伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)-課件-伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)ch01

緒論運(yùn)動(dòng)控制概念伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程特點(diǎn)伺服控制技術(shù)的發(fā)展

伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟

運(yùn)動(dòng)控制概念運(yùn)動(dòng)控制起源于早期的伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù),隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,原有的電氣傳動(dòng)控制的概念已經(jīng)不能充分反映現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)的控制體系。因此1988年前后,國(guó)際上開始出現(xiàn)“運(yùn)動(dòng)控制”(MOTIONCONTROL)這一名稱。運(yùn)動(dòng)控制是指在復(fù)雜條件下,將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制,它是控制電機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等多學(xué)科的交叉應(yīng)用技術(shù)。運(yùn)動(dòng)控制概念運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可分為強(qiáng)電(功率變換)和弱電(信號(hào)處理與控制)兩部分,前者依賴于電力電子器件,后者決定于控制器件。運(yùn)動(dòng)控制的控制器件經(jīng)歷分立電子元件、集成電路等發(fā)展階段,直至微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),使控制器件發(fā)生了飛躍——由硬件電路發(fā)展到軟件控制,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)也隨之進(jìn)入微機(jī)控制全數(shù)字的新階段。

運(yùn)動(dòng)控制概念一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要的性能指標(biāo)一般為:動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性、穩(wěn)態(tài)跟蹤的高精度以及行為的魯棒性。這些指標(biāo)是一個(gè)統(tǒng)一的整體,是實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)所在。目前高性能的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在數(shù)控加工等應(yīng)用領(lǐng)域上所面臨的主要問題:一是在存在擾動(dòng)、非線性、模型和參數(shù)不確定性的情況下如何設(shè)計(jì)高性能的控制器;二是如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性和狀態(tài)監(jiān)控。其運(yùn)動(dòng)控制性能的獲得和問題的解決不僅意味著執(zhí)行機(jī)構(gòu)和儀器等方面的先進(jìn)技術(shù),更重要的是新型控制策略的應(yīng)用。數(shù)控系統(tǒng)及其伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)機(jī)床領(lǐng)域的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)稱為數(shù)控——即數(shù)字控制,指數(shù)字信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法,如果采用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能,則稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。數(shù)控系統(tǒng)一般由計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(CNC裝置)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、位置檢測(cè)裝置、可編程控制器(PLC)、輔助控制裝置及輸入/輸出與通信接口等部分構(gòu)成。數(shù)控系統(tǒng)及其伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)數(shù)控裝置(CNC):是數(shù)控系統(tǒng)的核心,它的主要功能是將輸入的數(shù)控加工程序經(jīng)過輸入、緩存、譯碼、寄存、運(yùn)算、存儲(chǔ)等轉(zhuǎn)變成控制指令實(shí)現(xiàn)直接或通過可編程邏輯控制器(PLC)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制。輸入/輸出裝置:是數(shù)控系統(tǒng)和操作人員進(jìn)行信息交流所必須具備的交互設(shè)備,最基本的輸入/輸出裝置是鍵盤、顯示器等,系統(tǒng)可通過鍵盤輸入程序、編輯修改程序和發(fā)送操作命令;顯示器為操作人員提供必要的信息,根據(jù)系統(tǒng)所處的狀態(tài)和操作命令的不同,顯示的信息可以是在編輯的程序,或是機(jī)床的加工信息。數(shù)控系統(tǒng)及其伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)檢測(cè)裝置:即反饋元件,是半閉、閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)有的反饋裝置。由測(cè)量元件和顯示環(huán)節(jié)組成,顯示位移量的標(biāo)值。檢測(cè)精度和穩(wěn)定性對(duì)于系統(tǒng)的控制精度有著決定的影響?？删幊炭刂破?PLC):用來(lái)進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、算術(shù)運(yùn)算等,并將操作指令輸出,順序控制的受控對(duì)象隨設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置的不同而有很大差別,CNC和PLC配合協(xié)調(diào)完成對(duì)設(shè)備的控制。數(shù)控系統(tǒng)及其伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床非常重要的一部分,是與設(shè)備本體聯(lián)系的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它接收CNC發(fā)來(lái)的速度和位移信號(hào),控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度、方向,使設(shè)備加工定位和運(yùn)動(dòng)軌跡精確無(wú)誤。伺服系統(tǒng)一般由位置控制、速度控制組成,通常將位置控制部分與數(shù)控裝置做在一起。伺服驅(qū)動(dòng)裝置按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)之分。數(shù)控機(jī)床的功能強(qiáng)弱取決于NC裝置,而其性能好壞、取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。伴隨著數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展,從電液脈沖馬達(dá)、功率步進(jìn)電機(jī)發(fā)展到高性能交、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。特別是高性能交流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)代表了當(dāng)前伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)控制裝置的要求作為數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)用的伺服系統(tǒng),要實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、快速響應(yīng)、精確跟蹤、穩(wěn)定可靠、高效率高質(zhì)量加工,應(yīng)滿足以下要求：

