數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研討

數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

第五章數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

5.1概述5.2位置控制5.3主軸定向控制5.4伺服系統(tǒng)性能及參數(shù)5.5全數(shù)字式伺服系統(tǒng)5.6經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)5.7標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)5.8典型FANUC數(shù)控系統(tǒng)介紹數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5.1概述伺服(Servo)，本意為“服從”的含義。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)（ServoSystem）通常是指進(jìn)給伺服系統(tǒng)，它是數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件間的聯(lián)接環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，包含機(jī)械傳動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)、自動(dòng)控制方面的內(nèi)容，涉及強(qiáng)電與弱電控制。進(jìn)給伺服系統(tǒng)是以機(jī)床移動(dòng)部件位置為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)，它根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)運(yùn)算生成的位置指令，精確地變換為機(jī)床移動(dòng)部件的位移，直接反映了機(jī)床坐標(biāo)軸跟蹤運(yùn)動(dòng)指令和實(shí)際定位的性能。數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5.1.1伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)完成機(jī)床移動(dòng)部件（如工作臺(tái)；主軸或刀具進(jìn)給等）的位置和速度控制。它接收計(jì)算機(jī)的插補(bǔ)命令，將插補(bǔ)脈沖轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移。伺服系統(tǒng)的性能直接影響數(shù)控機(jī)床的精度和工作臺(tái)的速度等技術(shù)指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（1）高精度由于數(shù)控機(jī)床的動(dòng)作是由伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的，為了保證移動(dòng)部件的定位精度，對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)要求定位準(zhǔn)確。一般要求定位精度達(dá)到0.01～0.001mm；高檔設(shè)備的定位精度要求達(dá)到0.1μm以上。速度控制要求在負(fù)載變化時(shí)有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力，以保證速度恒定。這樣才能在輪廓加工中保證有較好的加工精度。5.1.2數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的要求

數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（2）可逆運(yùn)行在加工過程中，機(jī)床工作臺(tái)根據(jù)加工軌跡的要求，隨時(shí)都可能實(shí)現(xiàn)正向或反向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要求在方向變化時(shí)，不應(yīng)有反向間隙和運(yùn)動(dòng)的損失。從能量角度看，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)能量的可逆轉(zhuǎn)換，即在加工運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收能量變?yōu)闄C(jī)械能；在制動(dòng)時(shí)應(yīng)把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械慣性能量變?yōu)殡娔芑仞伣o電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)。數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（3）響應(yīng)快速為了提高生產(chǎn)率，保證加工精度要求伺服系統(tǒng)有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。這就對(duì)伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能提出了兩方面的要求：一方面，在伺服系統(tǒng)處于頻繁地起動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速等動(dòng)態(tài)過程中，為了提高生產(chǎn)效率和保證加工質(zhì)量，要求加、減速度足夠大，以縮短過渡過程時(shí)間，一般電動(dòng)機(jī)速度由零到最大，或從最大減少到零，時(shí)間應(yīng)控制在200毫秒以下，甚至少于幾十毫秒，且速度變化不應(yīng)有超調(diào)；另一方面，當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，過渡過程恢復(fù)時(shí)間要短且無振蕩，這樣才能達(dá)到光滑的加工表面。數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（4）調(diào)速范圍寬目前數(shù)控機(jī)床一般要求進(jìn)給伺服系統(tǒng)的調(diào)速范圍是0～30m/min，有的已達(dá)到240m/min。除去滾珠絲杠和降速齒輪的降速作用。伺服電動(dòng)機(jī)要有更寬的調(diào)速范圍。對(duì)于主軸電動(dòng)機(jī)，因使用無級(jí)調(diào)速，要求有（1:100）～（1:1000）范圍內(nèi)的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速以及1:10以上的恒功率調(diào)速。（5）低速大轉(zhuǎn)矩機(jī)床在低速切削時(shí)，切深和進(jìn)給都較大，要求主軸電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩較大?，F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床，通常是伺服電動(dòng)機(jī)與絲杠直聯(lián)，沒有降速齒輪，這就要求進(jìn)給電動(dòng)機(jī)能輸出較大的轉(zhuǎn)矩。對(duì)于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要是速度和位置控制。數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（6）較強(qiáng)的過載能力由于電動(dòng)機(jī)加減速時(shí)要求有很快的響應(yīng)速度，而使電動(dòng)機(jī)可能在過載的條件下工作，這就要求電動(dòng)機(jī)有較強(qiáng)的抗過載能力。通常要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6倍而不損壞。

（7）慣性匹配移動(dòng)部件加速和降速時(shí)都有較大的慣量，由于要求系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能好，因而電動(dòng)機(jī)的慣量要與移動(dòng)部件的慣量匹配。通常要求電動(dòng)機(jī)的慣量不小于移動(dòng)部件慣量。數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5.2位置控制

位置控制是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是保證進(jìn)給位置精度的重要環(huán)節(jié)。位置控制按其結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)和閉環(huán)控制。開環(huán)伺服系統(tǒng)位置控制比較簡(jiǎn)單，根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的需要由CNC裝置發(fā)送所需要的脈沖指令便實(shí)現(xiàn)了位置控制。對(duì)閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，位置控制回路由位置控制、速度控制和位置檢測(cè)三部分組成，如圖5-1所示。

