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数控技术 第四部分 进给伺服系统 第四章 进给伺服系统 第一节 概述 第二节 进给伺服系统的位置检测装置 第三节 进给伺服驱动系统 第四节 典型进给伺服系统(位置控制) 第五节 伺服系统性能分析 第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响 第四章 进给伺服系统 内容提要 本章将详细讨论进给伺服系统的软件硬件结构；进给伺服系统基本功能的原理及实现方法。 第四章 进给伺服系统 进给伺服系统是数控系统主要的子系统。如果说CNC装置是数控系统的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机构”。它忠实地执行由CNC装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。 第一节 概 述 第一节 概述 . 进给伺服系统的定义及组成 1、定义： 进给伺服系统(Feed Servo System)——以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。 2、组成： 进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置控 制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与反 馈单元；机械执行部件。 二、NC机床对数控进给伺服系统的要求 调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内) 调速范围： 一般要求： 稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速时的平稳性显得特别重要。 第一节 概述 输出位置精度要高 静态：定位精度和重复定位精度要高，即定位误差和重复定位误差要小。(尺寸精度) 动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误差表示。 (轮廓精度) 灵敏度要高，有足够高的分辩率。 第一节 概述 负载特性要硬 在系统负载范围内， 当负载变化时，输出速度应基本不变。即△F尽可能小； 当负载突变时，要求速度的恢复时间短且无振荡。即△t尽可能短； 应有足够的过载能力。 这是要求伺服系统有良好的静态与动态刚度。 第一节 概述 响应速度快且无超调 这是对伺服系统动态性能的要求，即在无超调的前提下，执行部件的运动速度的建立时间 tp 应尽可能短。 通常要求从 0→Fmax（Fmax→0），其时间应小于200ms，且不能有超调，否则对机械部件不利，有害于加工质量。 第一节 概述 能可逆运行和频繁灵活启停。 系统的可靠性高，维护使用方便，成本低。 综上所述： 对伺服系统的要求包括静态和动态特性两方面； 对高精度的数控机床，对其动态性能的要求更严。 第二节 进给伺服系统的位置检测装置 第二节 进给伺服系统的位置检测装置 、概 述 组成：位置测量装置是由检测元件（传感器）和信号处理装置组成的。 作用：实时测量执行部件的位移和速度信号，并变换成位置控制单元所要求的信号形式，将运动部件现实位置反馈到位置控制单元，以实施闭环控制。它是闭环、半闭环进给伺服系统的重要组成部分。 闭环数控机床的加工精度在很大程度上是由位置检测装置的精度决定的，在设计数控机床进给伺服系统，尤其是高精度进给伺服系统时，必须精心选择位置检测装置。 第二节 进给伺服系统的位置检测装置 进给伺服系统对位置测量装置的要求 高可靠性和高抗干扰性： 受温度、湿度的影响小，工作可靠，精度保持性好，抗干扰能力强； 能满足精度和速度的要求： 位置检测装置分辨率应高于数控机床的分辨率（一个数量级）； 位置检测装置最高允许的检测速度应数控机床的最高运行速度。 使用维护方便，适应机床工作环境； 成本低。 . 位置检测装置的分类 按输出信号的形式分类：数字式和模拟式 按测量基点的类型分类：增量式和绝对式 按位置检测元件的运动形式分类：回转型和直线型 常用位置检测装置分类表 . 感应同步器 感应同步器的结构及分类 结构 第二节 进给伺服系统的位置检测装置 分类 感应同步器的工作原理. 感应同步器是利用励磁绕组与感应绕组间发生相对位移时，由于电磁耦合的变化，感应绕组中的感应电压随位移的变化而变化，借以进行位移量的检测。感应同步器滑尺上的绕组是励磁绕组，定尺上的绕组是感应绕组。 感应同步器的工作原理 第二节 进给伺服系统的位置检测装置 感应同步器的信号处理原理 滑尺与定尺 相对位移量 x 的求取： ∵ 2τ: 2π= x : θ1 ∴ x = τθ1 ／π 结论：相对位移量 x 与 相位角θ1 呈线性关系，只要能测出相位角θ1 ，就可求得位移量 x 。 感应同步器的特点及使用注意事项 特点 精度高：平均自补偿特性； 对环境的适应能力强