進(jìn)給伺服系統(tǒng)

1、 第四章第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)一、伺服系統(tǒng)的組成一、伺服系統(tǒng)的組成 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其功能可分為：數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其功能可分為： 進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng) 主軸伺服系統(tǒng)主軸伺服系統(tǒng) 主軸伺服系統(tǒng)主軸伺服系統(tǒng)用于控制機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)（速用于控制機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)（速度控制系統(tǒng)）。度控制系統(tǒng)）。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述p 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)的概述概述p 伺服電機(jī)及其調(diào)速伺服電機(jī)及其調(diào)速p 位置檢測(cè)裝置位置檢測(cè)裝置本節(jié)課程講授主要內(nèi)容本節(jié)課程講授主要內(nèi)容:進(jìn)給伺服系進(jìn)給伺服系統(tǒng)的組成統(tǒng)的組成 伺服驅(qū)動(dòng)器（位置、速度控制單元）伺服驅(qū)動(dòng)器（位置、速度控制單元） 驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)元件(電機(jī)

2、電機(jī)) 檢測(cè)與反饋單元檢測(cè)與反饋單元 機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用：進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用： 1 1、接受數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令、接受數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)；信號(hào)； 2 2、由伺服驅(qū)動(dòng)裝置作一定的轉(zhuǎn)換和放大；、由伺服驅(qū)動(dòng)裝置作一定的轉(zhuǎn)換和放大； 3 3、經(jīng)伺服電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的、經(jīng)伺服電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給或快速運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給或快速運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)功能：進(jìn)給伺服系統(tǒng)功能： 根據(jù)指令信號(hào)精確地控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)根據(jù)指令信號(hào)精確地控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度與位置，以及幾個(gè)執(zhí)行部件按一定規(guī)律運(yùn)速度

3、與位置，以及幾個(gè)執(zhí)行部件按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)所合成的運(yùn)動(dòng)軌跡。動(dòng)所合成的運(yùn)動(dòng)軌跡。 二、對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求二、對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求 1. 位移精度高位移精度高 2. 穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 3. 快速響應(yīng)快速響應(yīng) 4. 調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍寬 5. 低速大扭矩低速大扭矩1. 1. 位移精度高位移精度高 位移精度：指指令脈沖要求機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給位移精度：指指令脈沖要求機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給的位移量和該指令脈沖經(jīng)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為工作臺(tái)的位移量和該指令脈沖經(jīng)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為工作臺(tái)實(shí)際位移量之間的符合程度。兩者誤差愈小，位實(shí)際位移量之間的符合程度。兩者誤差愈小，位移精度愈高。移精度愈高。2. 2. 穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 穩(wěn)定性：指

4、系統(tǒng)在給定外界干擾作用下，穩(wěn)定性：指系統(tǒng)在給定外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到能在短暫的調(diào)節(jié)過程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力。要求伺服系統(tǒng)具有較強(qiáng)原來平衡狀態(tài)的能力。要求伺服系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，保證進(jìn)給速度均勻、平穩(wěn)。穩(wěn)的抗干擾能力，保證進(jìn)給速度均勻、平穩(wěn)。穩(wěn)定性直接影響數(shù)控加工精度和表面粗糙度。定性直接影響數(shù)控加工精度和表面粗糙度。3. 3. 快速響應(yīng)快速響應(yīng) 快速響應(yīng)：是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo)，快速響應(yīng)：是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo)，它反映了系統(tǒng)跟蹤精度。機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)實(shí)際上它反映了系統(tǒng)跟蹤精度。機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)實(shí)際上就是一種高精度的位置隨動(dòng)

5、系統(tǒng)，為保證輪廓切削就是一種高精度的位置隨動(dòng)系統(tǒng)，為保證輪廓切削形狀精度和低的表面粗糙度，要求伺服系統(tǒng)跟蹤指形狀精度和低的表面粗糙度，要求伺服系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快，跟隨誤差小。令信號(hào)的響應(yīng)要快，跟隨誤差小。4. 4. 調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍寬 調(diào)速范圍：是指生產(chǎn)機(jī)械要求電機(jī)能提供調(diào)速范圍：是指生產(chǎn)機(jī)械要求電機(jī)能提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。在數(shù)控機(jī)床中，的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。在數(shù)控機(jī)床中，由于所用刀具、加工材料及零件加工要求的不由于所用刀具、加工材料及零件加工要求的不同，為保證在各種情況下都能得到最佳切削條同，為保證在各種情況下都能得到最佳切削條件，就要求伺服系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。件

6、，就要求伺服系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。5. 5. 低速大扭矩低速大扭矩 要求伺服系統(tǒng)有足夠的輸出扭矩或驅(qū)動(dòng)要求伺服系統(tǒng)有足夠的輸出扭矩或驅(qū)動(dòng)功率。機(jī)床加工的特點(diǎn)是，在低速時(shí)進(jìn)行功率。機(jī)床加工的特點(diǎn)是，在低速時(shí)進(jìn)行重切削。因此，伺服系統(tǒng)在低速時(shí)要求有重切削。因此，伺服系統(tǒng)在低速時(shí)要求有大的轉(zhuǎn)矩輸出。大的轉(zhuǎn)矩輸出。三、伺服系統(tǒng)的分類三、伺服系統(tǒng)的分類 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其控制原理數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其控制原理 和有無位置反饋裝置分為：和有無位置反饋裝置分為： 開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng) 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng) 按其用途和功能分為：按其用途和功能分為： 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)

7、給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作原理分為按驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作原理分為電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 直線電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)直線電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng) （一）開環(huán)伺服系統(tǒng)（一）開環(huán)伺服系統(tǒng) 開環(huán)伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件；開環(huán)伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件； 沒有位置反饋回路和速度反饋回路；沒有位置反饋回路和速度反饋回路； 設(shè)備投資低，調(diào)試維修方便，但精度差，設(shè)備投資低，調(diào)試維修方便，但精度差，高速扭矩小；高速扭矩小； 用于中、低檔數(shù)控機(jī)床及普通機(jī)床改造。用于中、低檔數(shù)控機(jī)床

8、及普通機(jī)床改造。 （一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床）一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床）圖圖4-1 4-1 開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)（二）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)（二）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)位置檢測(cè)元件安裝在電動(dòng)機(jī)軸上或絲杠上，用位置檢測(cè)元件安裝在電動(dòng)機(jī)軸上或絲杠上，用以精確控制電機(jī)的角度，為間接測(cè)量；以精確控制電機(jī)的角度，為間接測(cè)量；坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈有一部分在位置閉環(huán)以外，坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈有一部分在位置閉環(huán)以外，其傳動(dòng)誤差沒有得到系統(tǒng)的補(bǔ)償；其傳動(dòng)誤差沒有得到系統(tǒng)的補(bǔ)償；半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)；半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)；適用于精度要求適中的中小型數(shù)控機(jī)床。適用于精度要求適中的中小型數(shù)控機(jī)床。 圖圖4-2 4-2