(1)應(yīng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍,通常要求達(dá)到1:10000以上,才能滿足低速加工和高速返回的要求,即要能使機(jī)械運(yùn)動(dòng)跟蹤控制指令,能使機(jī)械快速移動(dòng)到所規(guī)定的距離,能在規(guī)定的位置上使機(jī)械保持停止?fàn)顟B(tài),能使機(jī)械的移動(dòng)方向自由地正反改變。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)控制裝置的要求

(2)應(yīng)具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,以滿足機(jī)床快速移動(dòng)和重切削的要求。

(3)應(yīng)具備快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,以使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)跟隨性能,盡快消除負(fù)載擾動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)速度的影響。(4)與CNC系統(tǒng)的接口應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)便。整個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)可以方便的接收來(lái)自上一級(jí)的指令,同時(shí)將自身運(yùn)行狀況傳送到上一級(jí)控制器。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)控制裝置的要求

(5)伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量要小,以提高系統(tǒng)的加減速特性。電動(dòng)機(jī)的尺寸和重量應(yīng)盡可能小,便于安裝。

(6)在啟動(dòng)過程中應(yīng)該保持平滑運(yùn)行,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)盡可能要小,以免運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生過大的噪聲,在停止過程中不應(yīng)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象和高頻振動(dòng)。

(7)電機(jī)本身也應(yīng)安全可靠,在使用過程中便于維護(hù)。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向數(shù)控機(jī)床由伺服系統(tǒng)所支持,伺服系統(tǒng)的跟蹤性能通常用兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量:跟蹤誤差和輪廓誤差。跟蹤誤差是指理想位置與實(shí)際位置之差,而輪廓誤差是指理想軌跡與實(shí)際軌跡之差。在機(jī)械加工中,工件的尺寸精度是由輪廓誤差所決定的。因此,伺服控制器的性能和加工質(zhì)量、效率密切相關(guān)。從機(jī)床控制系統(tǒng)的角度看,機(jī)床控制是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng),控制系統(tǒng)中不確定因素的產(chǎn)生主要是由于：數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向1)系統(tǒng)的輸入包含有隨機(jī)擾動(dòng),如機(jī)床振動(dòng)、工件材料硬度不均等;2)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的參數(shù)甚至結(jié)構(gòu)具有不確定性。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的控制主要采用經(jīng)典控制論方法,大部分是PID控制,PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便和運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)控制中也經(jīng)常被采用。不過在解決系統(tǒng)中存在著非線性因素不易定量描述的控制問題時(shí),PID控制器顯得力不從心。由于PID控制器的結(jié)構(gòu)本身以及算法設(shè)計(jì)依賴對(duì)象的局限性,使得精度的改善導(dǎo)致動(dòng)態(tài)性能的減弱,而動(dòng)態(tài)性能的改善,又使執(zhí)行機(jī)構(gòu)龐大且能耗增加。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向再者,同一控制器不僅用來(lái)改善輸入輸出的動(dòng)態(tài)性能,而且還用來(lái)消除負(fù)載擾動(dòng),要想得到使系統(tǒng)具有滿意的動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)的PID參數(shù)整定算法是相當(dāng)困難的。隨著電力電子技術(shù),微機(jī)及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用,為伺服技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的前景。近年來(lái)智能控制的多種策略,均被引入伺服系統(tǒng)中。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的研究是智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的前沿。將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、模糊邏輯及遺傳算法等人工智能系統(tǒng)與現(xiàn)代交流伺服控制理論方法相結(jié)合,研究適合高性能智能化交流伺服系統(tǒng)的控制方法：分層遞階智能控制、定性與定量控制的協(xié)調(diào)方法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法、智能容錯(cuò)魯棒控制器設(shè)計(jì)及智能控制的穩(wěn)定性分析方法。使交流伺服系統(tǒng)的性能達(dá)到快響應(yīng)、高精度、魯棒性及高可靠性智能化的目標(biāo),并能在高精度數(shù)控系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備——電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象,以控制器為核心,以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu),在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制起源于早期的伺服控制。簡(jiǎn)單地說,運(yùn)動(dòng)控制就是對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理,使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)主要是伴隨著數(shù)控(CNC)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)(Robotics)和工廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的?，F(xiàn)代化的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):結(jié)構(gòu)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化;構(gòu)建系統(tǒng)快速性和柔性化;開發(fā)、維修、升級(jí)簡(jiǎn)單;低成本。當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展方向：基于PC、柔性化、開放性。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)種類按被控物理量分:以轉(zhuǎn)速為被控量的系統(tǒng)叫調(diào)速系統(tǒng);以角位移或直線位移為被控量的系統(tǒng)以前叫做位置隨動(dòng)系統(tǒng),現(xiàn)稱伺服系統(tǒng)。

按驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型分:用直流電機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的為直流傳動(dòng)系統(tǒng);用交流電機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的為交流傳動(dòng)系統(tǒng)。

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)種類按控制器的類型分:以模擬電路構(gòu)成的控制器叫模擬控制系統(tǒng);以數(shù)字電路構(gòu)成的控制器叫數(shù)字控制系統(tǒng);按控制原理可以分為常規(guī)控制方法、先進(jìn)控制方法;按控制系統(tǒng)中閉環(huán)的多少,可分單環(huán)控制系統(tǒng)、雙環(huán)控制系統(tǒng)和多環(huán)控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)種類按控制的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的不同,可分為1)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制:這種運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)是僅對(duì)終點(diǎn)位置有要求,與運(yùn)動(dòng)的中間過程即運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)關(guān)。2)連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)控制:又稱為輪廓控制,主要應(yīng)用在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)、切割系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)輪廓控制。3)同步運(yùn)動(dòng)控制:是指對(duì)多個(gè)軸之間的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,可以是對(duì)多個(gè)軸在運(yùn)動(dòng)全程中進(jìn)行同步控制,也可指對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中的局部進(jìn)行同步控制。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)共同的特點(diǎn)所有這些運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)共同的特點(diǎn)就是:(1)被控量的過渡過程較短,一般為秒級(jí)甚至毫秒級(jí)。

(2)傳動(dòng)功率范圍寬。

(3)調(diào)速范圍大,寬調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)到1:10000。(4)具有良好的動(dòng)態(tài)性能。(5)電動(dòng)機(jī)空載損耗小,效率高,具有較強(qiáng)的過載能力。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中起著重要的作用,運(yùn)動(dòng)控制器不但在傳統(tǒng)的機(jī)械數(shù)控行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,而且在新興的電子制造和信息產(chǎn)品的制造業(yè)中起著不可替代的作用。自20世紀(jì)80年代以來(lái),運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域正在發(fā)生日新月異的變換,各種先進(jìn)控制策略和先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)工程實(shí)際中。一個(gè)典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由被控機(jī)械設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、控制器、功率驅(qū)動(dòng)裝置、和控制軟件構(gòu)成?？刂破靼凑战o定和實(shí)際運(yùn)行反饋值之差,調(diào)節(jié)控制量;驅(qū)動(dòng)裝置按控制量調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩;電動(dòng)機(jī)按供電大小拖動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)指令由運(yùn)動(dòng)控制器給出,因此運(yùn)動(dòng)控制器是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程及應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)就執(zhí)行元件電動(dòng)機(jī)而言,交直流兩大分支一直并存于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,伴隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,特別是隨著電力電子和微電子技術(shù)的發(fā)展,電機(jī)及控制技術(shù)不斷完善。19世紀(jì)80年代以前,直流電機(jī)拖動(dòng)是唯一的電氣傳動(dòng)方式。19世紀(jì)末,交流電機(jī)的發(fā)明使用,使交流電氣傳動(dòng)在工業(yè)中得到了逐步廣泛的應(yīng)用。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)起制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度、調(diào)速范圍、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面都提出了更高的要求。這時(shí)又開始使用直流調(diào)速系統(tǒng);但由于直流調(diào)速本身存在的弱點(diǎn),人們開始了新一輪交流調(diào)速系統(tǒng)的研究。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程及應(yīng)用近幾十年來(lái)隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,為交流調(diào)速產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)造了有利的條件,使交流調(diào)速逐步具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和四象限運(yùn)行等良好的技術(shù)性能,并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系列化,目前交流調(diào)速系統(tǒng)已逐步占據(jù)了主導(dǎo)地位。在中小功率范圍內(nèi),高性能的交流伺服系統(tǒng)的交流電動(dòng)機(jī)主要采用永磁同步電動(dòng)機(jī)。。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程及應(yīng)用從控制策略方面分析,以往的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要用經(jīng)典控制理論作指導(dǎo),它以單輸入單輸出的線性時(shí)不變系統(tǒng)作為主要研究對(duì)象,用傳遞函數(shù)作為基本數(shù)學(xué)描述,以頻域法和根軌跡作為分析和綜合系統(tǒng)的方法。六十年代初,現(xiàn)代控制理論開始形成,它的研究對(duì)象要比經(jīng)典控制理論廣泛得多,適用于非線性、時(shí)變、斷續(xù)和多變量系統(tǒng),它的研究方法本質(zhì)上是時(shí)域的,即狀態(tài)空間法,它的分析和綜合目標(biāo)是揭示系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化?？刂撇呗缘脑O(shè)計(jì)目標(biāo)是:運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程及應(yīng)用控制策略的設(shè)計(jì)目標(biāo)是:1)減少擾動(dòng)和參數(shù)變化的影響。2)獲得期望的穩(wěn)態(tài)精度和輸入輸出的動(dòng)態(tài)特性。3)通過對(duì)負(fù)載力矩以及對(duì)跟蹤偏差的控制來(lái)達(dá)到上述目的。

