(yīng)同步器滑尺正弦繞組和分別輸入頻率相同、幅值成正交關(guān)系的勵磁信號：式中 —— 勵磁信號的電壓幅值； —— 已知的電氣角，系統(tǒng)中可通過改變角的大小來控制滑尺勵磁信號的幅值； —— 正弦交變勵磁信號的角頻率。 77 若 ，則定尺繞組電動勢幅值 E0m≠0 。所以幅值比較伺服系統(tǒng)中，若要獲得 和 之間的關(guān)系，只需要檢測的電動勢即可。為了實現(xiàn)閉環(huán)控制，電動勢幅值需經(jīng)電壓－頻率變換電路，才能變成相應(yīng)的數(shù)字脈沖。 78 幅值比較伺服系統(tǒng)具體的工作過程如下：初始狀態(tài)時工作臺靜止不動，指令脈沖 ， ，經(jīng)鑒幅器檢測定尺繞組的電動勢幅值為 0，由電壓－頻率變換電路得到反饋脈沖 Pf也為 0。 當(dāng)系統(tǒng)接收到正的指令脈沖 PC＞ 0時，工作臺仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，反饋脈沖 Pf仍為 0。 79 于是，伺服電動機(jī)帶動工作臺正向進(jìn)給，同步感應(yīng)器滑尺相對于定尺產(chǎn)生位移。脈沖 Pf一方面與指令脈沖作比較，獲得位置偏差Pe=PC－ Pf；另一方面輸入勵磁電路，作為修改勵磁信號電氣角 的設(shè)定輸入，使 跟隨 變化。直到使位置偏差 Pe=PC－ Pf=0，伺服電動機(jī)速度給定值 0。 80 若系統(tǒng)接收到負(fù)的指令脈沖，整個系統(tǒng)的檢測、比較及控制過程與系統(tǒng)接收到正的指令脈沖類似。 從上可以看出，在幅值比較伺服系統(tǒng)中，勵磁信號的電氣角 是由系統(tǒng)設(shè)定的，并跟隨工作臺的進(jìn)給而被動變化的，所以可以利用作為工作臺實際位置的測量值。 81 82 圖 613為鑒幅器原理圖。該信號首先通過低通濾波器 Ⅰ ，濾去交變信號中的高次諧波和干擾信號，獲得較為理想的正弦波形。然后，由互為反向的開關(guān)信號 SL和 實現(xiàn)通道的通斷控制，其開關(guān)頻率與輸入信號相同。 83 工作臺做正向運動時，由于反向器 A2的作用，使 e0負(fù)半周也變成正半周信號。該信號經(jīng)低通濾波器 Ⅱ 后，鑒幅器輸出信號為一平滑的直流信號 UF。 E0m增大， UF也跟著增大，所以其大小實際上反映了 θ 和 之間相位差的大小。另外，從圖 614中可以看出，站柜臺正向運動時，輸出端 UF為正值；工作臺反向運動時，輸出端 UF為負(fù)值。由于電壓 UF是雙極性的， UF電壓經(jīng)極性處理電路后，使 Un成為 UF的絕對值，且始終大于 0。壓控振蕩器（ VCO）它輸出的脈沖頻率與控制電壓成正比關(guān)系。由于模擬量勵磁方式易受外界干擾而影響精度，所以比較多地采用脈沖調(diào)寬式勵磁方式。 若滑尺上的兩勵磁繞組加以矩形波勵磁信號。 其中 U1的脈寬為 2 ， U2的脈寬為 π － 2 。因此，可將對電氣角的控制轉(zhuǎn)變對脈沖寬度的控制。 圖 615是脈沖調(diào)寬矩形脈沖發(fā)生器原理圖，其中脈沖加減器和兩個分頻系數(shù)相同的分頻器用于實現(xiàn)