9、 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)光電編碼器（三）閉環(huán)伺服系統(tǒng)（三）閉環(huán)伺服系統(tǒng) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上；作臺(tái)上； 檢測(cè)裝置構(gòu)成閉環(huán)位置控制；檢測(cè)裝置構(gòu)成閉環(huán)位置控制； 閉環(huán)方式被大量用在精度要求較高的大型數(shù)閉環(huán)方式被大量用在精度要求較高的大型數(shù)控機(jī)床上?？貦C(jī)床上。 圖圖4-3 4-3 閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)直線位移傳感器四、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)與主軸驅(qū)動(dòng)四、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)與主軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)包括進(jìn)給伺服系統(tǒng)包括 速度控制環(huán)速度控制環(huán) 位置控制環(huán)位置控制環(huán) 用于數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)或刀架坐標(biāo)的控制系統(tǒng)。用于數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)或刀架坐標(biāo)的控制系統(tǒng)。 主軸伺服系統(tǒng)控

10、制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主軸伺服系統(tǒng)控制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。五、交流伺服電機(jī)特點(diǎn)：五、交流伺服電機(jī)特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)子慣量比直流電機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。轉(zhuǎn)子慣量比直流電機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。 容易維修，制造簡(jiǎn)單容易維修，制造簡(jiǎn)單 適合于在較惡劣環(huán)境中使用，易于向大容量、適合于在較惡劣環(huán)境中使用，易于向大容量、高速度方向發(fā)展高速度方向發(fā)展 性能優(yōu)異，已達(dá)到或超過直流伺服系統(tǒng)，交性能優(yōu)異，已達(dá)到或超過直流伺服系統(tǒng)，交流伺服電機(jī)已在數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。流伺服電機(jī)已在數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。 第二節(jié)第二節(jié) 伺服電機(jī)及其調(diào)速伺服電機(jī)及其調(diào)速一、概一、概述述 伺服電伺服電機(jī)分類機(jī)分類n 步進(jìn)電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)（Steppi

11、ng Motor）n 直流伺服電機(jī)（直流伺服電機(jī)（DC Motor）n 交流伺服電機(jī)（交流伺服電機(jī)（AC Motor）控制控制電機(jī)電機(jī) 伺服電機(jī)是進(jìn)給伺服系統(tǒng)中一個(gè)重要的伺服電機(jī)是進(jìn)給伺服系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成環(huán)節(jié)，其性能決定了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性組成環(huán)節(jié)，其性能決定了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能。能。 （一）（一） 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理二、步進(jìn)電機(jī)二、步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)：主要由結(jié)構(gòu)：主要由定子、轉(zhuǎn)定子、轉(zhuǎn)子子和和勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組三部分組成。三部分組成。 定子上有六個(gè)磁極，每定子上有六個(gè)磁極，每個(gè)磁極上繞有

12、勵(lì)磁繞組，每個(gè)磁極上繞有勵(lì)磁繞組，每相對(duì)的兩個(gè)磁極組成一相，相對(duì)的兩個(gè)磁極組成一相，分成分成A A、B B、C C三相。定子和轉(zhuǎn)三相。定子和轉(zhuǎn)子均由帶齒的硅鋼片疊成。子均由帶齒的硅鋼片疊成。 A A B B C C 定子 轉(zhuǎn)子 繞組 步進(jìn)電機(jī)是按電磁吸引的原理進(jìn)行工作的。步進(jìn)電機(jī)是按電磁吸引的原理進(jìn)行工作的。 當(dāng)定子繞組按順序輪流通電時(shí)，當(dāng)定子繞組按順序輪流通電時(shí)，A A、B B、C C三對(duì)磁極就依次產(chǎn)生磁場(chǎng)，并每次對(duì)轉(zhuǎn)三對(duì)磁極就依次產(chǎn)生磁場(chǎng)，并每次對(duì)轉(zhuǎn)子的某一對(duì)齒產(chǎn)生電磁引力，將其吸引子的某一對(duì)齒產(chǎn)生電磁引力，將其吸引過來，而使轉(zhuǎn)子一步步轉(zhuǎn)動(dòng)。每當(dāng)轉(zhuǎn)子過來，而使轉(zhuǎn)子一步步轉(zhuǎn)動(dòng)。每當(dāng)轉(zhuǎn)子某一對(duì)

13、齒的中心線與定子磁極中心線對(duì)某一對(duì)齒的中心線與定子磁極中心線對(duì)齊時(shí)，磁阻最小，轉(zhuǎn)矩為零。如果控制齊時(shí)，磁阻最小，轉(zhuǎn)矩為零。如果控制線路不停地按一定方向切換定子繞組各線路不停地按一定方向切換定子繞組各相電流，轉(zhuǎn)子便按一定方向不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。相電流，轉(zhuǎn)子便按一定方向不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。( (步進(jìn)電機(jī)每次轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角步進(jìn)電機(jī)每次轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角) )圖圖4 4- -4 4 三相反應(yīng)式步三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖圖4-5 4-5 步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)工作原理圖圖4 46 6 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) N1 1、轉(zhuǎn)角（度）、轉(zhuǎn)角（度）2 2、轉(zhuǎn)速（、轉(zhuǎn)速（rpmrpm）60fnf-f-脈沖頻率（脈沖

14、頻率（HzHz）N-N-脈沖數(shù)脈沖數(shù)-步距角步距角計(jì)算公式：計(jì)算公式：角度如何角度如何控制？控制？速度如何速度如何控制？控制？ 可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度定位的目的；可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。v 永磁式（永磁式（PM）v 反應(yīng)式（反應(yīng)式（VR）v 混合式（混合式（HB） 永磁式永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為為7.57.5度度 或或1515度

15、；度；反應(yīng)式反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為出，步進(jìn)角一般為1.51.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家達(dá)國家8080年代已被淘汰；年代已被淘汰；混合式混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.81.8度度而五相步進(jìn)角一般為而五相步進(jìn)角一般為0.720.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。（二）步進(jìn)電機(jī)的類型（二）步進(jìn)電機(jī)的類型 三相三相 四相四相 五相五相 六