數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)5.2.1位位置比較較實(shí)現(xiàn)的的方式位置控制制的作用用是將CNC裝置插補(bǔ)補(bǔ)出的瞬瞬時(shí)位置置指令值值PC和檢測(cè)出出的位置置Pf在位置比比較器中中進(jìn)行比比較，產(chǎn)產(chǎn)生位置置偏差ΔP，在把ΔP轉(zhuǎn)為瞬時(shí)時(shí)速度指指令電壓壓UP。輸入位置置比較器器中的位位置指令令有兩類類方式———脈沖沖列和數(shù)數(shù)值指令令。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)一、脈沖沖比較伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)在進(jìn)給伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)中，脈脈沖比較較伺服系系統(tǒng)應(yīng)用用比較普普遍。這這是因?yàn)闉樵撓到y(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)較較為簡(jiǎn)單單，易于于實(shí)現(xiàn)數(shù)數(shù)字化的的閉環(huán)位位置控制制。脈沖沖比較伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)的檢測(cè)測(cè)元件可可以是光光電脈沖沖編碼器器或光柵柵。但普普遍采用用光電編編碼器作作為位置置檢測(cè)元元件，以以半閉環(huán)環(huán)形式構(gòu)構(gòu)成伺服服系統(tǒng)。。脈沖比較較伺服系系統(tǒng)是將將位置指指令脈沖沖與檢測(cè)測(cè)元件反反饋脈沖沖在比較較器進(jìn)行行比較，，得到位位置偏差差脈沖信信號(hào)。伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)根據(jù)這這一偏差差信號(hào)去去驅(qū)動(dòng)電電動(dòng)機(jī)，，原理框框圖如圖圖5-2所示。。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)1.脈脈沖比較較伺服系系統(tǒng)組成成圖5-2是以光光電編碼碼器為位位置檢測(cè)測(cè)元件的的脈沖比比較伺服服系統(tǒng)。。它主要要由下列列部分組組成：數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)(1)由由計(jì)算算機(jī)數(shù)控控制裝置置提供指指令的脈脈沖。(2)反反映機(jī)機(jī)床工作作臺(tái)實(shí)際際位置的的位置檢檢測(cè)器。。(3)完完成指指令信號(hào)號(hào)與反饋饋信號(hào)相相比較的的比較器器。(4)將將比較較器輸出出數(shù)字信信號(hào)轉(zhuǎn)變變成伺服服電動(dòng)機(jī)機(jī)模擬控控制信號(hào)號(hào)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換換器。(5)執(zhí)執(zhí)行元元件（伺伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)）。。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)2.脈沖沖比較伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)的工作作原理當(dāng)數(shù)控系系統(tǒng)要求求工作臺(tái)臺(tái)向一個(gè)個(gè)方向進(jìn)進(jìn)給時(shí)，，經(jīng)插補(bǔ)補(bǔ)運(yùn)算得得到一系系列進(jìn)給給脈沖作作為指令令脈沖，，其數(shù)量量代表了了工作臺(tái)臺(tái)的指令令進(jìn)給量量，頻率率代表了了工作臺(tái)臺(tái)的進(jìn)給給速度，，方向代代表了工工作臺(tái)的的進(jìn)給方方向。以以增量式式光電編編碼器為為例，當(dāng)當(dāng)光電編編碼器與與伺服電電動(dòng)機(jī)及及滾珠絲絲杠直聯(lián)聯(lián)時(shí)，隨隨著伺服服電動(dòng)機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，產(chǎn)生生序列脈脈沖輸出出，脈沖沖的頻率率將隨著著轉(zhuǎn)速的的快慢而而升降。?，F(xiàn)設(shè)工工作臺(tái)處處于靜止止?fàn)顟B(tài)。。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)（1）指指令脈沖沖PC=0，這時(shí)反饋饋脈沖Pf=0，則Pe=0，則伺服電電動(dòng)機(jī)的的速度給給定為零零，工作作臺(tái)繼續(xù)續(xù)保持靜靜止不動(dòng)動(dòng)。（2）現(xiàn)現(xiàn)有正向向指令PC+=2，可逆計(jì)數(shù)數(shù)器加2，在工工作臺(tái)尚尚未移動(dòng)動(dòng)之前，，反饋脈脈沖Pf+=0，可逆計(jì)數(shù)數(shù)器輸出出Pe=Pc+－Pf+=2－0=2，，經(jīng)轉(zhuǎn)換，，速度指指令為正正，伺服服電動(dòng)機(jī)機(jī)正轉(zhuǎn)，，工作臺(tái)臺(tái)正向進(jìn)進(jìn)給。（3）工工作臺(tái)正正向運(yùn)動(dòng)動(dòng)，即有有反饋脈脈沖Pf+產(chǎn)生，當(dāng)當(dāng)Pf+＝１時(shí)，可逆逆計(jì)數(shù)器器減１，，此時(shí)Pe=Pc+－Pf+=2－1＞0，，伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)仍正正轉(zhuǎn)，工工作臺(tái)繼繼續(xù)正向向進(jìn)給。。（4）當(dāng)當(dāng)Pf+=2時(shí)，Pe=Pc+－Pf+=2－2=0，，則速度指指令為零零，伺服服電動(dòng)機(jī)機(jī)停轉(zhuǎn)，，工作臺(tái)臺(tái)停止在在位置指指令所要要求的位位置。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)當(dāng)指指令令脈脈沖沖為為反反向向PC-時(shí)，，控控制制過過程程與與正正向向時(shí)時(shí)相相同同，，只只是是Pe＜0，，工作作臺(tái)臺(tái)反反向向進(jìn)進(jìn)給給。。脈沖沖分分離離電電路路的的作作用用是是：：在在加加、、減減脈脈沖沖先先后后分分別別到到來來時(shí)時(shí)，，各各自自按按預(yù)預(yù)定定的的要要求求經(jīng)經(jīng)加加法法計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)端端或或減減法法計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)端端進(jìn)進(jìn)入入可可逆逆計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器。。若若加加、、減減脈脈沖沖同同時(shí)時(shí)到到來來時(shí)時(shí)，，則則由由該該電電路路保保證證先先作作加加法法計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)，，然然后后再再作作減減法法計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)，，這這樣樣可可保保證證兩兩路路計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)脈脈沖沖均均不不會(huì)會(huì)丟丟失失。。當(dāng)采采用用絕絕對(duì)對(duì)式式編編碼碼器器時(shí)時(shí)，，通通常常情情況況下下，，先先將將位位置置檢檢測(cè)測(cè)的的代代碼碼反反饋饋信信號(hào)號(hào)經(jīng)經(jīng)數(shù)數(shù)碼碼－－數(shù)數(shù)字字轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換，，變變成成數(shù)數(shù)字字脈脈沖沖信信號(hào)號(hào)，，再再進(jìn)進(jìn)行行脈脈沖沖比比較較。。數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)3.脈脈沖沖比比較較器器(1)脈脈沖沖比比較較器器概概述述脈沖沖比比較較伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)是是將將PC的脈脈沖沖符符號(hào)號(hào)與與Pf的脈脈沖沖符符號(hào)號(hào)相相比比較較，，得得到到脈脈沖沖偏偏差差信信號(hào)號(hào)Pe。