【正文】 當(dāng)失真度大于2%時(shí)，將嚴(yán)重影響測量精度。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢測方式碼盤可分為接觸式、光電式和電磁式3種。另外，它還可分為絕對式和增量式兩種 結(jié)構(gòu)及工作原理光電碼盤隨被測軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，在光源的照射下，透過光電碼盤和光欄板形成忽明忽暗的光信號，光敏元件把此光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過信號處理裝置的整形、放大等處理后輸出。⑷后續(xù)電路可利用A、B兩相的90176。Z相的作用1被測軸的周向定位基準(zhǔn)信號； 2被測軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)記數(shù)信號。增量式碼盤的規(guī)格及分辨率規(guī)格增量式碼盤的規(guī)格是指碼盤每轉(zhuǎn)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)。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。一、概述 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制和驅(qū)動(dòng)裝置。，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)。簡言之：調(diào)節(jié)、變換、功放。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)。目前步進(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。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。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)。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?！?80℃，由于轉(zhuǎn)子溫度高，它可通過軸傳到機(jī)械上去，這會影響機(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。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)。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?？刂撇ㄐ蔚膶?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。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，故我們在談到步進(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。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。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。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、輸出的位置、速度信號也是模擬量；速度和位置檢測元也是模擬式的。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。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。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。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。⑶容易對其結(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。⑸傳送數(shù)據(jù)的數(shù)字電路要求具有很寬的頻帶。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。而對某些負(fù)載慣量較大的系統(tǒng)，則很難在整個(gè)范圍內(nèi)（負(fù)載慣量變化）都獲得滿意的控制效果。提供給速度伺服單元，因此，其零點(diǎn)漂移將影響定位精度 半軟件型伺服系統(tǒng)這種系統(tǒng)的位置控制采用軟硬件組成，速度控制仍采用模擬方式，系統(tǒng)組成如圖所示：位置控制的軟件現(xiàn)可以由NC裝置的CPU實(shí)現(xiàn)，也可以由位置控制板上自帶的CPU實(shí)現(xiàn)。因此難以兼顧負(fù)載慣量大的變化。全軟件位置伺服系統(tǒng)這種系統(tǒng)是指除電流環(huán)仍為模擬結(jié)構(gòu)外，位置、速度控制均由微機(jī)通過控制軟件來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)組成如圖所示：圖中的微機(jī)位置、速度控制既可以是單微機(jī)，又可以是雙微機(jī)（一個(gè)是位置控制，另一個(gè)是速度控制）。由于微機(jī)的應(yīng)用，使系統(tǒng)的控制更加靈活，其特點(diǎn)是：⑴位置、速度調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)可以按工作環(huán)境自動(dòng)進(jìn)行切換，使之適應(yīng)負(fù)載變化的能力顯著增強(qiáng)，應(yīng)用優(yōu)化理論還可使調(diào)節(jié)器的參數(shù)自動(dòng)化，使系統(tǒng)可驅(qū)動(dòng)不同的執(zhí)行機(jī)械，通用化程度大大提高。這種系統(tǒng)的輸出通過D/A轉(zhuǎn)換成模擬電壓作為電流指令送往模擬電流環(huán)，這樣，模擬量的零點(diǎn)漂移只會使電流指令產(chǎn)生微小的變化，一般這種變化不足以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)的力矩，也不會對位置控制精度產(chǎn)生不良影響。由于該系統(tǒng)工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，控制性能也優(yōu)于前述兩種系統(tǒng)，使得它在80年代中期以來的交、直流位置伺服系統(tǒng)的產(chǎn)品中逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位，成為位置伺服系統(tǒng)的首選方案全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)自以軟件位置伺服系統(tǒng)誕生以來，人們就一直致力于用軟件盡可能多地去取代硬件的工作，以降低成本，提高性能。系統(tǒng)的所有控制調(diào)節(jié)全部由軟件完成，最后直接輸出邏輯電平的脈寬調(diào)制控制信號驅(qū)動(dòng)功率晶體管放大器，對伺服電機(jī)進(jìn)行控制，完成位置控制任務(wù)。還可以完成參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化和故障的自動(dòng)診斷等，使系統(tǒng)控制性能能進(jìn)一步得到提高 以半軟件型位置伺服系統(tǒng)為例這里僅介紹位置控制單元，速度控制前面已介紹了位置控制軟件部分的任務(wù)：指令位置計(jì)算（含反向間隙、螺距誤差補(bǔ)償、限位處理）實(shí)際位置計(jì)算（反饋累積）跟隨誤差計(jì)算 調(diào)節(jié)運(yùn)算 零點(diǎn)漂移補(bǔ)償指令位置計(jì)算（反向間隙、螺距誤差補(bǔ)償、限位處理）：實(shí)際位置計(jì)算（反饋累積）跟隨誤差計(jì)算調(diào)節(jié)運(yùn)算零點(diǎn)漂移補(bǔ)償硬件部分的任務(wù)第五節(jié) 伺服系統(tǒng)性能分析前面各節(jié)我們重點(diǎn)討論了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的組成原理與實(shí)現(xiàn)方法，然而該系統(tǒng)要能真正實(shí)現(xiàn)預(yù)期的快速、準(zhǔn)確及平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)的要求，一個(gè)重要的問題是如何根據(jù)要求，進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)和調(diào)試。而且經(jīng)適當(dāng)?shù)暮喕?，直流伺服電機(jī)可視為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)和一個(gè)積分環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。由圖可知：X0 是對XC 和FD 兩個(gè)激勵(lì)的響應(yīng)，根據(jù)疊加原理，可先分別求出每個(gè)激勵(lì)單獨(dú)作用的響應(yīng)，然后進(jìn)行疊加。的關(guān)系到達(dá) F 所需的時(shí)間越短，系統(tǒng)的響應(yīng)加快，靈敏度增 KS 與系統(tǒng)的加速度的關(guān)系 當(dāng)KS ↑ 時(shí)，系統(tǒng)的加速度增大，尤其是在剛啟動(dòng)時(shí)，它使系統(tǒng)的響應(yīng)加快，但對系統(tǒng)的沖擊也大，尤其對慣性較大的系統(tǒng)，將產(chǎn)生很大的沖擊力，另外，加速度太大也可能系統(tǒng)超調(diào)，引起系統(tǒng)失穩(wěn)。在工程調(diào)試中，KS 可按下列方式初選： KS的初選方法 KS↑→ △D↓ 即：有利于提高系統(tǒng)的跟隨精度。Mm、ML：分別是電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩； GDmGDL2：分別是電機(jī)轉(zhuǎn)子和負(fù)載等效飛輪慣量 數(shù)控系統(tǒng)中 KS的設(shè)定方法 由前面的推導(dǎo)可知：KN ：位置環(huán)增益； KA ：速度環(huán)增益Km ：電機(jī)增益 L / 2π：機(jī)械系統(tǒng)增益其中： KA、Km、L / 2π 在數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)選定后便確定了，而