16、相等六相等勵(lì)磁勵(lì)磁相數(shù)相數(shù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛應(yīng)用最廣泛v 不需反饋控制，電路簡(jiǎn)單不需反饋控制，電路簡(jiǎn)單 v 易于微機(jī)聯(lián)接易于微機(jī)聯(lián)接v 沒有積累誤差沒有積累誤差v 停止時(shí)有自鎖能力停止時(shí)有自鎖能力v 維修方便維修方便v 價(jià)廉價(jià)廉（三）特點(diǎn)（三）特點(diǎn)(Features)(Features)v 效率低效率低 v 容易失步（脫調(diào)）容易失步（脫調(diào)）v 低頻時(shí)易發(fā)生震蕩低頻時(shí)易發(fā)生震蕩優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺缺點(diǎn)點(diǎn)（四）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制（四）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制1 1、環(huán)形脈沖分配器、環(huán)形脈沖分配器 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相繞組必須按一定的順序通步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。這種使電動(dòng)

17、機(jī)繞組的通電順序電才能正常工作。這種使電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化的部分稱為環(huán)形脈沖分配器。按一定規(guī)律變化的部分稱為環(huán)形脈沖分配器。實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配的三種方法：的三種方法：v 采用計(jì)算機(jī)軟件采用計(jì)算機(jī)軟件v 用小規(guī)模集成電路搭接而成用小規(guī)模集成電路搭接而成v 專用環(huán)形分配器芯片專用環(huán)形分配器芯片 從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號(hào)從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號(hào)脈沖電流一般只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)脈沖電流一般只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放電動(dòng)機(jī)。必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增大到幾至十幾安培，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電大

18、，使其增大到幾至十幾安培，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。2 2、功率放大器、功率放大器恒流驅(qū)動(dòng)恒流驅(qū)動(dòng)斬波驅(qū)動(dòng)等斬波驅(qū)動(dòng)等功率放大電路電壓型電壓型電流型電流型單電壓型單電壓型雙電壓型（高低壓型）雙電壓型（高低壓型）3 3、控制系統(tǒng)組成、控制系統(tǒng)組成功率放大器脈沖信號(hào)：脈沖信號(hào)：由由CNCCNC數(shù)控裝數(shù)控裝置或單片機(jī)產(chǎn)置或單片機(jī)產(chǎn)生，一般脈沖生，一般脈沖信號(hào)的占空比信號(hào)的占空比為為0.3-0.40.3-0.4左左右，電機(jī)轉(zhuǎn)速右，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，越高，占空比占空比則越大。則越大。一般用于開環(huán)系統(tǒng)一般用于開環(huán)系統(tǒng) 這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)

19、單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用。 一般用于經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般用于經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床實(shí)際應(yīng)用例子實(shí)際應(yīng)用例子Y3150E型滾齒機(jī)的數(shù)控改造型滾齒機(jī)的數(shù)控改造-鼓形齒輪加工鼓形齒輪加工 洛陽起重機(jī)廠洛陽起重機(jī)廠步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 直流電機(jī)的工作原理是建立在直流電機(jī)的工作原理是建立在電磁力定律電磁力定律基礎(chǔ)上的?；A(chǔ)上的。 當(dāng)電樞繞組中通過直流電時(shí)，在定子磁場(chǎng)的作用下就會(huì)當(dāng)電樞繞組中通過直流電時(shí)，在定子磁場(chǎng)的作用下就會(huì)產(chǎn)生帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)

20、子轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。定子：恒定磁場(chǎng)定子：恒定磁場(chǎng)永磁體永磁體轉(zhuǎn)子：電樞繞組轉(zhuǎn)子：電樞繞組換向：換向器與碳刷換向：換向器與碳刷三、直流伺服電機(jī)三、直流伺服電機(jī)（1 1）結(jié)構(gòu)與工作原理）結(jié)構(gòu)與工作原理 直流電源接在兩電刷間，電流通入電樞線圈，切割磁力線，直流電源接在兩電刷間，電流通入電樞線圈，切割磁力線，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。aTmICTmTEamTEaEaTCCRnTCCRCUn202直流電機(jī)的基本調(diào)速方式有直流電機(jī)的基本調(diào)速方式有三種三種: :調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)電阻Ra、調(diào)節(jié)電、調(diào)節(jié)電樞電壓樞電壓Ua和調(diào)節(jié)磁通和調(diào)節(jié)磁通的值。的值。調(diào)速原理調(diào)速原理Ra電機(jī)電樞回路

21、總電阻電機(jī)電樞回路總電阻TmTm電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩Ua電機(jī)電樞端電壓電機(jī)電樞端電壓 勵(lì)磁磁通勵(lì)磁磁通Ea電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) CE電動(dòng)勢(shì)常數(shù)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)CT轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù)n電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速n n0 0電機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速電機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速 優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)迅速，精度高，調(diào)速范圍寬，負(fù)載優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)迅速，精度高，調(diào)速范圍寬，負(fù)載能力大，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速容易控制。能力大，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速容易控制。 廣泛應(yīng)用于閉環(huán)或半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。廣泛應(yīng)用于閉環(huán)或半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。（2 2）特點(diǎn)（）特點(diǎn)（FeaturesFeatures）：）： 缺點(diǎn)：由于電刷和換向器的存在，其壽命、缺點(diǎn)：由于電刷和換向器

22、的存在，其壽命、噪聲等方面存在不足。噪聲等方面存在不足。開發(fā)研制了無刷直流電機(jī)（brushless）四、四、 交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)無刷電機(jī)無刷電機(jī)改變電機(jī)的結(jié)構(gòu)改變電機(jī)的結(jié)構(gòu)磁極作轉(zhuǎn)子，線圈作定子磁極作轉(zhuǎn)子，線圈作定子；線圈中的電流方向可以使用電子方式換向；線圈中的電流方向可以使用電子方式換向；在換向過程中，需要測(cè)量磁場(chǎng)磁力線與線圈的夾角。在換向過程中，需要測(cè)量磁場(chǎng)磁力線與線圈的夾角。 霍爾傳感器可以測(cè)量轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)霍爾傳感器可以測(cè)量轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)q 感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)（感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)（Induction MotorInduction Motor）q 同步式電動(dòng)機(jī)（同步式電動(dòng)機(jī)（Synchronous

