第1章 伺服系統(tǒng)概述

1、嘉興學(xué)院嘉興學(xué)院jaxing University主講 張今朝相關(guān)專業(yè)課程相關(guān)專業(yè)課程1.電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)2.電力拖動(dòng)與控制基礎(chǔ)電力拖動(dòng)與控制基礎(chǔ).3. 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù). 4. 自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制原理5.積分變換積分變換.7.單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用8.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù).9.DSP控制技術(shù)控制技術(shù)成績(jī)劃分：成績(jī)劃分：考試成績(jī)考試成績(jī)=30%平時(shí)平時(shí)+70%期期末末1.10%課堂表現(xiàn)課堂表現(xiàn)2.10%實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新3.10%作業(yè)作業(yè)+期中考試期中考試主要參考課程主要參考課程 1.單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 第第2版版 趙德安趙德安 主編主編 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械

2、工業(yè)出版社2. 交流伺服電機(jī)及其控制交流伺服電機(jī)及其控制 寇寶泉寇寶泉 程樹康程樹康 編著編著 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社第一章第一章 概論概論第一節(jié)第一節(jié) 伺服系統(tǒng)的作用及組成伺服系統(tǒng)的作用及組成第二節(jié)第二節(jié) 伺服系統(tǒng)的基本要求和特點(diǎn)伺服系統(tǒng)的基本要求和特點(diǎn)第三節(jié)第三節(jié) 伺服系統(tǒng)的分類伺服系統(tǒng)的分類補(bǔ)充及引言補(bǔ)充及引言l伺服概念：伺服概念：l這是英文這是英文servo的諧音，念起來(lái)與外文的伺服發(fā)音的諧音，念起來(lái)與外文的伺服發(fā)音差不多。但伺服這個(gè)字就是差不多。但伺服這個(gè)字就是“侍候侍候”，就是非常，就是非常聽話，讓走到哪，就走到哪。聽話，讓走到哪，就走到哪。l 在數(shù)控機(jī)床中，由計(jì)算機(jī)發(fā)出在數(shù)

3、控機(jī)床中，由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令脈沖指令脈沖，讓哪，讓哪一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖著工作臺(tái)動(dòng)，這一臺(tái)電動(dòng)機(jī)就一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖著工作臺(tái)動(dòng)，這一臺(tái)電動(dòng)機(jī)就動(dòng)，而且這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)的距離，動(dòng)，而且這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)的距離，完全按著計(jì)算機(jī)的指令行事，非常準(zhǔn)確無(wú)誤地完完全按著計(jì)算機(jī)的指令行事，非常準(zhǔn)確無(wú)誤地完成指令要求的任務(wù)。成指令要求的任務(wù)。l很顯然，伺服系統(tǒng)所以能作到這一點(diǎn)，也是非很顯然，伺服系統(tǒng)所以能作到這一點(diǎn)，也是非常不容易的。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)拖著一個(gè)重量很重的常不容易的。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)拖著一個(gè)重量很重的工作臺(tái)，而且摩擦力隨著季節(jié)、新舊程度、潤(rùn)工作臺(tái)，而且摩擦力隨著季節(jié)、新舊程度、潤(rùn)滑狀態(tài)等因素而變化，

4、控制了一個(gè)穩(wěn)定速度，滑狀態(tài)等因素而變化，控制了一個(gè)穩(wěn)定速度，精確定位，可以想象其難度之大。精確定位，可以想象其難度之大。數(shù)控機(jī)床相關(guān)數(shù)控機(jī)床相關(guān)( (補(bǔ)充補(bǔ)充) ) 第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床是第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床是1952年美國(guó)年美國(guó)PARSONS公司與麻省理工學(xué)公司與麻省理工學(xué)院（院（MIT）合作研制的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，）合作研制的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，它綜合應(yīng)用了電它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密檢測(cè)與新型機(jī)械結(jié)子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密檢測(cè)與新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，可用于加工復(fù)雜曲面零件。構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，可用于加工復(fù)雜曲面零件。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展先后經(jīng)歷了電子管（數(shù)控機(jī)床的發(fā)