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程及應(yīng)用目前在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的現(xiàn)代控制理論主要有:最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、神經(jīng)元控制等。在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中,應(yīng)用十分廣泛的是位置控制系統(tǒng)(位置伺服系統(tǒng)),它是以足夠的控制精度(定位精度)、位置跟蹤精度和足夠快的跟蹤速度作為主要控制目標(biāo)。典型的位置伺服系統(tǒng)中有電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán),其中分別對(duì)應(yīng)電流控制器、速度控制器、位置控制器,這些控制器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)特性等控制目標(biāo)。位置伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是以物體的位置、方位、姿態(tài)等作為被控量,使之能跟蹤目標(biāo)值任意變化的控制系統(tǒng)。位置伺服系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng),是運(yùn)動(dòng)控制中最典型的一種。系統(tǒng)輸出量一般是負(fù)載的空間位移,當(dāng)給定位置指令變化時(shí),輸出量也應(yīng)能準(zhǔn)確無(wú)誤地跟蹤給定量的變化并能復(fù)現(xiàn)給定量。作為閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)的伺服系統(tǒng),它在對(duì)生產(chǎn)過程和運(yùn)動(dòng)對(duì)象的控制中,以及在定位、瞄準(zhǔn)、跟蹤、信號(hào)傳遞和接收等裝置中都占有重要的地位。

位置伺服系統(tǒng)位置伺服系統(tǒng)與普通電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有著緊密聯(lián)系但又有明顯不同。對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求是有足夠的調(diào)速范圍、穩(wěn)速精度和快且平穩(wěn)的啟、制動(dòng)性能。系統(tǒng)工作時(shí),都是以一定的速度精度,穩(wěn)定在調(diào)速范圍內(nèi)某一固定的轉(zhuǎn)速上運(yùn)行的。系統(tǒng)的主要控制目標(biāo),是使轉(zhuǎn)速盡量不受負(fù)載變化、電源電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度變化等干擾因素的影響。

位置伺服系統(tǒng)而位置伺服系統(tǒng)，一般是以足夠的位置控制精度(定位精度)、位置跟蹤精度(位置跟蹤誤差)和足夠快的跟蹤速度作為它的主要控制目標(biāo)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要求能以一定的精度隨時(shí)跟蹤指令的變化，系統(tǒng)中伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度是動(dòng)態(tài)變化。伺服系統(tǒng)在跟蹤性能方面的要求比普通調(diào)速系統(tǒng)高。位置伺服系統(tǒng)是在調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上外加一個(gè)位置環(huán)構(gòu)成，位置環(huán)是位置伺服系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)特征。

數(shù)控機(jī)床位置伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放大與調(diào)整后，由電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)軸、主軸等，帶動(dòng)工作臺(tái)及刀架，通過軸的聯(lián)動(dòng)使刀具相對(duì)工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)等集為一體。隨著數(shù)字脈寬調(diào)整技術(shù)、特種電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)歷了從步進(jìn)到直流，進(jìn)而到交流伺服的發(fā)展歷程。

位置控制系統(tǒng)的組成數(shù)控機(jī)床的位置伺服系統(tǒng)包括機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電氣自動(dòng)控制兩大組成部分。它的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)常包括工作臺(tái)(或刀架)、滾珠絲杠、導(dǎo)軌、減速齒輪等；電氣自動(dòng)控制部分則包括交流或直流伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)功率放大器、反饋檢測(cè)傳感器和控制調(diào)節(jié)器等。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和對(duì)控制性能要求的不同，位置伺服系統(tǒng)具有多種不同的結(jié)構(gòu)形式。按照系統(tǒng)的構(gòu)造特點(diǎn)，在數(shù)控系統(tǒng)上采用的主要是以下三種基本結(jié)構(gòu)類型：開環(huán)伺服位置控制、全閉環(huán)位置伺服控制、半閉環(huán)位置伺服控制。位置控制系統(tǒng)的組成

開環(huán)控制方式由于不需要反饋裝置,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制及成本低的優(yōu)點(diǎn)，在早期簡(jiǎn)易型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中用的較多。但是由于沒有反饋裝置,使系統(tǒng)自調(diào)整能力差、控制精度低。因此限制了其在中、高檔伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用。步進(jìn)開環(huán)伺服系統(tǒng)用于中、低檔數(shù)控機(jī)床及普通機(jī)床改造。位置控制系統(tǒng)的組成

全閉環(huán)控制方式，其位置檢測(cè)器直接安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，可以獲取工作臺(tái)實(shí)際位置的精確信息，從而通過反饋環(huán)實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制，因此,從理論上講，這種方式是一種較為理想的控制方式。但在實(shí)際系統(tǒng)中，將位置檢測(cè)器直接安裝在機(jī)床工作臺(tái)上時(shí)，由于機(jī)床本身被包含在反饋環(huán)內(nèi)，使得電氣部分和執(zhí)行機(jī)械不再相對(duì)獨(dú)立，而傳動(dòng)的間隙、摩擦特性的非線性等因素都將影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定，使系統(tǒng)容易產(chǎn)生機(jī)電共振和低速爬行現(xiàn)象。閉環(huán)伺服系統(tǒng)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。位置控制系統(tǒng)的組成