23、MotorSynchronous Motor）-應(yīng)用較多應(yīng)用較多q 無刷電機(jī)無刷電機(jī)（Brushless MotorBrushless Motor）三種三種類型類型永磁同步電動(dòng)機(jī)逐漸成為交流伺服系統(tǒng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的主流永磁同步電動(dòng)機(jī)逐漸成為交流伺服系統(tǒng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的主流三種三種交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu) 交流電機(jī)調(diào)速種類很多，應(yīng)用最多的是交流電機(jī)調(diào)速種類很多，應(yīng)用最多的是變頻調(diào)速變頻調(diào)速。變。變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是能為交流電機(jī)提供變頻電源的變頻器。頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是能為交流電機(jī)提供變頻電源的變頻器。變頻器的變頻器的功能功能是，將頻率固定（電網(wǎng)頻率為是，將頻率固定（電網(wǎng)頻率為50Hz50Hz）

24、的交流）的交流電，變換成頻率連續(xù)可調(diào)（電，變換成頻率連續(xù)可調(diào)（0 0400Hz400Hz）的交流電。變頻器）的交流電。變頻器可分為可分為交交- -直直- -交變頻器交變頻器和和交交- -交變頻器交變頻器兩大類。交兩大類。交- -直直- -交變交變頻器是先將頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電頻器是先將頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率可變的交流電。交逆變成頻率可變的交流電。交- -交變頻器不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)，交變頻器不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)，把頻率固定的交流電直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電。把頻率固定的交流電直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電。因只需一次電能轉(zhuǎn)換，效率高，工作可靠，但是頻率的

25、變因只需一次電能轉(zhuǎn)換，效率高，工作可靠，但是頻率的變化范圍有限。交化范圍有限。交- -直直- -交變頻器，雖需兩次電能的變換，但交變頻器，雖需兩次電能的變換，但頻率變化范圍不受限制，頻率變化范圍不受限制，目前應(yīng)用得比較廣泛目前應(yīng)用得比較廣泛。交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速交流伺服數(shù)控系統(tǒng)的組成交流伺服數(shù)控系統(tǒng)的組成第三節(jié)第三節(jié) 位置檢測(cè)裝置位置檢測(cè)裝置一、概 述 組成：位置測(cè)量裝置是由檢測(cè)元件（傳感器）和信號(hào)處理裝置組成的。 作用：實(shí)時(shí)測(cè)量執(zhí)行部件的位移和速度信號(hào)，并變換成位置控制單元所要求的信號(hào)形式，將運(yùn)動(dòng)部件現(xiàn)實(shí)位置反饋到位置控制單元，以實(shí)施閉環(huán)控制。它是閉環(huán)、半閉環(huán)進(jìn)給伺服

26、系統(tǒng)的重要組成部分。 閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的加工精度在很大程度上是由位置檢測(cè)裝置的精度決定的，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)，尤其是高精度進(jìn)給伺服系統(tǒng)時(shí)，必須精心選擇位置檢測(cè)裝置。進(jìn)給伺服系統(tǒng)對(duì)位置測(cè)量裝置的要求q高可靠性和高抗干擾性：受溫度、濕度的影響小，工作可靠，精度保持性好，抗干擾能力強(qiáng)；q能滿足精度和速度的要求：位置檢測(cè)裝置分辨率應(yīng)高于數(shù)控機(jī)床的分辨率（一個(gè)數(shù)量級(jí)）；位置檢測(cè)裝置最高允許的檢測(cè)速度應(yīng)高于數(shù)控機(jī)床的最高運(yùn)行速度。q使用維護(hù)方便，適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境；q成本低。二、位置檢測(cè)裝置的分類二、位置檢測(cè)裝置的分類p 按輸出信號(hào)的形式分類：數(shù)字式和模擬式p 按測(cè)量基點(diǎn)的類型分類：增量式和絕對(duì)式p 按

27、位置檢測(cè)元件的運(yùn)動(dòng)形式分類：回轉(zhuǎn)型和直線型常用位置檢測(cè)裝置分類表三、脈沖編碼器（一）絕對(duì)式編碼器 絕對(duì)式編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式檢測(cè)裝置，可直接把被測(cè)轉(zhuǎn)角用數(shù)字代碼表示出來，且每一個(gè)角度位置均有其對(duì)應(yīng)的測(cè)量代碼，它能表示絕對(duì)位置，沒有累積誤差，電源切除后，位置信息不丟失，仍能讀出轉(zhuǎn)動(dòng)角度。 脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機(jī)械轉(zhuǎn)角脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是數(shù)控機(jī)床上使用很廣泛的位置檢測(cè)裝置。變成電脈沖，是數(shù)控機(jī)床上使用很廣泛的位置檢測(cè)裝置。 絕對(duì)式絕對(duì)式 增量式增量式脈沖編碼器脈沖編碼器可分為兩類可分為兩類n 光電式光電式n 接觸式接觸式n 電磁式電磁式絕對(duì)式

28、編絕對(duì)式編碼器分類碼器分類設(shè)設(shè)n=10，分辨率分辨率 =0.=0.36o絕對(duì)式碼盤的規(guī)格及分辨率：絕對(duì)式碼盤的規(guī)格及分辨率：p 規(guī)格絕對(duì)式碼盤的規(guī)格與碼盤碼道數(shù) n 有關(guān)；現(xiàn)在市場(chǎng)上提供從4道到12道都有；選擇：伺服系統(tǒng)要求的分辨率； 考慮機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)。p 分辨率（分辨角） 設(shè)絕對(duì)式碼盤的規(guī)格n道：n2360FeaturesFeatures） 1 1、當(dāng)?shù)綦姇r(shí)，絕對(duì)型編碼器的位置不會(huì)當(dāng)?shù)綦姇r(shí)，絕對(duì)型編碼器的位置不會(huì)丟失，一旦電源接通，它即可讀出現(xiàn)時(shí)準(zhǔn)確的丟失，一旦電源接通，它即可讀出現(xiàn)時(shí)準(zhǔn)確的位置信號(hào)，不需要退回到基準(zhǔn)原點(diǎn)使系統(tǒng)從初位置信號(hào)，不需要退回到基準(zhǔn)原點(diǎn)使系統(tǒng)從初始位置開始。同樣

29、，在經(jīng)過一陣干擾后，可通始位置開始。同樣，在經(jīng)過一陣干擾后，可通過復(fù)讀重新獲得準(zhǔn)確的位置信號(hào)。因此，絕對(duì)過復(fù)讀重新獲得準(zhǔn)確的位置信號(hào)。因此，絕對(duì)型編碼器與增量型編碼器相比，不存在掉電信型編碼器與增量型編碼器相比，不存在掉電信號(hào)丟失問題，抗干擾能力強(qiáng)，可用于長(zhǎng)期的定號(hào)丟失問題，抗干擾能力強(qiáng)，可用于長(zhǎng)期的定位控制。位控制。 2 2、絕對(duì)型編碼器讀出的信號(hào)可以是格雷碼絕對(duì)型編碼器讀出的信號(hào)可以是格雷碼等數(shù)字信號(hào)，其錯(cuò)碼幾率較小，對(duì)于后部二次儀等數(shù)字信號(hào)，其錯(cuò)碼幾率較小，對(duì)于后部二次儀表的運(yùn)算，因是數(shù)字量計(jì)算，不易增加其誤差，表的運(yùn)算，因是數(shù)字量計(jì)算，不易增加其誤差，因此，其傳輸及計(jì)算的數(shù)據(jù)的可靠性高