5、展先后經(jīng)歷了電子管（1952年）、晶體管（年）、晶體管（1959年）、小規(guī)摸集成電路（年）、小規(guī)摸集成電路（1965年）、大規(guī)模集成電年）、大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)（路及小型計(jì)算機(jī)（1970年）和微處理機(jī)或微型機(jī)算機(jī)（年）和微處理機(jī)或微型機(jī)算機(jī)（1974年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。l中國(guó)中國(guó)1958年第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床年第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床（一）數(shù)控機(jī)床的制造（一）數(shù)控機(jī)床的制造（二）數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)（二）數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)1 高速化高速化 ：采用高速的：采用高速的32位以上的微處理器，可提位以上的微處理器，可提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率及實(shí)現(xiàn)連續(xù)小程序段的高速高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率及實(shí)現(xiàn)連續(xù)小程序

6、段的高速、高精加工。日本產(chǎn)的、高精加工。日本產(chǎn)的FANUC15系統(tǒng)開發(fā)出系統(tǒng)開發(fā)出64位位CPU系統(tǒng)，能達(dá)到最小移動(dòng)單位系統(tǒng)，能達(dá)到最小移動(dòng)單位0.1um時(shí)，最大時(shí)，最大進(jìn)給速度為進(jìn)給速度為100m/min。2 多功能化多功能化3 智能化：引進(jìn)了自適應(yīng)控制技術(shù)智能化：引進(jìn)了自適應(yīng)控制技術(shù).自適應(yīng)控制（自適應(yīng)控制（Adaptive Control，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱AC）技術(shù)是能調(diào)節(jié)在加）技術(shù)是能調(diào)節(jié)在加工過(guò)程中所測(cè)得的工作狀態(tài)特性，且能使切削過(guò)工過(guò)程中所測(cè)得的工作狀態(tài)特性，且能使切削過(guò)程達(dá)到并維持最佳狀態(tài)的技術(shù)。程達(dá)到并維持最佳狀態(tài)的技術(shù)。4 高精度化：通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)誤差和采用補(bǔ)償技高精度化：通過(guò)減

7、少數(shù)控系統(tǒng)誤差和采用補(bǔ)償技術(shù)可提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。術(shù)可提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。5 高可靠性：通過(guò)提高數(shù)控系統(tǒng)的硬件質(zhì)量，采用高可靠性：通過(guò)提高數(shù)控系統(tǒng)的硬件質(zhì)量，采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化來(lái)提高其可靠性。模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化來(lái)提高其可靠性。 （三）、（三）、 數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)的基本概念1 數(shù)字控制（數(shù)字控制（Numerical Control)，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱NC，它是采用數(shù)字，它是采用數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化的控制技術(shù)，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床化信息實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化的控制技術(shù)，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床稱作數(shù)控機(jī)床。的機(jī)床稱作數(shù)控機(jī)床。

8、2 NC機(jī)床：早期的數(shù)控機(jī)床的機(jī)床：早期的數(shù)控機(jī)床的NC裝置是由各種邏輯元件、裝置是由各種邏輯元件、記憶元件組成隨機(jī)邏輯電路由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能，稱作記憶元件組成隨機(jī)邏輯電路由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能，稱作硬件數(shù)控，用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控機(jī)床稱作硬件數(shù)控，用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控機(jī)床稱作NC機(jī)床機(jī)床。3 CNC 機(jī)床：現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控機(jī)床：現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)（系統(tǒng)（Computerized Numerical Control）由事先存放在）由事先存放在存儲(chǔ)器里的系統(tǒng)程序（軟件）來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)部分存儲(chǔ)器里的系統(tǒng)程序（軟件）來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)部分或全部

9、數(shù)控功能，并通過(guò)接口與外圍設(shè)備進(jìn)行聯(lián)接，這樣或全部數(shù)控功能，并通過(guò)接口與外圍設(shè)備進(jìn)行聯(lián)接，這樣的機(jī)床稱作的機(jī)床稱作CNC機(jī)床機(jī)床。（四）、（四）、 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 1 工作原理工作原理圖紙存儲(chǔ)介質(zhì)數(shù)控裝置輸入輸出CNC裝置伺服驅(qū)動(dòng)裝置伺服系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)切削驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)床主體檢測(cè)裝置2 組成組成（1）程序的存儲(chǔ)介質(zhì)（紙帶、磁帶或磁盤等）程序的存儲(chǔ)介質(zhì)（紙帶、磁帶或磁盤等）（2）輸入輸出裝置）輸入輸出裝置（3）數(shù)控裝置（是數(shù)控機(jī)床的核心，接受脈沖信）數(shù)控裝置（是數(shù)控機(jī)床的核心，接受脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)譯碼、運(yùn)算和邏輯處理將指令信息輸出號(hào)經(jīng)過(guò)譯碼、運(yùn)算和邏輯處理將指令信息輸出給