比較較器器為為由由加加減減可可逆逆計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器組組成成的的數(shù)數(shù)字字脈脈沖沖比比較較器器，，其其組組成成框框圖圖如如圖圖5-3所所示示。。數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)PC+、PC-和Pf+、Pf-的加加、、減減定定義義見見表表5-1。。位置指令含義運(yùn)算位置反饋含義可逆計(jì)數(shù)器運(yùn)算PC+正向運(yùn)動(dòng)指令+Pf+正向位置反饋－PC-反向運(yùn)動(dòng)指令－Pf-反向位置反饋＋表5-1PC、Pf的定定義義數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)在脈脈沖沖比比較較伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，只只有有實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)指指令令脈脈沖沖PC和反反饋饋脈脈沖沖Pf的比比較較后后，，才才能能得得出出位位置置的的偏偏差差值值△△Pi，所以以系系統(tǒng)統(tǒng)需需要要脈脈沖沖比比較較器器。。圖圖5-4為為一一脈脈沖沖比比較較器器，，其其工工作作原原理理是是、、4、5、8、9為或或非非門門；；2、3、6、7為觸觸發(fā)發(fā)器器；；12為8位位移移位位寄寄存存器器；；10、11為單單穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)觸觸發(fā)發(fā)器器；；13為可可逆逆計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器。。當(dāng)當(dāng)PC與Pf不同同時(shí)時(shí)輸輸出出時(shí)時(shí)，，在在和和5中同同一一時(shí)時(shí)刻刻只只有有一一路路有有脈脈沖沖輸輸出出，，9輸出出始始終終是是低低電電平平。。如如此此時(shí)時(shí)工工作作臺(tái)臺(tái)要要做做正正向向進(jìn)進(jìn)給給，，正正向向指指令令脈脈沖沖Pc+出現(xiàn)現(xiàn)，，該該脈脈沖沖經(jīng)經(jīng)、、2、3、4輸出出，，使使可可逆逆計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器13做加加法法計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)。。數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)可逆逆計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器的的內(nèi)內(nèi)容容由由0變變?yōu)闉檎龜?shù)數(shù)，，其其輸輸出出經(jīng)經(jīng)/轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換和和放放大大后后，，使使伺伺服服電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)帶帶動(dòng)動(dòng)工工作作臺(tái)臺(tái)正正向向移移動(dòng)動(dòng)。。工工作作臺(tái)臺(tái)移移動(dòng)動(dòng)后后，，位位置置檢檢測(cè)測(cè)元元件件測(cè)測(cè)得得代代表表工工作作臺(tái)臺(tái)位位置置的的正正向向反反脈脈沖沖Pf+，該脈沖沖經(jīng)5、6、7、8輸出，，使可可逆計(jì)計(jì)數(shù)器器13做減法法計(jì)數(shù)數(shù)。此此時(shí)，，可逆逆計(jì)數(shù)數(shù)器的的內(nèi)容容就是是Pc+和Pf+的偏差差值Pe。當(dāng)可逆逆計(jì)數(shù)數(shù)器的的內(nèi)容容變?yōu)闉?時(shí)時(shí)，說說明偏偏差值值Pe=0，，即工作作臺(tái)的的實(shí)際際位置置等于于指令令要求求的位位移，，進(jìn)給給過程程結(jié)束束。反反向進(jìn)進(jìn)給時(shí)時(shí)，反反向指指令脈脈沖PC-使可逆逆計(jì)數(shù)數(shù)器做做減法法計(jì)數(shù)數(shù)，反反向反反饋脈脈沖Pf-使可逆逆計(jì)數(shù)數(shù)器做做加法法計(jì)數(shù)數(shù)，其其他過過程和和正向向進(jìn)給給相同同。數(shù)控機(jī)機(jī)床的的伺服服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)但也有有可能能出現(xiàn)現(xiàn)指令令脈沖沖和反反饋脈脈沖同同時(shí)輸輸入的的情況況。如如出現(xiàn)現(xiàn)這種種情況況，為為防止止可逆逆計(jì)數(shù)數(shù)器內(nèi)內(nèi)部操操作因因脈沖沖的““競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)”而而產(chǎn)生生誤操操作，，影響響脈沖沖比較較的可可靠性性，在在指令令脈沖沖和反反饋脈脈沖進(jìn)進(jìn)入可可逆計(jì)計(jì)數(shù)器器之前前，要要進(jìn)行行脈沖沖分離離。如如脈沖沖比較較器輸輸入端端同時(shí)時(shí)出現(xiàn)現(xiàn)指令令脈沖沖和反反饋脈脈沖，，則、、5的輸出出同時(shí)時(shí)為0，使使9輸出為為1，，單穩(wěn)穩(wěn)態(tài)觸觸發(fā)器器10、11有脈沖沖輸出出。10輸出的的負(fù)脈脈沖同同時(shí)封封鎖3和7，使指指令脈脈沖和和反饋饋脈沖沖不能能通過過3和7而進(jìn)入入可逆逆計(jì)數(shù)數(shù)器。。數(shù)控機(jī)機(jī)床的的伺服服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)11的正脈脈沖輸輸出分分成兩兩路，，先經(jīng)經(jīng)4輸出到到可逆逆計(jì)數(shù)數(shù)器做做加法法計(jì)數(shù)數(shù)，再再經(jīng)12延時(shí)四四個(gè)時(shí)時(shí)針周周期（（由時(shí)時(shí)鐘脈脈沖PC產(chǎn)生））通過過8輸出到到可逆逆計(jì)數(shù)數(shù)器做做減法法計(jì)數(shù)數(shù)。由由于脈脈沖比比較器器具有有脈沖沖分離離功能能，所所以在在指令令脈沖沖和反反饋脈脈沖不不同時(shí)時(shí)出現(xiàn)現(xiàn)時(shí)，，脈沖沖比較較器進(jìn)進(jìn)行正正常的的脈沖沖信號(hào)號(hào)比較較。即即使指指令脈脈沖和和反饋饋脈沖沖同時(shí)時(shí)出現(xiàn)現(xiàn)，也也由硬硬件邏邏輯電電路保保證，，先做做加法法計(jì)數(shù)數(shù)，后后做減減法計(jì)計(jì)數(shù)，，保證證了兩兩路的的脈沖沖不會(huì)會(huì)丟失失。數(shù)控機(jī)機(jī)床的的伺服服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)5.1.2相相位比比較伺伺服系系統(tǒng)一、相相位比比較伺伺服系系統(tǒng)組組成相位比比較伺伺服系系統(tǒng)的的檢測(cè)測(cè)元件件可以以是旋旋轉(zhuǎn)變變壓器器、感感應(yīng)同同步器器或磁磁柵等等。其其特點(diǎn)點(diǎn)是將將位置置指令令脈沖沖和反反饋脈脈沖都都變成成某個(gè)個(gè)載波波脈沖沖的相相位，，在鑒鑒相器器中進(jìn)進(jìn)行相相位比比較，，得到到實(shí)際際相位位與給給定位位置相相位的的相位位差Δ。。原理框框圖如如圖5-5所示示。它它主要要由以以下部部分組組成。。數(shù)控機(jī)機(jī)床的的伺服服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控機(jī)機(jī)床的的伺服服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)（1））能輸輸出一一系列列具有有一定定頻率率的脈脈沖信信號(hào)，，為伺伺服系系統(tǒng)提提供一一個(gè)相相位比比較基基準(zhǔn)的的基準(zhǔn)準(zhǔn)信號(hào)號(hào)發(fā)生生器。。（2））將來來自計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)數(shù)控控裝置置的進(jìn)進(jìn)給脈脈沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉橄辔晃蛔兓盘?hào)號(hào)的脈脈沖調(diào)調(diào)相器器。（3））檢測(cè)測(cè)工作作臺(tái)位位移的的位置置檢測(cè)測(cè)元件件（感感應(yīng)同同步器器）。。（4））將控控制信信號(hào)與與反饋饋信號(hào)號(hào)進(jìn)行行比較較，輸輸出與與相位位差成成正比比電壓壓信號(hào)號(hào)的鑒鑒相器器。（5））將鑒鑒相器器輸出出的電電壓信信號(hào)進(jìn)進(jìn)行功功率和和電壓壓放大大的伺伺服放放大器器。