30、。因此，其傳輸及計(jì)算的數(shù)據(jù)的可靠性高。 3 3、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高（、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高（4-54-5倍）。倍）。絕對(duì)型多轉(zhuǎn)編碼器因其精度高量程大，不怕干擾掉電，在被廣泛應(yīng)用于如水利、 冶金、化工、造紙、礦山、港口機(jī)械等各行業(yè)。 （二）（二）增量增量式編碼器式編碼器光源：光源：A A相、相、B B相、相、C C相（相（Z Z） 沿碼盤的徑向均勻刻上透明和沿碼盤的徑向均勻刻上透明和不透明的狹縫。不透明的狹縫。 其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減需借助后部的判向數(shù)量的增減需借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。電路和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。組成：多路光源、光敏元件、碼盤組成：多路光源、光敏元件、

31、碼盤 A相、相、B相的相位角相差相的相位角相差90度。可度。可判別旋轉(zhuǎn)方向判別旋轉(zhuǎn)方向： A相脈沖上升時(shí)，相脈沖上升時(shí)， B相為低電平，設(shè)為正轉(zhuǎn)；相為低電平，設(shè)為正轉(zhuǎn)；B相脈沖上升相脈沖上升時(shí)，時(shí)， A相為低電平，則設(shè)為反轉(zhuǎn)；相為低電平，則設(shè)為反轉(zhuǎn)； 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向判別判別增量式碼盤的規(guī)格及分辨率增量式碼盤的規(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(chǎng)上提供的規(guī)格從3636線/ /轉(zhuǎn)到1010萬線/ /轉(zhuǎn)都有； 選擇：伺服系統(tǒng)要求的分辨率； 考慮機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)。分辨率（分辨角） 設(shè)增量式碼盤的規(guī)格為 n n 線/ /轉(zhuǎn)：n360采用倍頻電路提高分辨率 脈沖編碼器通常

32、與電機(jī)做在一起，或者安裝在電機(jī)非軸伸端，電動(dòng)機(jī)可直接與滾珠絲杠相連，或通過減速比為i i的減速齒輪，然后與滾珠絲杠相連，那么每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)的距離可用下式計(jì)算：式中：式中： 脈沖當(dāng)量（脈沖當(dāng)量（mm/mm/脈沖）；脈沖）；S S 滾珠絲杠的導(dǎo)程（滾珠絲杠的導(dǎo)程（mmmm）；）；i i 減速齒輪的減速比；減速齒輪的減速比；M M 脈沖編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)（脈沖編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)（p/rp/r）。）。iMS 光電編碼器的特點(diǎn)： 非接觸測(cè)量，無接觸磨損，碼盤壽命長(zhǎng)，精度保證性好； 允許測(cè)量轉(zhuǎn)速高，精度較高； 光電轉(zhuǎn)換，抗干擾能力強(qiáng)； 體積小，便于安裝，適合于機(jī)床運(yùn)行環(huán)境； 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，

33、光源壽命短； 碼盤基片為玻璃，抗沖擊和抗震動(dòng)能力差。4.4 4.4 典型進(jìn)給伺服系統(tǒng)典型進(jìn)給伺服系統(tǒng)( (位置控制位置控制) )4.4.1 4.4.1 開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)( (Open-Loop System)Open-Loop System)u最簡(jiǎn)單的進(jìn)給伺服系統(tǒng)，無位置反饋環(huán)節(jié)。最簡(jiǎn)單的進(jìn)給伺服系統(tǒng)，無位置反饋環(huán)節(jié)。u驅(qū)動(dòng)電機(jī)只能用步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)只能用步進(jìn)電機(jī)。u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。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。 由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)u基本控制原理 由數(shù)控裝置送來的一定頻率和數(shù)量的指令脈沖，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器分配和功率放大器放大

34、后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。u步進(jìn)電機(jī)的使用 步進(jìn)電機(jī)的角位移或線位移與脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，它將指令脈沖變成步進(jìn)電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 1. 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)v 要解決的主要問題要解決的主要問題： 動(dòng)力計(jì)算動(dòng)力計(jì)算 傳動(dòng)計(jì)算傳動(dòng)計(jì)算 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)或選擇驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)或選擇 目的目的：傳動(dòng)計(jì)算選擇合適的參數(shù)以滿足脈沖當(dāng)量 和進(jìn)給速度F的要求。步進(jìn)電機(jī)Z1Z2 tf， 圖中：f 脈沖頻率（HZ ） 步距（度） Z1、Z2 傳動(dòng)齒輪齒數(shù) t 螺距(mm) 脈沖當(dāng)（mm）v 傳動(dòng)比選擇： 為了湊脈沖當(dāng)量mm，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=

35、Z1/Z2與、 、t之間有如下關(guān)系：ti360 :t360ZZi21 例例1： = 0.01mm, t = 6 mm, = 0.7525Z20Z2520800106750360t360ZZi2121.25Z20Z2520800106750360t360ZZi2121.步進(jìn)電機(jī)Z1Z2 tf， v進(jìn)給速度進(jìn)給速度F F：minmmf60F一般步進(jìn)電機(jī)：一般步進(jìn)電機(jī)：若：若：=0.01 mm =0.01 mm 則：則：若若 =0.001mm =0.001mm 則：則： 因此，當(dāng)f fmaxmax 一定時(shí)，F(xiàn) FMAXMAX 與成正比，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

36、當(dāng)量下的 否則是沒有意義的。ZH160008000fmaxminmaxmm96004800Fminmaxmm960480F2 2 主要控制特性（1） 步距角和步距誤差 u 反應(yīng)式步距角和步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)、通電方式及電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)的關(guān)系如下：u式中 步進(jìn)電機(jī)的步距角；m電機(jī)相數(shù)； Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)；uK系數(shù)，相鄰兩次通電相數(shù)相同，K1；u 相鄰兩次通電相數(shù)不同，K2。步距角越小，加工精度越高：步距精度是指理論的步距角和實(shí)際的步距角之差，以分表示KmZ360（2 2）最高工作頻率u 步進(jìn)電機(jī)工作頻率連續(xù)上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)不失步運(yùn)行的最高頻率稱為最高工作頻率。 它的值也和負(fù)載有關(guān)。很顯然，在同樣負(fù)載下，最高工作頻