10、伺服系統(tǒng)，使設(shè)備按軌定的動(dòng)作執(zhí)行）給伺服系統(tǒng)，使設(shè)備按軌定的動(dòng)作執(zhí)行）（4）伺服裝置（是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件）伺服裝置（是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)，作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)）床執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)） （5）檢測(cè)反饋裝置（作用是對(duì)機(jī)床的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度）檢測(cè)反饋裝置（作用是對(duì)機(jī)床的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度、方向、位移量以及加工狀態(tài)加以檢測(cè)并將結(jié)果、方向、位移量以及加工狀態(tài)加以檢測(cè)并將結(jié)果反饋給數(shù)控裝置，計(jì)算出與指令位移之間的偏差反饋給數(shù)控裝置，計(jì)算出與指令位移之間的偏差并發(fā)出糾正誤差指令）并發(fā)出糾正誤差指令）（6）機(jī)床主體（是加工運(yùn)動(dòng)的實(shí)際

11、機(jī)械部件，主要）機(jī)床主體（是加工運(yùn)動(dòng)的實(shí)際機(jī)械部件，主要包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件如工作臺(tái)、包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件如工作臺(tái)、拖板、刀架，和支承部件如床身、立柱等，還有拖板、刀架，和支承部件如床身、立柱等，還有冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位部件、夾緊、換刀機(jī)械手等輔冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位部件、夾緊、換刀機(jī)械手等輔助裝置。助裝置。（3）輪廓控制系統(tǒng)輪廓控制系統(tǒng)（Contour Control）是對(duì)兩個(gè)）是對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行連續(xù)控制，并能對(duì)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行連續(xù)控制，并能對(duì)機(jī)床移動(dòng)部件的位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，即機(jī)床移動(dòng)部件的位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，即要控制加工的軌跡，加工出要

12、求的輪廓。其運(yùn)動(dòng)要控制加工的軌跡，加工出要求的輪廓。其運(yùn)動(dòng)軌跡是軌跡是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等。等。（五）、數(shù)控機(jī)床的分類（五）、數(shù)控機(jī)床的分類 1 按工業(yè)用途分類按工業(yè)用途分類（1）數(shù)控車床（）數(shù)控車床（ NC Lathe） （2）數(shù)控銑床）數(shù)控銑床(NC Milling Machine)（3）數(shù)控鉆床）數(shù)控鉆床(NC Drilling Machine) （4） 數(shù)控鏜床數(shù)控鏜床(NC Boring Machine)（5）數(shù)控齒輪加工機(jī)床）數(shù)控齒輪加工機(jī)床(NC Gearing Holding Machine)（6）數(shù)控平面磨床）數(shù)控平面磨床(NC Surf

13、ace Grinding Machine)（7）數(shù)控外圓磨床）數(shù)控外圓磨床(NC External Cylindrical Grinding Machine)（8）數(shù)控輪廓磨床）數(shù)控輪廓磨床(NC Contour Grinding Machine)（9）數(shù)控工具磨床）數(shù)控工具磨床(NC Tool Grinding Machine)（10）數(shù)控坐標(biāo)磨床）數(shù)控坐標(biāo)磨床(NC Jig Grinding Machine)（11）數(shù)控電火花加工機(jī)床）數(shù)控電火花加工機(jī)床(NC Dieseling Electric Discharge Machine)（12）數(shù)控線切割機(jī)床）數(shù)控線切割機(jī)床(NC Wire