數(shù)控機(jī)機(jī)床的的伺服服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)（6）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)電信信號(hào)到到機(jī)械械位移移轉(zhuǎn)換換的執(zhí)執(zhí)行元元件。。根據(jù)感感應(yīng)同同步器器工作作在相相位工工作方方式時(shí)時(shí)有其中，，。。相相位比比較的的實(shí)質(zhì)質(zhì)不是是脈沖沖數(shù)量量上的的比較較，而而是脈脈沖相相位之之間的的比較較，如如超前前或滯滯后多多少。。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)相位位比較較的比比較器器為鑒鑒相器器。由于旋旋轉(zhuǎn)變變壓器器，感感應(yīng)同同步器器和磁磁柵等等檢測(cè)測(cè)信號(hào)號(hào)為電電壓模模擬信信號(hào)，，同時(shí)時(shí)這些些裝置置還有有勵(lì)磁磁信號(hào)號(hào)，故故相位位比較較首先先要解解決信信號(hào)處處理問問題，，即怎怎樣形形成指指令相相位脈脈沖和和實(shí)際際相位位脈沖沖。。（5－1）數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)二、相位比較較伺服系統(tǒng)的的工作原理脈沖—相位變變換器又稱脈脈沖調(diào)相器，，作用有兩個(gè)個(gè)：一是通過過對(duì)基準(zhǔn)脈沖沖進(jìn)行分頻，，產(chǎn)生基準(zhǔn)相相位脈沖，，由該脈沖沖形成的正、、余弦勵(lì)磁繞繞組的勵(lì)磁電電壓頻率與頻頻率相同同，感應(yīng)電壓壓ud的相位隨隨著工作臺(tái)的的移動(dòng)，相對(duì)對(duì)于基準(zhǔn)相位位有超前前或滯后；二二是通過對(duì)指指令脈沖Pc+、PC-的加、減，再再通過分頻產(chǎn)產(chǎn)生相位超前前或滯后于的的指令相相位脈沖。。數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)由于指令相位位脈沖的的相位和和實(shí)際相位脈脈沖的相相位均以基準(zhǔn)相位位脈沖的的相位為為基準(zhǔn)，因此此，和通通過鑒相器器即能獲得超超前，，還是超超前，，或兩者相等等。如(圖5-6)所示示為Pc+=2時(shí)的相位比較較波形圖。1.當(dāng)無進(jìn)給給指令時(shí)，即即Pc+=0，工作臺(tái)靜止，，指令脈沖的的相位與與基準(zhǔn)脈沖相相位同相相位，同時(shí)因因工作臺(tái)靜止止無反饋，故故實(shí)際相位也也與基準(zhǔn)準(zhǔn)脈沖相位同同相位，，經(jīng)鑒相器，則速度控制制信號(hào)為零，，伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)不轉(zhuǎn)，工作作臺(tái)仍靜止，，如圖5-6a所示。數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)2.有正向進(jìn)進(jìn)給指令，Pc+=2，在指令獲得瞬瞬時(shí)，工作臺(tái)臺(tái)仍靜止，此此時(shí)，指令脈脈沖的相位超超前基準(zhǔn)準(zhǔn)相位，，但實(shí)際位置置相位保保持不變，經(jīng)經(jīng)鑒相器，，速度控制信信號(hào)大于零，，伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)正轉(zhuǎn)，工作作臺(tái)正向移動(dòng)動(dòng)，如圖5-6所示。3.隨著工作作臺(tái)的正向移移動(dòng)，有反饋饋信號(hào)產(chǎn)生，，由此產(chǎn)生的的實(shí)際相位超超前基準(zhǔn)準(zhǔn)相位，，但仍超超前，經(jīng)經(jīng)鑒相器，速度控制信信號(hào)仍大于零零，伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，工工作臺(tái)仍正向向移動(dòng)，如圖圖5-6c所示。數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)圖5-6相相位比較波形形圖（一）數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)圖5-6相相位比較波形形圖（二）數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)4.隨著工工作臺(tái)的繼續(xù)續(xù)正向移動(dòng)，，實(shí)際相位超超前基準(zhǔn)準(zhǔn)相位的的數(shù)值增加，，當(dāng)時(shí)時(shí)，經(jīng)鑒鑒相器，，速速度控制信號(hào)號(hào)為零，伺服服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停停止在指令所所要求的位置置上，如圖5-6所示。。當(dāng)進(jìn)給為反向向指令時(shí)，相相位比較同正正向進(jìn)給類似似。所不同的的是指令脈沖沖相對(duì)于基準(zhǔn)準(zhǔn)脈沖為減脈脈沖，故指令令相位相相對(duì)于基準(zhǔn)相相位滯后后，同時(shí)，實(shí)實(shí)際相位相相對(duì)于基準(zhǔn)準(zhǔn)相位也也為滯后，經(jīng)經(jīng)鑒相器比較較后所得的速速度指令信號(hào)號(hào)為負(fù)，伺服服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，工作臺(tái)移移動(dòng)至指令位位置。數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)鑒相器的輸出出信號(hào)通常為為脈寬調(diào)制波波，需經(jīng)低通通濾波器去高高次諧波，變變換為平滑的的電壓信號(hào)，，作為速度控控制信號(hào)，同同時(shí)，鑒相器器還必須對(duì)超超前和滯后做做出判別，使使得速度控制制信號(hào)Up在正向指令為為正，在反向向指令為負(fù)。。至于一個(gè)脈沖沖相當(dāng)于多少少相位增量，，取決于脈沖沖—相位變換換器中的分頻頻系數(shù)N和脈沖當(dāng)量。。如感應(yīng)同步步器一個(gè)節(jié)距距τ=2mm（（相當(dāng)360°°電角度），，脈沖當(dāng)量δ=0.001mm/脈沖，則相位位增量為δ/τ×360°=0.001/2×360°°=0.18°/脈沖，即一個(gè)個(gè)脈沖相當(dāng)于于0.18°°的相位移，，因此需要將將一個(gè)節(jié)距分分成2000等份，即分分頻系數(shù)N=2000（0.18°×2000=360°）。在感應(yīng)同步器器中，相位角角與直線線位移X成正比，當(dāng)采采用旋轉(zhuǎn)變壓壓器時(shí)，相位位角即為為角位移本身身。數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)三、脈沖調(diào)相相器脈沖調(diào)相器是是將脈沖數(shù)量量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)應(yīng)相位的裝置置。圖5-7為脈沖調(diào)相相器的工作原原理框圖，該該系統(tǒng)分為基基準(zhǔn)分頻通道道和調(diào)相分頻頻通道兩部分分。由基準(zhǔn)脈脈沖信號(hào)發(fā)生生器產(chǎn)生的基基準(zhǔn)脈沖信號(hào)號(hào)f0分成兩路。一一路輸入基準(zhǔn)準(zhǔn)分頻通道，，通過分頻、、分相和濾波波電路得到兩兩相勵(lì)磁信號(hào)號(hào)和和，，并經(jīng)功功放后加于感感應(yīng)同步器滑滑尺的sin繞組和cos繞組作為勵(lì)磁磁，它們與基基準(zhǔn)信號(hào)有確確定的相位關(guān)關(guān)系。另一路路輸入調(diào)相分分頻通道，和和指令脈沖一一起作用，產(chǎn)產(chǎn)生指令相位位信號(hào)。。數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)脈沖調(diào)相器的的工作原理如如下：回路中中有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)數(shù)器和X計(jì)數(shù)器，兩計(jì)計(jì)數(shù)器的分頻頻數(shù)相同。在在基準(zhǔn)脈沖信信號(hào)觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器和X計(jì)數(shù)器之前，，先向X計(jì)數(shù)器輸入一一定數(shù)量的指指令脈沖PC+。當(dāng)基準(zhǔn)脈沖信信號(hào)觸發(fā)兩計(jì)計(jì)數(shù)器后，兩兩計(jì)數(shù)器輸出出的信號(hào)頻率率相同，但相相位卻不同。。