37、率遠(yuǎn)大于己于啟動(dòng)頻率. 在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，步進(jìn)電機(jī)的電磁力矩隨頻率的升高而急劇下降，這兩者的關(guān)系稱為矩頻特性.（3 3） 矩頻特性（4 4） 最高啟動(dòng)頻率 空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)，并不失步的進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行，所允許的啟動(dòng)頻率的最高值為最高啟動(dòng)頻率.M Md d / / N Nm mf f / /H Hz z1 16 6* *1 10 00 00 00 01 12 23 34 44 48 81 12 23 提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)傳動(dòng)精度的措施 影響步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的因素：步進(jìn)電機(jī)的步距角精度；機(jī)械傳動(dòng)部件的精度；絲桿等機(jī)械傳動(dòng)部件、支承的傳動(dòng)間隙；傳動(dòng)件和支承件的變形。 提高步進(jìn)電

38、機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的措施適當(dāng)提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度；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(cè)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。 螺距誤差補(bǔ)償 利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理能力，可以補(bǔ)償滾珠絲杠的螺距累積誤差，以提高進(jìn)給位移精度。v 方法：首先測(cè)量出進(jìn)給絲杠螺距誤差曲線(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。4.4.2 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：按系統(tǒng)的控制信號(hào)類型分：l 模擬型系統(tǒng)模擬型系統(tǒng)l數(shù)字型系統(tǒng)。數(shù)字型系統(tǒng)。模擬型系統(tǒng)： 特征：

39、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(cè)元也是模擬式的。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，一般不會(huì)因峰值誤差導(dǎo)致致抗干擾能力強(qiáng)，一般不會(huì)因峰值誤差導(dǎo)致致命的誤動(dòng)作。命的誤動(dòng)作?？捎贸Ｒ?guī)儀器儀表（示波器，萬用表等）直可用常規(guī)儀器儀表（示波器，萬用表等）直接讀取信息，接讀取信息， 易于隨時(shí)把握系統(tǒng)工作的基本易于隨時(shí)把握系統(tǒng)工作的基本情況。情況。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：對(duì)弱信號(hào)信噪分離困難，控制精度的提高受到限制。對(duì)弱信號(hào)信噪分離困難，控制精度的提高受到限制。在零點(diǎn)附近容易受到溫度漂移的影響，使位置控制產(chǎn)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

40、誤差。生漂移誤差。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。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。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)：特點(diǎn)：可以通過增加數(shù)字信息的字長(zhǎng)，來滿足要求的控制精度。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

41、證。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。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。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)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)鍵成功的關(guān)鍵。數(shù)字伺服系統(tǒng)的類型數(shù)字伺服系統(tǒng)的類型全數(shù)字型系統(tǒng)數(shù)字模擬混合型數(shù)字型系統(tǒng)全軟件型系統(tǒng)半軟件型系統(tǒng)全硬件型系統(tǒng) 全硬件伺服系統(tǒng)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：_ NC裝裝 置置F/V偏差偏差計(jì)數(shù)器

42、計(jì)數(shù)器D/A速度控速度控制與驅(qū)制與驅(qū)動(dòng)單元?jiǎng)訂卧狝、B、Z+_+整形整形.倍頻倍頻.辨向辨向工作臺(tái)工作臺(tái)PG電電壓壓Zu 脈沖比較伺服系統(tǒng)脈沖比較伺服系統(tǒng)工作原理工作原理 ：系統(tǒng)按功能模塊大致可分為三部分：采用光電脈沖編碼器產(chǎn)生位置反饋脈沖Pf；實(shí)現(xiàn)指令脈沖F與反饋脈沖Pf的脈沖比較環(huán)節(jié)，以取得位置偏差信號(hào)e；以位置偏差e作為速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。u 脈沖比較電路脈沖比較電路 在脈沖比較伺服系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)指令脈沖F與反饋脈沖Pf的比較后，才能檢測(cè)出位置的偏差。脈沖比較電路的基本組成有兩個(gè)部分：一是脈沖分離部分，二是可逆計(jì)數(shù)器。 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）

43、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），可獲得滿意的控制性能指。而對(duì)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。 零漂將影響精度：這類系統(tǒng)依靠D/A，將位置調(diào)節(jié)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)化成模擬電壓作速度指令信號(hào)。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)半軟件型伺服系統(tǒng)+調(diào)節(jié)運(yùn)算零漂補(bǔ)償硬件硬件速度控制與驅(qū)動(dòng)單元D/A軟件軟件位置控制位置控制ZA、BD0-+-F/V倍頻計(jì) 數(shù)器工作臺(tái)工作臺(tái)PG電電機(jī)機(jī)+DAV1SV0U0UA

44、DU實(shí)際位置計(jì)算DA指令位置計(jì)算指令位置計(jì)算D0 / nZu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)。u位置控制的調(diào)節(jié)運(yùn)算部分由軟件實(shí)現(xiàn)，增加了靈活性：調(diào)節(jié)器的參數(shù)可以通過進(jìn)行修改、設(shè)定調(diào)節(jié)算法可以采用較復(fù)雜的算法，以提高控制性能（變結(jié)構(gòu)、變?cè)鲆妫┛稍黾釉S多輔助功能（故障診斷、脈沖當(dāng)量變換等）零點(diǎn)漂移可通過軟件進(jìn)行補(bǔ)償 由于利用軟件采用一些補(bǔ)償措施，這就使得半軟件位由于利用軟件采用一些補(bǔ)償措施，這就使得半軟件位置伺服系統(tǒng)的位置控制精度和控制性能要高于全硬件型的置伺服系統(tǒng)的位置控制精度和控制性能要高于全硬件型的位置伺服系統(tǒng)。位置伺服系統(tǒng)。全軟件位置伺服系統(tǒng)

45、全軟件位置伺服系統(tǒng) 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： NC系統(tǒng)系統(tǒng)微機(jī)位、微機(jī)位、速度控制速度控制(D/A輸出輸出)模擬電模擬電流控制流控制與功放與功放整形整形.倍頻倍頻.辨向辨向A、BZ工作臺(tái)工作臺(tái)PG電電壓壓特點(diǎn) 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。 其余與半軟件型系統(tǒng)相同。 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(huì)使電流指令產(chǎn)生微小的變化，一般這種