半閉環(huán)方式的位置檢測(cè)器不像全閉環(huán)方式那樣直接裝在機(jī)床工作臺(tái)上，而是與電機(jī)同軸相連，并通過該檢測(cè)器直接測(cè)出電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)角位移，進(jìn)而導(dǎo)出當(dāng)前執(zhí)行機(jī)械的實(shí)際位置,使得執(zhí)行機(jī)械部分與電氣部分相對(duì)獨(dú)立。這樣增強(qiáng)了系統(tǒng)的通用性，減少在反饋環(huán)中的非線性因素，系統(tǒng)控制器參數(shù)設(shè)計(jì)及整定易于實(shí)現(xiàn)。這種方式是當(dāng)前使用最多的一種方式。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)適用于精度要求適中的中小型數(shù)控機(jī)床。伺服系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)交流伺服控制模式

交流伺服控制有模擬式、數(shù)?；旌鲜胶腿珨?shù)字式之分。模擬交流伺服系統(tǒng)

控制信號(hào)連續(xù)，工作速度快，系統(tǒng)的頻率寬。系統(tǒng)具有快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和寬調(diào)速范圍。模擬伺服系統(tǒng)是由模擬電子器件構(gòu)成的系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制方法。由于電子器件特性的分散性，使系統(tǒng)的調(diào)整困難，模擬器件的工作狀態(tài)極易受溫度影響而產(chǎn)生漂移，破壞已調(diào)整好的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)缺乏豐富的自診斷和顯示功能，在整機(jī)聯(lián)調(diào)時(shí)不能方便地判斷系統(tǒng)中的問題。交流伺服控制模式

數(shù)模混合式交流伺服系統(tǒng)中,一般采用工控機(jī)、單片機(jī)和DSP（DigitalSingnalProcessor）來(lái)完成位置和速度控制。由于受CPU運(yùn)算速度的限制，伺服系統(tǒng)中響應(yīng)最快的電流環(huán)控制仍由模擬電路完成。

從交流伺服系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展過程來(lái)看，混合式交流伺服系統(tǒng)技術(shù)比較成熟，在許多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，仍是目前伺服裝置產(chǎn)品的主流。交流伺服控制模式

數(shù)字式伺服系統(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型的脈寬調(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)行電壓控制，完成位置伺服控制任務(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)典的和現(xiàn)代的，都可以方便地被引入進(jìn)行研究及應(yīng)用。還可完成參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化和故障自動(dòng)診斷等，使系統(tǒng)控制性能得到提高。位置伺服控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求位置伺服系統(tǒng)的主要控制目標(biāo)是迅速跟蹤指令值的任意變化，在性能上有兩方面的要求：一方面要有穩(wěn)定平滑的瞬態(tài)響應(yīng)；另一方面穩(wěn)態(tài)位置跟蹤誤差和動(dòng)態(tài)位置跟蹤誤差要小，以獲得高精度的位置控制性能。位置伺服控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)性能指標(biāo):1、穩(wěn)態(tài)位置跟蹤誤差與位置環(huán)增益

位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數(shù)控設(shè)備的加工精度,因此位置精度是一個(gè)極為重要的指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)位置跟蹤誤差是指當(dāng)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的瞬態(tài)響應(yīng)過程結(jié)束以后,在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)伺服系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)械實(shí)際位置與指令目標(biāo)值之間的誤差。位置伺服控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求位置環(huán)增益與伺服電機(jī)以及機(jī)械負(fù)載有密切聯(lián)系。通常伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益越高，位置跟蹤誤差愈小，但在輸入進(jìn)給速度突變時(shí)，其輸出變化劇烈，機(jī)械負(fù)載要承受較大的沖擊。當(dāng)伺服系統(tǒng)位置環(huán)增益相對(duì)較小時(shí),調(diào)整起來(lái)比較方便,因?yàn)槲恢铆h(huán)增益小，伺服系統(tǒng)容易穩(wěn)定。同時(shí)，低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)頻帶較窄，對(duì)噪音（外部干擾信號(hào)）不敏感。但位置環(huán)增益低的伺服系統(tǒng)位置跟蹤誤差較大，進(jìn)行輪廓加工時(shí)，會(huì)在軌跡上形成加工誤差。（畫路徑拐角圖）位置伺服控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求