由于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)計(jì)數(shù)器是N分頻，所以N個(gè)基準(zhǔn)脈沖會(huì)會(huì)使標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)數(shù)器的輸出變變化一個(gè)周期期，即360°。X計(jì)數(shù)器輸入端端同樣接收到到N個(gè)基準(zhǔn)脈沖，，但由于先前前X計(jì)數(shù)器已接收收了PC個(gè)正指令脈沖沖，實(shí)際上X計(jì)數(shù)器接收了了N+PC個(gè)脈沖，所以以它的輸出在在變化到360°后，又又變化了1=（PC/N）×360°°，即X計(jì)數(shù)器的相位位超前了標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器1，其波形如圖圖5-8所示示。數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)際工作中，，輸入指令脈脈沖是在基準(zhǔn)準(zhǔn)脈沖觸發(fā)兩兩計(jì)數(shù)器的同同時(shí)進(jìn)行的。。若指令脈沖沖為PC+，則標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器器在接收到N1＜N個(gè)基準(zhǔn)脈沖，，即輸出還沒沒有到達(dá)一個(gè)個(gè)周期時(shí)，X計(jì)數(shù)器已經(jīng)接接收了N1+PC=N個(gè)脈沖，完成成了一個(gè)周期期。結(jié)果使X計(jì)數(shù)器的相位位比較標(biāo)準(zhǔn)計(jì)計(jì)數(shù)器超前了了（1=PC+/N×360°）），如圖5-8所所示。數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)數(shù)器和X計(jì)數(shù)器實(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)量量到相位位的變換換時(shí)，必必須使基基準(zhǔn)脈沖沖在向兩兩計(jì)數(shù)器器輸入的的過程中中，能加加入一定定的指令令脈沖。。這個(gè)功功能由脈脈沖加減減器完成成，如圖圖5-10所示示。、、是由基準(zhǔn)準(zhǔn)脈沖發(fā)發(fā)生器發(fā)發(fā)出的在在相位錯(cuò)錯(cuò)開180°的的同頻率率信號(hào)，，是主主頻率，，經(jīng)與非非門Ⅰ輸輸出，作作為計(jì)數(shù)數(shù)器的基基準(zhǔn)脈沖沖。是指令脈脈沖的同同步信號(hào)號(hào)。當(dāng)沒沒有指令令脈沖時(shí)時(shí)，與非非門Ⅰ開開，A脈沖由此此通過。。當(dāng)輸入入一個(gè)PC－指令脈沖沖時(shí)，觸觸發(fā)器1的Q1變?yōu)?，，觸發(fā)器器2的Q2也變?yōu)?，由于于為為0，封封住了與與非門ⅠⅠ，所以以扣除了了一個(gè)序序列脈脈沖。當(dāng)當(dāng)輸入一一個(gè)PC+指令脈沖沖時(shí)，觸觸發(fā)器C3的Q3變?yōu)?，觸觸發(fā)器C4的Q4也變?yōu)?。。出現(xiàn)脈脈沖時(shí)，Q4和B端均為1，，與非門ⅡⅡ打開，脈脈沖進(jìn)入最最后的輸出出端。由于于、錯(cuò)錯(cuò)相180°，所以以使序列列脈沖中插插入一個(gè)序序列脈沖。。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)圖5-10脈沖加加減器（（一）數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)圖5-10脈沖加加減器（（二）數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)為了將指令令信號(hào)與反反饋信號(hào)進(jìn)進(jìn)行相位比比較，需要要應(yīng)用鑒相相器。圖5-11為為半加器鑒鑒相線路及及波形圖，，指令信號(hào)號(hào)和位置信信號(hào)分別經(jīng)經(jīng)觸發(fā)器進(jìn)進(jìn)入半半加器。半半加器輸出出的邏輯函函數(shù)為。式中為指指令信號(hào)的的二分之一一分頻，為為位置信號(hào)號(hào)的二分之之一分頻。。若、、信號(hào)相相位相同，，則或門兩兩輸入端同同時(shí)為0，，S=0。如信號(hào)號(hào)超前信信號(hào)△θ相位，信號(hào)號(hào)來到時(shí)，，信號(hào)還沒沒有出現(xiàn)。。此時(shí)，=1，=0，上上與門輸出出為1，下下與門輸出出為0，或或門輸出端端S=1。四、鑒相器器數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)信號(hào)也出現(xiàn)現(xiàn)時(shí)，=1，=1，使兩兩與門輸出出均為0，，或門輸出出端S=0。由于信信號(hào)相位超超前，=0時(shí)，仍仍有=1，使上上與門輸出出為0，下下與門輸出出為1，或或門輸出端端又有S=1，直到和都為為0，或門門又為S=0。有關(guān)信號(hào)的的波形圖見見圖5-10。從圖圖中可以看看出，S信號(hào)是一個(gè)個(gè)周期的方方波脈沖，，它的波脈脈寬度與、、兩兩信號(hào)的相相位差△成正比?？煽梢酝ㄟ^低低通濾波的的方法取出出它的直流流分量，作作為相位差差△的電平指示示?！髟酱?，S端輸出方波波的平均電電壓越大。。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)信號(hào)是超前前還是滯后后信號(hào)，可可借助于NE端來判斷。。輸出端為為NE的觸發(fā)器由由下降降沿觸發(fā)。。當(dāng)接于端端的信信號(hào)超超前于信信號(hào)時(shí)，，領(lǐng)先于于從1變?yōu)?，，觸發(fā)器器由信信號(hào)的下降降沿觸發(fā)時(shí)時(shí)，端的的信號(hào)號(hào)已為0，，所以NE端也為0，，如圖5-10b所示。當(dāng)接接于端端的信信號(hào)滯后于于信號(hào)時(shí)，，領(lǐng)先從從1變變?yōu)?，觸觸發(fā)器由由信號(hào)號(hào)的下降沿沿觸發(fā)時(shí)，，端的信信號(hào)仍仍為1，所所以NE端也為1。。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)二、幅值值比較伺服服系統(tǒng)幅值比較伺伺服系統(tǒng)是是以位置檢檢測(cè)信號(hào)的的幅值變化化來反映機(jī)機(jī)械位移的的大小，并并以此作為為位置反饋饋信號(hào)，與與指令信號(hào)號(hào)進(jìn)行比較較構(gòu)成的閉閉環(huán)控制系系統(tǒng)。該系系統(tǒng)的特點(diǎn)點(diǎn)之一是所所有的位置置檢測(cè)元件件都工作在在幅值工作作方式。幅幅值比較伺伺服系統(tǒng)常常用感應(yīng)同同步器和旋旋轉(zhuǎn)變壓器器作為位置置檢測(cè)元件件。幅值比比較伺服系系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉閉環(huán)控制的的過程與相相位比較伺伺服系統(tǒng)相相類似。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)1.幅值比比較伺服系系統(tǒng)的組成成和工作原原理(1)幅幅值比較伺伺服系統(tǒng)的的組成圖5-12是采用感感應(yīng)同步器器作為位置置檢測(cè)元件件的幅值比比較控制系系統(tǒng)。它主主要由以下下部分組成成：數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)①完成指令令脈沖與反反饋脈沖比比較的比較較器。②將比較器器輸出數(shù)字字信號(hào)轉(zhuǎn)變變成伺服電電動(dòng)機(jī)模擬擬控制信號(hào)號(hào)的數(shù)/模模轉(zhuǎn)換器。。③將模擬控控制信號(hào)進(jìn)進(jìn)行功率和和電壓放大大的伺服放放大器。④檢測(cè)工作作臺(tái)位移的的位置檢測(cè)測(cè)元件。⑤為感應(yīng)同同步器正、、余弦繞組組提供信號(hào)號(hào)的勵(lì)磁電電路。⑥將定尺的的輸出信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榉敌盘?hào)的的鑒幅器。。⑦將鑒幅器器的直流電電壓轉(zhuǎn)變成成反饋脈沖沖的電壓－－頻率變換換器。⑧實(shí)現(xiàn)電信信號(hào)到機(jī)械械位移轉(zhuǎn)換換的執(zhí)行元元件。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)(2)幅幅值比較伺伺服系統(tǒng)的的工作原理理當(dāng)采用幅值值工作方式式時(shí)，感應(yīng)應(yīng)同步器滑滑尺正弦繞繞組和分別別輸入頻率率相同、幅幅值成正交交關(guān)系的勵(lì)勵(lì)磁信號(hào)：：式中———?jiǎng)?lì)勵(lì)磁信號(hào)的的電壓幅值值；——已知的的電氣角，，系統(tǒng)中可可通過改變變角的大小小來控制滑滑尺勵(lì)磁信信號(hào)的幅值值；——正弦交交變勵(lì)磁信信號(hào)的角頻頻率。