46、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(huì)對(duì)位置控制精度產(chǎn)生不良影響。 由于電流環(huán)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)還是固定的，所以還不能通過微機(jī)改變控制策略，以獲得較理想的控制效果。 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)全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)u 一種全數(shù)字、采用脈寬調(diào)制控制的位置伺服系統(tǒng)如下圖所示。 NC裝置裝置單片微單片微機(jī)位置機(jī)位置速度電速度電流控制流控制(PWM輸出輸出)晶體管晶體管放大器放大器電流檢電流檢測(cè)測(cè)整 形 、 倍整 形 、 倍頻、辨向頻、辨向A.B工作臺(tái)工

47、作臺(tái)PG電電壓壓特點(diǎn)：特點(diǎn)： 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(hào)驅(qū)動(dòng)功率晶體管放大器，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，完成位置控制任務(wù)。 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、現(xiàn)代的、智能的等新型的控制方法都可以衩方便地引進(jìn)來，第五節(jié)第五節(jié) 伺服系統(tǒng)性能分析伺服系統(tǒng)性能分析一. . 控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)及傳遞函數(shù)控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)及傳遞函數(shù)G1(S)G2(S)H(S)R(S)B(S)E(S)N(S)M(S)C(S)+-+R(S)輸入信號(hào)C(S)輸出信號(hào)E(S)偏差信號(hào)M(S)控制量 B(S)反饋信號(hào)N(S)噪聲信號(hào)G1(S)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)G2

48、(S)被控對(duì)象傳遞函數(shù)H(S)反饋系統(tǒng)傳遞函數(shù)q 開環(huán)傳遞函數(shù)：反饋與偏差之比q 閉環(huán)傳遞函數(shù)：輸入與輸出之比q 干擾的閉環(huán)傳遞函數(shù)：輸出與噪聲之比q 系統(tǒng)誤差的函數(shù)：偏差與輸入之比SHSGSGSESBSG21KSG1SGSGSHSGSG1SGSGSRSCSGK212121BSG1SGSHSGSG1SGSNSCSGK2212NSG11SHSGSG11SRSESGK21N一. 控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)及傳遞函數(shù) 閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)：位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)位置檢測(cè)單元位置控制單元速度控制單元+-電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令UgUpUmDXD速度檢測(cè)裝置mXAXCXDD1. 位置控制單

49、元的數(shù)學(xué)模型 位置控制單元是以XC為輸入以 UP為輸出的一個(gè)控制環(huán)節(jié)，位置調(diào)節(jié)器一般采用比例調(diào)節(jié)，放大系數(shù)為KN，則有： 取拉氏變換得： 結(jié)構(gòu)框圖：0fPCNACNNPXKXKXXKDKU SXKSXKSU0fPCNPKNKfP+X0XAXCUp2. 速度控制單元的數(shù)學(xué)模型 速度控制單元是以指令電壓UP 為輸入，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓U為輸出的控制環(huán)節(jié)，速度調(diào)節(jié)器通常采用PI調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)放大是比例環(huán)節(jié)，若忽略非線性和滯后特性的影響，可視它們?yōu)楸壤h(huán)節(jié)，則傳遞函數(shù)為KA ，速度反饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為KV ，則有： 取拉氏變換得： 結(jié)構(gòu)框圖：mVPAGPAKUKUUKU sSKSUKUmVPAKASKV+UG

50、UPUmU3. 直流伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 直流伺服電機(jī)是以驅(qū)動(dòng)電壓U為輸入，電機(jī)的角位移m為輸出的變換環(huán)節(jié)，其數(shù)字模型是根據(jù)電機(jī)電樞電勢(shì)平和電機(jī)轉(zhuǎn)矩衡方程導(dǎo)出的：LRmmmmmMkk1kTU式中： Tm=RaJ a/ KeKT 電機(jī)的機(jī)械時(shí)間常數(shù) Km=1 / Ke 電機(jī)的增益系數(shù) KR=Ra / KT 2FLJMmLL SF2LSSJSM2mLL拉氏變換得：SF2LSSJKSUS11STKMS11STKKSUS11STKSm2LRmmLmRmmmm結(jié)構(gòu)框圖：1STkmmS12LSJ2LRK SFm SUm+ SML 由此可知：電機(jī)輸出的角位移由兩部分組成，一是無負(fù)載時(shí)由控制U(S)的激勵(lì)而產(chǎn)生

51、的輸出，另一部分是由負(fù)載的擾動(dòng)產(chǎn)生的輸出。而且經(jīng)適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化后，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。4. 機(jī)械傳動(dòng)與執(zhí)行單元的數(shù)學(xué)模型 機(jī)械傳動(dòng)與執(zhí)行單元的輸入為電機(jī)的角位移m，輸出為工作臺(tái)的線位移X0，其機(jī)械系統(tǒng)力平衡方程為：0mD0r0X2LKFXCXmCrCDFFF SFKSCmS1SKSCmSK2LSXDr2mr20拉氏變換： 結(jié)構(gòu)框圖：2LK SX0m SXSCmS1r2 SFD+ SF由此可知，機(jī)械系統(tǒng)可視為一個(gè)二階振動(dòng)環(huán)節(jié)由此可知，機(jī)械系統(tǒng)可視為一個(gè)二階振動(dòng)環(huán)節(jié)。5. 整個(gè)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型由圖可知：X0 是對(duì)XC 和FD 兩個(gè)激勵(lì)的響應(yīng)，根據(jù)疊加原理，可先分

52、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。KNKfP+XAXCKASKV+UGmU1STkmmS12LSJ2LRK SF SUm+ SML2LK SX0m SXSCmS1r2 SFD+ SFUp2Lq 當(dāng)FD=0時(shí)，僅有XC 激勵(lì)的傳遞系數(shù) heSdScSbSaShXXSGC23450閉環(huán) hSeSdcSbSaShXXSGC23450半閉環(huán))158,pheeddcba均與書上一樣（式中：q 當(dāng)XC , FD同時(shí)激勵(lì)時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng) 1120SGKKKKKKSCmSSFSXSGSXANRPrDC閉環(huán) 1120SGKKKKKKSCmSSFSXSGSXANRPrDC半閉環(huán)1. 系統(tǒng)增益 KS (開環(huán)增