2、定位精度和速度控制范圍定位精度是評(píng)價(jià)位置伺服系統(tǒng)位置控制準(zhǔn)確度的性能指標(biāo)，系統(tǒng)最終定位點(diǎn)與指令目標(biāo)值間的靜止誤差定義為系統(tǒng)的定位精度。伺服系統(tǒng)在低速情況下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)進(jìn)給，則要求速度必須大于“死區(qū)”范圍?！八绤^(qū)”指的是由于存在靜摩擦力，系統(tǒng)在小信號(hào)輸入時(shí)，電機(jī)克服不了摩擦力而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，由于存在機(jī)械間隙，電機(jī)雖然轉(zhuǎn)動(dòng)，但拖板并不移動(dòng)。對(duì)于一個(gè)位置伺服系統(tǒng)，最低限度應(yīng)當(dāng)能對(duì)其指令輸入的最小設(shè)定單位一個(gè)脈沖作出相應(yīng)的響應(yīng)。要達(dá)到這一目標(biāo)，除了必須使用分辨率足夠高的位置檢測(cè)器件外，系統(tǒng)的速度伺服還應(yīng)當(dāng)具有足夠?qū)挼乃俣瓤刂品秶?。位置伺服控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求

3、最大快移速度

最大快移速度即為系統(tǒng)速度伺服所能提供的最高轉(zhuǎn)速。它是決定系統(tǒng)定位精度和定位快速性的一個(gè)重要因數(shù)。位置伺服控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求

4、位置伺服系統(tǒng)內(nèi)環(huán)的幾種常用性能指標(biāo)

(1)瞬時(shí)最大電流：它代表了伺服電動(dòng)機(jī)所允許承受的最大沖擊負(fù)荷和系統(tǒng)的最大加減速力矩(正比于最大速度上升斜率)。

(2)電機(jī)利用系數(shù)：當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)采用電力半導(dǎo)體器件以調(diào)制斬波方式供電驅(qū)動(dòng)時(shí),電樞電流中的交變分量使它的有效值大于平均值。為保證電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)溫升不超過規(guī)定值,需減小電動(dòng)機(jī)的輸出力矩。電機(jī)利用系數(shù)表示電動(dòng)機(jī)減小輸出力矩使用的程度。此外，系統(tǒng)的抗干擾能力，低速時(shí)能否輸出大的轉(zhuǎn)矩,是否具有比較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等也是伺服系統(tǒng)常用的性能指標(biāo)。伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程特點(diǎn)綜合性、專業(yè)性，知識(shí)面寬，內(nèi)容多而雜注重實(shí)踐

反饋的特點(diǎn)與作用兩類基本反饋控制系統(tǒng)的比較什么是伺服系統(tǒng)（ServoSystem）

隨動(dòng)系統(tǒng)—調(diào)節(jié)系統(tǒng)是控制系統(tǒng)中的一類系統(tǒng)它用來(lái)控制被控對(duì)象的轉(zhuǎn)角或位移，使其自動(dòng)、連續(xù)、精確地復(fù)現(xiàn)輸入指令的變化。（一般具有負(fù)反饋閉環(huán)）例：雷達(dá)系統(tǒng)、機(jī)器人機(jī)械臂、聲納平臺(tái)控制系統(tǒng)形式開環(huán)和閉環(huán)反饋的特點(diǎn)與作用特點(diǎn)：

1、連續(xù)的檢測(cè)偏差量；

2、回路增益可以較高，使誤差很小，輸出接近希望值；

3、對(duì)環(huán)境有適應(yīng)性，抗干擾性強(qiáng)；

4、閉開環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。作用：（增益、穩(wěn)定、靈敏度、抗干擾）參考:書P52-73

1、反饋對(duì)增益的影響H(s)=0時(shí)，即為開環(huán)，增益為G(s)H(s)≠0時(shí)，即為閉環(huán)，增益為│1+G(jω)H(jω)│>1時(shí)，增益減小│1+G(jω)H(jω)│<1時(shí)，增益增大G(jω)H(jω)在不同頻段都可能出現(xiàn)上面的情況2、反饋對(duì)穩(wěn)定性的影響當(dāng)1+G(jω)H(jω)=0或特征根分布在右半平面時(shí)，Φ（jω）→∞，系統(tǒng)不穩(wěn)定。通過控制，可使不穩(wěn)定系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，選擇F(s)例：倒立擺系統(tǒng)（參考P75-79，牛頓定律）已知：桿的質(zhì)量為m，車的質(zhì)量為M，車為一個(gè)自由度，左右運(yùn)動(dòng)；桿有兩個(gè)自由度，左右運(yùn)動(dòng)，繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)。f為垂向力，F(xiàn)為水平力。桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：桿垂直直線運(yùn)動(dòng)：桿水平直線運(yùn)動(dòng)：車水平直線運(yùn)動(dòng)：當(dāng)車靜止時(shí)，u=0，系統(tǒng)處于不穩(wěn)定平衡；加入控制力u后，取很小角運(yùn)動(dòng)，有設(shè)狀態(tài)變量:得到狀態(tài)方程：A的特征根del(sI-A)=0，有正根，系統(tǒng)不穩(wěn)定可通過配置系統(tǒng)極點(diǎn)，使系統(tǒng)穩(wěn)定。3、反饋對(duì)系統(tǒng)參數(shù)靈敏度的影響