14、Discharge Machine)（13）數(shù)控激光加工機(jī)床）數(shù)控激光加工機(jī)床(NC Laser Beam Machine) （14）數(shù)控沖床）數(shù)控沖床(NC Punching Press) （15）加工中心）加工中心(Machine Center)（16）數(shù)控超聲波加工機(jī)床）數(shù)控超聲波加工機(jī)床NC Ultrasonic Machine) （17）其他（如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等）其他（如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等）2 按運(yùn)動(dòng)方式分類按運(yùn)動(dòng)方式分類 （1）點(diǎn)位控制系統(tǒng)點(diǎn)位控制系統(tǒng)（Positioning Control）只控制刀具從）只控制刀具從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的位置，而不控制移動(dòng)軌跡，在移動(dòng)過(guò)程一點(diǎn)到另一點(diǎn)的位置，而

15、不控制移動(dòng)軌跡，在移動(dòng)過(guò)程中刀具不進(jìn)行切削加工。中刀具不進(jìn)行切削加工。 刀具的三種路徑刀具的三種路徑 （1） （2） （3）（2）直線控制系統(tǒng)直線控制系統(tǒng)（Straight-line Control）是控）是控制刀具或機(jī)床工作臺(tái)以給定的速度，沿平行于某一制刀具或機(jī)床工作臺(tái)以給定的速度，沿平行于某一坐標(biāo)軸方向，由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確移動(dòng)坐標(biāo)軸方向，由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確移動(dòng)，并且在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行直線切削加工。，并且在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行直線切削加工。(2014年)據(jù)美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）統(tǒng)計(jì)，目前世界各地已經(jīng)部署了100多萬(wàn)臺(tái)各種工業(yè)機(jī)器人。其中，在機(jī)器人數(shù)量位列世界第一的日

16、本，其工業(yè)機(jī)器人的規(guī)模將近40萬(wàn)臺(tái)，整整占據(jù)了全球40%的比例。但日本政府并未止步，他們打算在2025年左右，將工業(yè)機(jī)器人使用量提高到100萬(wàn)臺(tái)。 東莞市機(jī)器人技術(shù)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)羅百輝認(rèn)為，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)已經(jīng)步入黃金發(fā)展期。作為勞動(dòng)力成本快速上升和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)帶來(lái)的令人驚喜的“副產(chǎn)品”，機(jī)器人替代人工勞動(dòng)力成為了行業(yè)快速發(fā)展的催化劑，并且使得產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)性拐點(diǎn)加速到來(lái)。目前，工業(yè)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段，但未來(lái)發(fā)展空間無(wú)比巨大，相關(guān)項(xiàng)目產(chǎn)品具備廣闊的市場(chǎng)前景。 目前，中國(guó)是全球機(jī)器人行業(yè)增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)。數(shù)據(jù)顯示2012年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到了2.7萬(wàn)臺(tái)，雖然落后于日本，但預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)表明，國(guó)

17、內(nèi)的高增長(zhǎng)將使得中國(guó)在未來(lái)兩年內(nèi)超越日本，成為世界上最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）也預(yù)計(jì)中國(guó)也將會(huì)在2014年成為最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。( (工業(yè)工業(yè)) )機(jī)器人及伺服系統(tǒng)機(jī)器人及伺服系統(tǒng)機(jī)器換人機(jī)器換人 伺服系統(tǒng)（servo mechanism）又稱隨動(dòng)系統(tǒng)，是用來(lái)精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)是工業(yè)控制領(lǐng)域重要的一部分，下面是在中國(guó)伺服系統(tǒng)領(lǐng)域的十大企業(yè)，排名不分先后。1、深圳市匯川技術(shù)股份有限公司、深圳市匯川技術(shù)股份有限公司深圳匯川成立于成

18、立于2003年4月，并于2010年9月28日在A股創(chuàng)業(yè)板成功上市（股票簡(jiǎn)稱：匯川技術(shù)，股票代碼:300124）。上市發(fā)行股票2700萬(wàn)股，募集資金總額19.41億元，目前公司市值約120億元。 2、安川電機(jī)（中國(guó)）有限公司、安川電機(jī)（中國(guó)）有限公司安川電機(jī)（中國(guó)）有限公司是安川電機(jī)在中國(guó)的總公司，前身為安川電機(jī)在上海市的銷售子公司，與2011年向該子公司增資成立“安川電機(jī)（中國(guó)）有限公司”總公司，統(tǒng)一管理位于上海、北京、遼寧省沈陽(yáng)市的六家子公司，并在管理、銷售、生產(chǎn)方面實(shí)現(xiàn)相互協(xié)作。安川電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制事業(yè)部把多樣的革新及世界最新技術(shù)整合到變頻器之中并進(jìn)行了產(chǎn)品化,取得了行業(yè)的領(lǐng)先地位。這些最尖