（5－2））（5－3））數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)正弦、余余弦繞組的的勵(lì)磁信號(hào)號(hào)加入后，，定尺繞組組的感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)為：：式中K——感應(yīng)系數(shù)；；——定尺繞繞組與滑尺尺繞組的相相對(duì)位移角角；E0m——定尺繞組電電動(dòng)勢(shì)幅值值。（5－4））數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)若，，則定定尺繞組電電動(dòng)勢(shì)幅值值E0m≠0。利用這個(gè)原原理，要測(cè)測(cè)量定尺與與滑尺之間間移動(dòng)的位位移角，，可改變變勵(lì)磁信號(hào)號(hào)角的的設(shè)定值，，然后，測(cè)測(cè)量E0m的大小，當(dāng)當(dāng)設(shè)定值變變化到使使E0m=0，即時(shí)時(shí)，就間間接地通過過設(shè)定值獲獲得了了定尺和滑滑尺之間位位移角的的實(shí)際值值。所以幅幅值比較伺伺服系統(tǒng)中中，若要獲獲得和和之間間的關(guān)系，，只需要檢檢測(cè)的電動(dòng)動(dòng)勢(shì)即可。。這項(xiàng)工作作由鑒幅器器來完成。。為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)閉環(huán)控制制，電動(dòng)勢(shì)勢(shì)幅值需經(jīng)經(jīng)電壓－頻頻率變換電電路，才能能變成相應(yīng)應(yīng)的數(shù)字脈脈沖。該數(shù)數(shù)字脈沖一一方面與指指令脈沖作作比較以獲獲得位置偏偏差信號(hào)，，另一方面面作為修改改勵(lì)磁信號(hào)號(hào)中的的設(shè)定輸入入，使跟跟隨的的變化。。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)幅值比較伺伺服系統(tǒng)具具體的工作作過程如下下：初始狀狀態(tài)時(shí)工作作臺(tái)靜止不不動(dòng)，指令令脈沖，，，經(jīng)鑒幅器檢檢測(cè)定尺繞繞組的電動(dòng)動(dòng)勢(shì)幅值為為0，由電電壓－頻率率變換電路路得到反饋饋脈沖Pf也為0。所所以比較器器輸出的位位置偏差Pe=PC－Pf=0，伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)速度給定定值為0，，工作臺(tái)繼繼續(xù)處于靜靜止?fàn)顟B(tài)。。當(dāng)系統(tǒng)接收收到正的指指令脈沖PC＞0時(shí)，工作臺(tái)臺(tái)仍保持靜靜止?fàn)顟B(tài)，，和均沒有有變化，反反饋脈沖Pf仍為0。因因此，比較較器輸出的的位置偏差差Pe=PC－Pf＞0，該偏差是一一數(shù)字量，，所以在比比較器和伺伺服放大器器之間設(shè)有有數(shù)－模轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，使使其成為伺伺服系統(tǒng)的的速度給定定信號(hào)。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)于是，伺服服電動(dòng)機(jī)帶帶動(dòng)工作臺(tái)臺(tái)正向進(jìn)給給，同步感感應(yīng)器滑尺尺相對(duì)于定定尺產(chǎn)生位位移。此時(shí)時(shí)定尺和滑滑尺間的位位移角超超前于勵(lì)勵(lì)磁信號(hào)的的電氣角，，定尺尺繞組電動(dòng)動(dòng)勢(shì)幅值E0m＞0，經(jīng)前置放大大器、鑒幅幅器和電壓壓－頻率變變換器，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)應(yīng)的的反饋饋脈沖Pf。脈沖Pf一方面與指指令脈沖作作比較，獲獲得位置偏偏差Pe=PC－Pf；另一方面輸輸入勵(lì)磁電電路，作為為修改勵(lì)磁磁信號(hào)電氣氣角的的設(shè)定輸入入，使跟跟隨變變化。若若仍有Pe=PC－Pf＞0，則工作臺(tái)還還沒有指令令要求的位位置，伺服服電動(dòng)機(jī)繼繼續(xù)帶動(dòng)工工作臺(tái)移動(dòng)動(dòng)，反饋脈脈沖Pf和勵(lì)磁信號(hào)號(hào)電氣角繼繼續(xù)變變化。直到到使位置偏偏差Pe=PC－Pf=0，伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)速度給定定值0。此此時(shí)，=，定定尺繞組電電動(dòng)勢(shì)幅值值E0m=0，工作臺(tái)又處處于靜止?fàn)顮顟B(tài)。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)若系統(tǒng)接收收到負(fù)的指指令脈沖，，整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的檢測(cè)、、比較及控控制過程與與系統(tǒng)接收收到正的指指令脈沖類類似。只是是工作臺(tái)向向反向進(jìn)給給，定尺與與滑尺之間間的位移角角滯后后于勵(lì)磁信信號(hào)的電氣氣角，，，，使跟跟隨變變化，直直到到達(dá)負(fù)負(fù)向指令要要求的位置置，工作臺(tái)臺(tái)又處于靜靜止?fàn)顟B(tài)。。從上可以看看出，在幅幅值比較伺伺服系統(tǒng)中中，勵(lì)磁信信號(hào)的電氣氣角是是由系統(tǒng)設(shè)設(shè)定的，并并跟隨工作作臺(tái)的進(jìn)給給而被動(dòng)變變化的，所所以可以利利用作為工工作臺(tái)實(shí)際際位置的測(cè)測(cè)量值。當(dāng)當(dāng)工作臺(tái)到到達(dá)進(jìn)給指指令要求的的位置并穩(wěn)穩(wěn)定后，有有，，數(shù)顯顯裝置顯示示的電氣角角，實(shí)實(shí)際上就是是的位移角角，即即工作臺(tái)的的位移量。。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)2.鑒幅器器數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)圖5-13為鑒幅器器原理圖。。輸入端的的e0是感應(yīng)同步步器定尺繞繞組的感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，，由式e0=E0msinωt可知，e0是交變電動(dòng)動(dòng)勢(shì)。該信信號(hào)首先通通過低通濾濾波器Ⅰ，，濾去交變變信號(hào)中的的高次諧波波和干擾信信號(hào)，獲得得較為理想想的正弦波波形。通過過運(yùn)算放大大器將信號(hào)號(hào)放大大。然后，，由互為反反向的開關(guān)關(guān)信號(hào)SL和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)通道的通通斷控制，，其開關(guān)頻頻率與輸入入信號(hào)相同同。由圖5-14a可見，在e0信號(hào)的0～～π區(qū)間，SL=1，使S1接通，e0信號(hào)經(jīng)、、S1，到達(dá)低通濾濾波器Ⅱ的的輸入端UE；e0信號(hào)的π～2π區(qū)間，=1，使S1接通，e0信號(hào)經(jīng)A1、反向器A2、S2，到達(dá)低通濾濾波器Ⅱ的的輸入端UE。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)工作臺(tái)做正正向運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，由于反反向器A2的作用，使使e0負(fù)半周也變變成正半周周信號(hào)。這這樣在UE處得到了一一單向脈動(dòng)動(dòng)的直流信信號(hào)。該信信號(hào)經(jīng)低通通濾波器ⅡⅡ后，鑒幅幅器輸出信信號(hào)為一平平滑的直流流信號(hào)UF。從圖中可見見，由于UF是UE的平均值，，它的大小小與e0信號(hào)的電動(dòng)動(dòng)勢(shì)幅值E0m直接有關(guān)。。E0m增大，UF也跟著增大大，所以的的大小實(shí)際際上反映了了θ和之間間相位差的的大小。UF越大，θ和之間間相位差越越大。另外外，從圖5-14中中可以看出出，站柜臺(tái)臺(tái)正向運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，輸出出端UF為正值；工工作臺(tái)反向向運(yùn)動(dòng)時(shí)，，輸出端UF為負(fù)值。數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)