工作中，控制系統(tǒng)的元件總是隨時(shí)間環(huán)境變化的。希望這種變化越小越好。

靈敏度的定義：G(s)參數(shù)可變，Φ(s)對(duì)G(s)的變化的靈敏度為可以用增大G(s)H(s)的辦法，使任意小。開環(huán)時(shí)，使按1：1相應(yīng)G(s)的變化的。

4、反饋對(duì)外部噪聲或擾動(dòng)的影響

它的作用可以削弱外部噪聲或擾動(dòng)N(s)的影響H=O時(shí)，也即開環(huán)時(shí)，有E(s)=R(s)，則

C(s)=G1G2R(s)+G2N(s)=G1G2E(s)+G2N(s)定義：輸出信噪比增大信噪比的途徑:增加G1，或增加E(s)/N(s)閉環(huán)時(shí)，在某些情況下，閉環(huán)提供了改善信噪比的可能性當(dāng)G1增大到G’1時(shí)，調(diào)整R到R’,使開環(huán)、閉環(huán)輸出C(s)相等C(s)│N=O=G’1G2R’/(1+G’1G2H)=G1G2RC(s)│R=O=G2N/(1+G’1G2H)

希望它小信噪比=C(s)│N=O/

C(s)│R=O=G1(1+G’1G2H)R/N增加了(1+G’1G2H)項(xiàng)，使提高信噪比有了可能。5、反饋對(duì)系統(tǒng)帶寬、阻抗、過渡過程及頻率特性都有影響兩類基本反饋控制系統(tǒng)的比較

控制系統(tǒng)種類很多，分法也各不相同。按控制形式分：定?？刂葡到y(tǒng)——時(shí)變控制系統(tǒng)線性控制系統(tǒng)——非線性控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)——離散控制系統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)——數(shù)字控制系統(tǒng)按控制目標(biāo)分：伺服控制系統(tǒng)（隨動(dòng)系統(tǒng)）——調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)（隨動(dòng)系統(tǒng)）

——調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)跟蹤輸入變化，克服負(fù)載與噪聲干擾——使對(duì)象保持某一狀態(tài)兩類系統(tǒng)共同點(diǎn)：一般都是反饋控制系統(tǒng)兩類系統(tǒng)不同點(diǎn)：四個(gè)方面1、輸入信號(hào)

時(shí)變、跟蹤、未知、復(fù)雜

——常值階躍、已知、簡(jiǎn)單2、誤差特點(diǎn)

跟蹤誤差來(lái)源于輸入信號(hào)的隨機(jī)變化

——廣義干擾引起3、過渡過程質(zhì)量、精度過渡過程質(zhì)量高、精度、快速性好——精度高，過程一般4、負(fù)載特點(diǎn)

負(fù)載慣性與摩擦——廣義干擾你中有我，我中有你伺服控制技術(shù)的發(fā)展1944年，世界上第一個(gè)伺服系統(tǒng)由美國(guó)麻省理工學(xué)院輻射實(shí)驗(yàn)室研制成功?；鹋谧詣?dòng)跟蹤目標(biāo)伺服系統(tǒng)

第二次世界大戰(zhàn)期間，對(duì)系統(tǒng)提出了大功率、高精度、快速響應(yīng)等一系列高性能要求，液壓伺服技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。它表現(xiàn)出無(wú)以倫比的快速性、低速平穩(wěn)性等一系列優(yōu)點(diǎn)。到50年代末期和60年代初期，有關(guān)電液伺服技術(shù)的基本理論日趨完善，從而使電液伺服系統(tǒng)的應(yīng)用達(dá)到了前所未有的高度。50年代中期，機(jī)電伺服系統(tǒng)在一些重要元器件性能上有新的突破，組成了靜止式可控整流裝置，帶來(lái)了控制領(lǐng)域的一場(chǎng)技術(shù)革命。70年代以來(lái)，電力電了技術(shù)突飛猛進(jìn)，推出了新一代“全控式”電力電子器件。新材料與電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以脈寬調(diào)制結(jié)合，大大改善了伺服系統(tǒng)的性能。對(duì)傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)形成強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，并以極快的速度發(fā)展。

稀土磁材料、力矩電機(jī)、大慣量寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)