53、益，速度增益) SDFKS1定義： KS 是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要性能參數(shù)，為了說明其物理意義，可對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行一些簡(jiǎn)化： 假設(shè)上述各環(huán)節(jié)均是理想的，即各環(huán)節(jié)均是無慣量，無阻尼，剛度為無窮大，且無速度環(huán)，則： 系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)則：時(shí)，當(dāng)令:11112220SSSfPSMANfPMANMANCKTTSKSKSGKKLKKKKLKKKSLKKKSXSXSGKNKAKfPKMS12L+-DUPUmX0mq KS對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的輸入通常是斜坡激勵(lì)： TtSTttKTtCCCFeKeTFSXFTSSXSeFeFSXSFTSSSXSFTSSXSGSXSFSXFttXS002002021111

54、1111FT（1/KS）t0XKSFT（1/KS）t0Xq 討論 KS 與輸出速度 的關(guān)系 當(dāng)KS 時(shí)， 到達(dá) F 所需的時(shí)間越短，系統(tǒng)的響應(yīng)加快，靈敏度增高。 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(duì)系統(tǒng)的沖擊也大，尤其對(duì)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)。 tX0 tX0 tX0 tX0n KS 與跟隨誤差D 的關(guān)系。 SSStCCKFFTTSSFSFSLimSDSLimSDLimTSSFSFSXSXSDtXtXtD111122002200由終值定理得： KS D 即：有利于提高系

55、統(tǒng)的跟隨精度。結(jié)論：結(jié)論： KS的選擇，要綜合考慮，折衷選取，才能獲得優(yōu)良的綜合的選擇，要綜合考慮，折衷選取，才能獲得優(yōu)良的綜合 性能。性能。q KS的初選方法 在工程調(diào)試中，KS 可按下列方式初選： Mm、ML：分別是電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩； GDm2、GDL2：分別是電機(jī)轉(zhuǎn)子和負(fù)載等效飛輪慣量LmmLmmSMMnGDGDTTK3751,30min22q 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 / 2：機(jī)械系統(tǒng)增益 其中： KA 、 Km 、 L / 2 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 KN 是作為可調(diào)

56、參數(shù)，允許用戶根據(jù)具體情況選定，以滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速度性的要求。2LKKKKmANS2. 定位精度 定位精度的檢查通常是在空載的情況進(jìn)行的，即無負(fù)載力（Fc =0）。只有摩擦力，而且系統(tǒng)接受的是階躍位置指令，即： SASXSTLFSFSFCccrcrD2 1120SGKKLKKKScmSSFSXSGSXSXSXSEANRrDCCCq 閉環(huán)系統(tǒng)的定位誤差為： 122211220200SGLimFKKLKTLFKKLKSGKKLKKKScmSSTLFSASGSASLimSSELimtELimScrANRccrANRANRrccrSSt由終值定理得：q 半閉環(huán)系統(tǒng)的定位誤差 1122121220

57、200SGLimFKKKLKTLFKKKLKSGKKLKKKScmSSTLFSASGSASLimSESLimtELimScrANRccrANRANRrccrSStq 討論 由 可知，為減小定位誤差可采用下列措施：減小傳動(dòng)間的摩擦力Fcr，如采用滾動(dòng)傳動(dòng)取代滑動(dòng)。增大KN、KA ，其實(shí)質(zhì)增大KS (在系統(tǒng)穩(wěn)定的范圍內(nèi))。減小KR （=Ra / KT），即選擇 KT 在的伺服電機(jī)。在半閉環(huán)系統(tǒng)中，要盡可能增大傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度K，這是因?yàn)楫?dāng)K較小時(shí)，將產(chǎn)生較大的彈性變形，從而加大定位誤差。 tEtE和第六節(jié) 伺服系統(tǒng)的特性對(duì)加工精度的影響一、跟隨誤差D D 的含義及特性n定義：指令位置D0i 與實(shí)際位

58、置 Dai 之差稱為跟隨誤差D。n跟隨誤差D 是由進(jìn)給伺服系統(tǒng)各環(huán)節(jié)信息傳遞延遲效應(yīng)引起的。n實(shí)際位置滯后指令位置。n當(dāng)執(zhí)行部件進(jìn)入勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)D為常數(shù)。當(dāng)它減速并停止時(shí)，D逐漸減少到零。n當(dāng)位置環(huán)為P調(diào)節(jié)時(shí)，D與F、KS 的關(guān)系為： D = F / KS D0titpptDttDAD0DADFAF0FFtXYDYDXAA紅色軌跡：則理想的軌跡運(yùn)動(dòng)方程XFFYXY1. D 對(duì)直線輪廓加工精度的影響加工直線時(shí)兩軸的輸入指令為： tFtYtFtXYXXYDYDXAA由于存在跟隨誤差DX 、 DY在某時(shí)刻指令位置在A點(diǎn)，實(shí)際位置在A點(diǎn)，則有： SYYYSXXXYYXXKFDKFDDtFtYDtFtX蘭

59、色軌跡：則實(shí)際的軌跡運(yùn)動(dòng)方程XYXXYXYFDFDFXFFY輪廓誤差的幾何求法：XYDYDXAA2sin2coscosSSSSYSXSYSXYXXYYXXYKKKFKFKKKFFFDFDFDDKS：平均系統(tǒng)增益； KS ：兩軸系統(tǒng)增益差； KS / KS ：系統(tǒng)增益失配量當(dāng) KSX = KSY 時(shí)， KS = 0，=0；這說明當(dāng)兩軸系統(tǒng)增益相等時(shí)，跟隨誤差DX 、 DY對(duì)輪廓精度無影響。2sin2SSSKKKFXYDyDx=0AA2sin2SSSKKKFXYDYDXAA2sin2SSSKKKFXYDYDXAA 在同等情況下：輪廓誤差與KS 成正比，與KS 的平方成反比，與進(jìn)給速度成 F 正比。

60、當(dāng)加工45直線時(shí)，輪廓誤差最大。當(dāng)加工0或90直線時(shí)，輪廓誤差與增益無關(guān)。2sin2SSSKKKF2. D 對(duì)圓弧輪廓加工精度的影響q R的求取RR+RDYDXPPAABBOFFYFX222222222222222SSSSYSXSYYSXXYXRKFRKFPPKKKKFKFDDPPRPPRRRPPRRRPPRRR得：且又由右圖可知：q 討論當(dāng) KSX = KSY ，且進(jìn)給速度 F 為恒速時(shí)， R 是常數(shù)。只產(chǎn)生尺寸誤差，不產(chǎn)生形狀誤差。當(dāng)從圓上某一點(diǎn)開始加工整圓時(shí)，則實(shí)際軌跡如右圖所示，為什么？222SRKFR222SRKFR 小結(jié)： 在數(shù)控系統(tǒng)中，各軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)的增益均稍有差別，在進(jìn)行輪廓