正向運(yùn)動(dòng)

（θ＞j）

反向運(yùn)動(dòng)

（θ＜j）

π

2π

ωt

ωt

ωt

ωt

SL

LS

(a)鑒幅器輸出波形

e0

UE

UF

O

O

O

π/2

π

3π/2

2π

（b）數(shù)字正、余弦勵(lì)磁信號(hào)

2j

π

2π

j

O

O

U

U

－U

－U

U1

U2

圖5-14幅值比較控制波形

數(shù)控機(jī)床的的伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)3.電壓－－頻率變換換器電壓－頻率率變換器的的作用是將將鑒幅器輸輸出的電壓壓UF變換成相應(yīng)的的脈沖序列，，并且脈沖序序列的頻率與與UF電壓的高低成成正比。由于于電壓UF是雙極性的，，UF電壓經(jīng)極性處處理電路后，，使Un成為UF的絕對(duì)值，且且始終大于0。壓控振蕩蕩器（VCO）將輸入的單極極性直流電壓壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)應(yīng)頻率的脈沖沖輸出。壓控控振蕩器（VCO）它輸出的脈沖沖頻率與控制制電壓成正比比關(guān)系。數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)4.脈沖調(diào)寬寬式勵(lì)磁信號(hào)號(hào)感應(yīng)同步器滑滑尺繞組的勵(lì)勵(lì)磁可采用模模擬量勵(lì)磁式式和脈沖調(diào)寬寬式。由于模模擬量勵(lì)磁方方式易受外界界干擾而影響響精度，所以以比較多地采采用脈沖調(diào)寬寬式勵(lì)磁方式式。脈沖寬度度調(diào)制實(shí)際上上是用控制矩矩形波脈寬的的方法來等效效地實(shí)現(xiàn)正弦弦波勵(lì)磁，其其波形如圖5-14b所示。若滑尺上的兩兩勵(lì)磁繞組加加以矩形波勵(lì)勵(lì)磁信號(hào)。則則兩勵(lì)磁繞組組信號(hào)U1和U2為：數(shù)控機(jī)床的伺伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)式中A——矩形波的幅值值———正正弦弦波波勵(lì)勵(lì)磁磁中中的的電電氣氣角角，，在在此此為為影影響響矩矩形形波波寬寬度度的的參參數(shù)數(shù)。。其中中U1的脈脈寬寬為為2，，U2的脈脈寬寬為為π－－2。。如用用傅傅立立葉葉級(jí)級(jí)數(shù)數(shù)對(duì)對(duì)U1和U2進(jìn)行行展展開開，，并并消消去去高高次次諧諧波波，，則則U1和U2信號(hào)號(hào)的的基基波波分分量量為為：：（5－－5））（5－－6））數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)可以以看看出出，，設(shè)設(shè)法法消消除除高高次次諧諧波波的的影影響響后后，，用用脈脈寬寬調(diào)調(diào)制制的的矩矩形形波波勵(lì)勵(lì)磁磁與與正正弦弦波波勵(lì)勵(lì)磁磁在在幅幅值值工工作作方方式式下下工工作作的的功功能能完完全全相相當(dāng)當(dāng)。。因因此此，，可可將將對(duì)對(duì)電電氣氣角角的的控控制制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變對(duì)對(duì)脈脈沖沖寬寬度度的的控控制制。。在在數(shù)數(shù)字字電電路路中中，，對(duì)對(duì)脈脈沖沖寬寬度度的的控控制制比比較較準(zhǔn)準(zhǔn)確確和和容容易易實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。。圖5-15是是脈脈沖沖調(diào)調(diào)寬寬矩矩形形脈脈沖沖發(fā)發(fā)生生器器原原理理圖圖，，其其中中脈脈沖沖加加減減器器和和兩兩個(gè)個(gè)分分頻頻系系數(shù)數(shù)相相同同的的分分頻頻器器用用于于實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)數(shù)字字移移相相，，計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)觸觸發(fā)發(fā)脈脈沖沖和和的的頻頻率率是是在在時(shí)時(shí)鐘鐘脈脈沖沖的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，，按按位位置置反反饋饋脈脈沖沖Pf和電電壓壓－－頻頻率率變變換換器器輸輸出出信信號(hào)號(hào)US的狀狀態(tài)態(tài)進(jìn)進(jìn)行行加加減減的的。。每每個(gè)個(gè)分分頻頻器器有有兩兩路路相相差差90°°的的電電角角度度的的溢溢出出脈脈沖沖輸輸出出，，通通過過組組合合邏邏輯輯進(jìn)進(jìn)行行調(diào)調(diào)寬寬脈脈沖沖的的波波形形合合成成。。數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)當(dāng)無無實(shí)實(shí)際際值值脈脈沖沖時(shí)時(shí)，，時(shí)時(shí)鐘鐘脈脈沖沖CP直接接加加于于分分頻頻器器，，分分頻頻結(jié)結(jié)果果輸輸出出為為參參考考信信號(hào)號(hào)。。此此時(shí)時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生生的的勵(lì)勵(lì)磁磁信信號(hào)號(hào)為為sin0°°和cos0°°。。當(dāng)工工作作臺(tái)臺(tái)移移動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，，滑滑尺尺和和定定尺尺有有位位置置偏偏差差，，產(chǎn)產(chǎn)生生反反饋饋脈脈沖沖Pf。根據(jù)據(jù)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方方向向信信號(hào)號(hào)Ux，使兩兩分分頻頻器器中中一一個(gè)個(gè)做做加加，，一一個(gè)個(gè)做做減減，，于于是是產(chǎn)產(chǎn)生生向向前前移移相相信信號(hào)號(hào)A和向向后后移移相相信信號(hào)號(hào)B。經(jīng)過過組組合合邏邏輯輯門門，，產(chǎn)產(chǎn)生生信信號(hào)號(hào)sin1和sin2、、cos1和cos2。。再經(jīng)經(jīng)輸輸出出門門將將這這些些信信號(hào)號(hào)合合成成，，產(chǎn)產(chǎn)生生調(diào)調(diào)制制波波U1和U2。加于于滑滑尺尺的的相相應(yīng)應(yīng)繞繞組組上上。。數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)5.2.2速速度度控控制制信信號(hào)號(hào)的的實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的的方方式式經(jīng)位位置置控控制制的的脈脈沖沖比比較較、、相相位位比比較較或或幅幅值值比比較較獲獲得得的的位位置置偏偏差差均均以以脈脈沖沖的的形形式式存存在在，，該該位位置置偏偏差差經(jīng)經(jīng)一一定定的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換后后，，形形成成速速度度控控制制信信號(hào)號(hào)，，數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)一一般般輸輸出出的的速速度度控控制制信信號(hào)號(hào)為為模模擬擬電電壓壓－－10～～+10V，，作為為伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝裝置置的的控控制制信信號(hào)號(hào)。。該該信信號(hào)號(hào)通通過過伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝裝置置驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)伺伺服服電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)。。速速度度控控制制信信號(hào)號(hào)的的大大小小與與伺伺服服電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速成成正正比比；；速速度度控控制制信信號(hào)號(hào)的的正正、、負(fù)負(fù)決決定定了了伺伺服服電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的正正、、反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。。從從位位置置偏偏差差到到速速度度控控制制信信號(hào)號(hào)的的形形成成如如圖圖5-16所所示示。。數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)速度度指指令令VC=位置置偏偏差差Pe×位置置增增益益KV。位置置增增益益KV決定定了了速速度度對(duì)對(duì)位位置置偏偏差差的的響響應(yīng)應(yīng)程程度度，，它它反反映映了了伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)的的靈靈敏敏度度。。將速速度度指指令令VC轉(zhuǎn)換換為為速速度度控控制制電電壓壓UP的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電電路路常常采采用用的的脈脈寬寬調(diào)調(diào)制制器器(PWM)的方方法法。。圖圖5-17所所示示為為某某一一具具體體的的PWM電路路。。數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)5.2.2.1速速度度指指令令寄寄存存器器和和粗粗、、精精減減法法計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器圖5-17是是位位置置控控制制的的硬硬件件部部分分。。它它由由速速度度指指令令寄寄存存器器，，4位位粗粗計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器、、9位位精精計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器，，模模擬擬開開關(guān)關(guān)和和電電壓壓放放大大部部分分組組成成，，它它是是一一個(gè)個(gè)模模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換裝裝置置。。由由軟軟件件部部分分計(jì)計(jì)算算出出的的速速度度指指令令值值首首先先送送入入硬硬件件部部分分的的速速度度指指令令寄寄存存器器寄寄存存，，如如前前所所述述，，每每1/2插插補(bǔ)補(bǔ)時(shí)時(shí)間間軟軟件件部部分分計(jì)計(jì)算算一一次次位位置置偏偏移移量量ΔDi和速度指指令值V0i，因此，每每4ms速度指令令寄存器器得到一一個(gè)新值值。速度度指令寄寄存器有有14位位，最大大指令VC為（－－1））=±8191。最高高位用作作符號(hào)位位，0～～8位送送往精計(jì)計(jì)數(shù)器，，9～12位送送往精計(jì)計(jì)數(shù)器。。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)最高位用用作符號(hào)號(hào)位，0～8位位送往精精計(jì)數(shù)器器，9～～12位位送往精精計(jì)數(shù)器器。