控制理論快速發(fā)展

傳遞函數(shù)、拉普拉斯變換和奈奎斯特穩(wěn)定理論；根軌跡；現(xiàn)代控制理論計(jì)算機(jī)、大規(guī)模集成電路的發(fā)展，各元器件趨于數(shù)字化、集成化，使現(xiàn)代伺服系統(tǒng)朝著高精度、低噪聲的方向發(fā)展。展望未來(lái)，新器件、新理論、新技術(shù)必將驅(qū)使伺服系統(tǒng)朝“智能化”方向發(fā)展，賦予人工智能特性的伺服系統(tǒng)以及智能控制器必將獲得廣泛應(yīng)用。伺服系統(tǒng)的組成例：仿型銑床隨動(dòng)系統(tǒng)

r(t)為模桿的位移，c(t)是銑刀桿的位移。希望銑刀的運(yùn)動(dòng)c(t)完全復(fù)現(xiàn)模桿的運(yùn)動(dòng)r(t)。使得加工出來(lái)的零件尺寸和模型一樣。組成伺服系統(tǒng)按職能可分為以下六個(gè)部分1.測(cè)量元件其職能是檢測(cè)被控制的物理量，在隨動(dòng)系統(tǒng)中被測(cè)量是角度或位移，而在速度控制系統(tǒng)中被測(cè)量是轉(zhuǎn)速或角速度。2.給定元件其職能是給出與期望的被控量相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸出量3.比較元件其職能是把測(cè)量元件檢測(cè)的被控量實(shí)際值與給定元件給出的參考量進(jìn)行比較，求出它們之間的偏差。4.放大元件其職能是將比較元件給出的偏差信號(hào)進(jìn)行放大，用來(lái)推動(dòng)執(zhí)行元件控制被控對(duì)象。電壓偏差信號(hào)，可用電子管、晶體管、集成電路、晶閘管等組成的電壓放大級(jí)和功率放大級(jí)加以放大。5.執(zhí)行元件其職能是直接推動(dòng)被控對(duì)象。用來(lái)作為執(zhí)行元件的有閥、電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等。6.校正元件也叫補(bǔ)償元件，它是結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的元件，用串聯(lián)或反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，減小或消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。最簡(jiǎn)單的校正元件是由電阻、電容組成的無(wú)源或有源網(wǎng)絡(luò)，復(fù)雜的則用電子計(jì)算機(jī)。伺服系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)每個(gè)科研項(xiàng)目，都必須有“設(shè)計(jì)任務(wù)書”或“技術(shù)規(guī)格書”，按要求完成設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)給出兩類典型系統(tǒng)的技術(shù)基本要求調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)基本要求伺服系統(tǒng)的技術(shù)基本要求調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)基本要求1、調(diào)速范圍

D=nmax/nmin

2、連續(xù)性和平滑性要求

在D的范圍內(nèi)，有級(jí)還是無(wú)級(jí)，可逆還是不可逆3、對(duì)動(dòng)態(tài)性能

階躍信號(hào)作用下，時(shí)域指標(biāo)：σ%、ts、N

正弦信號(hào)作用下，閉環(huán)頻域指標(biāo)：Mr、ωb

正弦信號(hào)作用下，開環(huán)頻域指標(biāo)：ωc、γ4、靜差率δ或轉(zhuǎn)速降Δn(或ΔΩ，Δv)

Δn=n０-nR(或ΔΩ=Ω０-ΩR)

δ=Δn/n０

n０理想空載轉(zhuǎn)速，nR

滿載轉(zhuǎn)速5、負(fù)載擾動(dòng)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)

負(fù)載擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的影響是調(diào)速系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)之一衡量抗擾能力一般取大轉(zhuǎn)速降(升)Δnmax與響應(yīng)時(shí)間tsf來(lái)度量6、元件參數(shù)變化的敏感性要求

指控制系統(tǒng)本身各項(xiàng)元件參數(shù)的變化所引起的誤差。通常如不提出要求，則應(yīng)包含在系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性要求之內(nèi)7、系統(tǒng)工作制

有長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行、間歇循環(huán)運(yùn)行和短時(shí)間運(yùn)行之分，可靠性、壽命要求8、環(huán)境要求溫度、濕度、三防(防水、防腐、防輻射)、抗振動(dòng)、抗沖擊9、外形要求體積、重量、結(jié)構(gòu)外形、安裝特點(diǎn)10、其他要求成本、元件通用性、標(biāo)準(zhǔn)化程度、能源利用率、維護(hù)使用、電源伺服系統(tǒng)的技術(shù)基本要求1、系統(tǒng)靜態(tài)誤差e０(簡(jiǎn)稱系統(tǒng)靜差)

通常指系統(tǒng)輸入指令為常值時(shí)，輸入與輸出之間的誤差。位置控制系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)成無(wú)靜差系統(tǒng)。理論上系統(tǒng)靜止協(xié)調(diào)時(shí)沒有位置誤差。實(shí)際上，系統(tǒng)的測(cè)量元件(亦稱敏感元件)分辨率有限，系統(tǒng)輸出端承受干摩擦造成死區(qū)，均可造成系統(tǒng)靜誤差。2、速度誤差ev、正弦跟蹤誤差esin、最大跟蹤誤差em

當(dāng)位置控制系統(tǒng)處于等速跟蹤狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)輸出軸與輸入軸之間瞬時(shí)位置誤差(角度或角位移)，稱為速度誤差ev。當(dāng)系統(tǒng)作正