精計(jì)計(jì)數(shù)器的的計(jì)數(shù)時(shí)時(shí)鐘頻率率是4MHZ最大計(jì)數(shù)數(shù)值是512，，每計(jì)一一個(gè)數(shù)的的時(shí)間是是0.25μs，512的計(jì)數(shù)時(shí)時(shí)間是128μs。粗計(jì)數(shù)器器時(shí)鐘頻頻率是125MHZ，每減一個(gè)個(gè)數(shù)的頻頻率是8μs，最大計(jì)數(shù)數(shù)值是16，共共用128μs。因此可知知粗、精精計(jì)數(shù)器器的計(jì)數(shù)數(shù)周期都都是128μs。為能連續(xù)續(xù)計(jì)數(shù)，，每隔128μs，速度指令令寄存器器必須向向兩個(gè)計(jì)計(jì)數(shù)器同同時(shí)送數(shù)數(shù)一次。。在4ms時(shí)間內(nèi)共共送數(shù)34次。。這樣，，脈寬調(diào)調(diào)制器就就可將速速度指令令寄存器器中的速速度指令令值VC變換成周周期等于于置數(shù)周周期T（128us）），而寬度與與VC值成正比比的調(diào)寬寬脈沖（（包括MPC和MPF）。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)5.2.2.2模擬擬開關(guān)圖5-18是模模擬開關(guān)關(guān)電路圖圖。三個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電電壓＋5V、＋2.5V、0V分別接到到傳輸門門A、B、C的輸入端端，三個(gè)個(gè)門的輸輸出端連連到一起起，作為為電壓輸輸出端，，三個(gè)門門開關(guān)的的控制信信號(hào)來自自計(jì)數(shù)器器和符號(hào)號(hào)位。若若符號(hào)位位SN為正，計(jì)計(jì)數(shù)器的的輸出MP也為正，，則與非非門Ⅰ的的輸出為為負(fù)，反反向器a的輸出為為正，A門通，使使輸出端端NP的電壓為為＋5V。此時(shí)與非非門Ⅱ的的輸出為為正，c的輸出為為負(fù)；因因MP為正，因因而b的輸出為為負(fù)，B、C兩門都關(guān)關(guān)閉。當(dāng)當(dāng)符號(hào)位位SN為負(fù)，計(jì)計(jì)數(shù)器MP的輸出為為正時(shí)，，與門ⅠⅠ的輸出出為正與與非門ⅡⅡ的輸出出為負(fù)，，使C門開通，，輸出端端NP電壓為0V，此時(shí)A、B兩門關(guān)閉閉。當(dāng)計(jì)計(jì)數(shù)器的的輸出MP為負(fù)時(shí)，，無論符符號(hào)位SN是正還是是負(fù)，C門開通，，A、B兩門關(guān)閉閉，輸出出端NP為＋2.5V。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)MP何時(shí)為正正何時(shí)為為負(fù)，與與計(jì)數(shù)器器的計(jì)數(shù)數(shù)值大小小有關(guān)。。粗精計(jì)計(jì)數(shù)器都都是減法法計(jì)數(shù)器器，從兩兩個(gè)計(jì)數(shù)數(shù)器置入入數(shù)開始始計(jì)算，，當(dāng)把置置入的數(shù)數(shù)減到零零時(shí)計(jì)數(shù)數(shù)結(jié)束。。在置數(shù)數(shù)周期128μs期間內(nèi)，，計(jì)數(shù)值值減到0以前計(jì)計(jì)數(shù)器輸輸出高電電平，以以后輸出出低電平平。因而而每一個(gè)個(gè)置數(shù)周周期輸出出一個(gè)方方波。計(jì)計(jì)數(shù)值越越大，計(jì)計(jì)數(shù)的時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)長(zhǎng)，方波波的正半半周越寬寬。當(dāng)精精計(jì)數(shù)器器的置數(shù)數(shù)值為511時(shí)時(shí)（低9位每位位都是二二進(jìn)制的的1）正正半周的的寬度等等于置數(shù)數(shù)周期，，負(fù)半周周為0，，當(dāng)粗計(jì)計(jì)數(shù)器的的置數(shù)值值為15時(shí)，在在全部置置數(shù)周期期內(nèi)（128μs）輸出高電電平。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)模擬開關(guān)關(guān)的輸出出電壓NP與計(jì)數(shù)器器的輸出出方波相相對(duì)應(yīng)：：在正半半周時(shí)，，MP為高電平平，根據(jù)據(jù)符號(hào)位位不同，，或門打打開，NP為＋5V或0V；負(fù)半周時(shí)時(shí)，門打打開，NP為＋2.5V。因此NP是一個(gè)半半波寬隨隨計(jì)數(shù)值值而變化化的脈沖沖。脈沖沖周期T等于計(jì)數(shù)數(shù)器的置置數(shù)周期期。它的的直流平平均電壓壓UNP（單位為V）可以表示示如下：：作用就是是要將不不帶符號(hào)號(hào)的MP變化成反反映正、、負(fù)速度度指令的的標(biāo)準(zhǔn)電電壓UNP（包括UNPC和UNPF），其波形如如圖5-19所所示。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)當(dāng)速度指指令為正正時(shí)，SN=0UNP=2.5（1－－τ/T）(V)當(dāng)速度指指令為負(fù)負(fù)時(shí)，SN=1UNP=2.5（1＋＋τ/T）(V)其中τ/T為脈寬占占空比，，該比值值越大，，說明速速度指令令越大。。根據(jù)圖5-17，UNP經(jīng)濾波和和運(yùn)算放放大器A1、A2處理后，，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)電壓UREFD=2.024V，則速度控控制電壓壓UP=10.625－4UNPC－0.25UNPF(V)（5－7）（5－8）（5－9）數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)（1）當(dāng)當(dāng)正向最最高速度度指令值值VC=+8191時(shí)，占空空比τ/T=1，根據(jù)式（（5－7），UNP=0V，，即UNPC=0V，UNPF=0V，根據(jù)式（（5－9）UP=10.625V，，這表示伺伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)獲得得最高正正向轉(zhuǎn)速速。（2）當(dāng)當(dāng)反向最最高速度度指令值值VC=－8191時(shí)，占空空比τ/T=1，，根據(jù)式（（5－8），UNP=5V，，即UNPC=5V，，UNPF=5V，，根據(jù)式（（5－9）UP=－10.625V，這表示伺伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)獲得得最高反反向轉(zhuǎn)速速。這樣速度度控制電電壓VCMD約在－10～+10V范圍內(nèi)線線性變化化，該電電壓作為為伺服驅(qū)驅(qū)動(dòng)裝置置的控制制電壓，，其大小小決定了了伺服電電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)速，，正、負(fù)負(fù)號(hào)決定定了伺服服電動(dòng)機(jī)機(jī)的正、、反轉(zhuǎn)，，最終實(shí)實(shí)現(xiàn)工作作臺(tái)進(jìn)給給速度的的調(diào)整和和正、反反向進(jìn)給給。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)5.2.2.3數(shù)模模轉(zhuǎn)換時(shí)時(shí)數(shù)字量量與模擬擬電壓的的對(duì)應(yīng)關(guān)關(guān)系由于粗計(jì)計(jì)數(shù)器是是對(duì)14位的速速度指令令寄存器器中的9～12位計(jì)數(shù)數(shù)，因此此它每減減一個(gè)數(shù)數(shù)相當(dāng)于于精計(jì)數(shù)數(shù)器減512次次計(jì)數(shù)。。也就是是說計(jì)數(shù)數(shù)器的每每次減1，計(jì)數(shù)數(shù)器使速速度指令令電壓UP的變化比比精計(jì)數(shù)數(shù)器大512倍倍。為此此在硬件件部分采采用了兩兩個(gè)措施施。措施施1是降降低粗計(jì)計(jì)數(shù)器的的計(jì)數(shù)頻頻率。由由前述可可知：精精粗計(jì)數(shù)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻頻率之比比是。。措施施2是增增大放大大倍數(shù)，，由上面可知知的放大大倍數(shù)是是4，而而的放大大倍數(shù)是是0.25，兩兩者之比比為16。其結(jié)結(jié)果為32×16=512，，正好與與速度指指令寄存存器第九九位的權(quán)權(quán)值相同同。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)5.2.3位位置控制制實(shí)例進(jìn)給坐標(biāo)標(biāo)軸的位位置控制制一般采采用大規(guī)規(guī)模專用用集成電電路位置置控制芯芯片，也也可采用用通用芯芯片構(gòu)成成位置控控制模板板。5.2.3.1位置置控制芯芯片1.MB8739MB8739是FANUC公司設(shè)計(jì)計(jì)的專用用位置控控制芯片片，其結(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖5-20所示示。該芯芯片適用用的位置置檢測(cè)裝裝置為增增量式的的光柵或或光電編編碼器。。在圖中中，與伺伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)同軸軸聯(lián)接的的光電編編碼器產(chǎn)產(chǎn)生一系系列脈沖沖，該脈脈沖經(jīng)接接收器反反饋到MB8739，，其中，PA、PB為相位差差90°°的序列列脈沖，，PC為零標(biāo)志志脈沖。。數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床床的伺服服驅(qū)動(dòng)系系統(tǒng)MB8739包括位置置測(cè)量與與反饋全全部線路路，集成成度非常常高，其其結(jié)構(gòu)主主要包括括以下幾幾個(gè)部分分：(1)DDA插補(bǔ)器器該該插插補(bǔ)器器作為為粗、、精二二級(jí)插插補(bǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)的的第二二級(jí)精精插補(bǔ)補(bǔ)，即即細(xì)插插補(bǔ)，，它的的輸入入是上上一級(jí)級(jí)軟件件插補(bǔ)補(bǔ)及一一個(gè)插插補(bǔ)周周期的的進(jìn)給給信息息，即即粗插插補(bǔ)數(shù)數(shù)據(jù)。。(2)誤誤差寄寄存器器實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)指令令位置置與實(shí)實(shí)際位位置的的比較較，并并寄存存比較較后的的誤差差Pe，實(shí)際上上是采采用可可逆計(jì)計(jì)數(shù)器器的脈脈沖比比較。。位置置指令令PC來自DDA插補(bǔ)器器，位位置反反饋值值Pf來自鑒鑒相器器，即即Pe=PC－Pf。數(shù)控機(jī)機(jī)床的的伺服服驅(qū)動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)(3)位位置增增益將將位置置偏差差乘以以位置置增益益KV，獲得速速度指指令值值VC。位置增增益