19、端的技術(shù)作為世界標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，而變頻器的品質(zhì)、性能、功能享譽(yù)于世界，由此確保了全球No.1的市場(chǎng)份額。3、北京發(fā)那科機(jī)電有限公司、北京發(fā)那科機(jī)電有限公司北京發(fā)那科機(jī)電有限公司是由北京機(jī)床研究所與日本FANUC公司于1992年共同組建的合資公司，專門從事機(jī)床數(shù)控裝置的生產(chǎn)、銷售與維修。注冊(cè)資金1130萬(wàn)美元，美國(guó)GE-Fanuc和北京實(shí)創(chuàng)開發(fā)總公司各參股10%，中外雙方股比各占50%。4、臥龍電氣集團(tuán)股份有限公司、臥龍電氣集團(tuán)股份有限公司臥龍電氣集團(tuán)股份有限公司（股票代碼：600580），地處長(zhǎng)三角中心區(qū)域-浙江省上虞經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。公司現(xiàn)有4個(gè)事業(yè)部、8家控股子公司?？毓勺庸景ㄓ信c全

20、球500強(qiáng)日本松下合資經(jīng)營(yíng)的家用電機(jī)公司、與意大利歐力合資經(jīng)營(yíng)的歐力臥龍振動(dòng)機(jī)械有限公司等，目前已擁有浙江上虞、浙江紹興、浙江杭州、寧夏銀川、湖北武漢、北京六大生產(chǎn)基地、六大產(chǎn)業(yè)園區(qū)，具備了年產(chǎn)上億臺(tái)的生產(chǎn)能力。5、深圳市英威騰電氣股份有限公司、深圳市英威騰電氣股份有限公司深圳市英威騰電氣股份有限公司成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動(dòng)、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域的產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商。英威騰是國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，目前擁有11家控股子公司，依托于電力電子、自動(dòng)控制、電機(jī)控制、節(jié)能環(huán)保、物聯(lián)網(wǎng)、信息化等關(guān)鍵技術(shù)的掌握，主要產(chǎn)品涵括高、中、低壓變頻器、電梯智能整體機(jī)、伺服系統(tǒng)、

21、PLC、HMI、電機(jī)和電主軸、SVG、UPS、光伏逆變器等。英威騰現(xiàn)有員工1600多人，大型生產(chǎn)基地4個(gè)，營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)遍布國(guó)內(nèi)及海外60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。6、大連電機(jī)集團(tuán)有限公司、大連電機(jī)集團(tuán)有限公司大連電機(jī)集團(tuán)有限公司的前身是大連電機(jī)廠，是改制而成的股份制企業(yè)，成立于1946年，是一家電機(jī)與拖動(dòng)、控制與驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷售的技術(shù)型專業(yè)公司。是中國(guó)第一臺(tái)變頻電機(jī)的誕生地，是中國(guó)電機(jī)行業(yè)質(zhì)量金獎(jiǎng)的唯一獲得者。大連電機(jī)有限公司現(xiàn)有職工近2000人，包含200名工程技術(shù)人員，是一支具有專業(yè)精深技術(shù)背景和長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的年輕的知識(shí)性團(tuán)隊(duì)。 1)開發(fā)出具有現(xiàn)在最新技術(shù)水準(zhǔn)的YSFZ/YSFJ系列交流

22、伺服電機(jī)和DMS系列交流永磁伺服控制器并且已經(jīng)廣泛用于各種數(shù)控機(jī)床的伺服主軸和進(jìn)給系統(tǒng);2）從日本引進(jìn)永磁伺服電機(jī)的制造技術(shù)與工藝，經(jīng)提高、再創(chuàng)新后,新一代的交流永磁伺服電機(jī)業(yè)開始進(jìn)入市場(chǎng)；3)在特殊伺服電機(jī)方面,我公司為機(jī)床行業(yè)開發(fā)了多種助理電機(jī)以及高速伺服電機(jī)和低頻低速大扭矩伺服電機(jī)等等（10HZ、15HZ、20HZ、25HZ）。4）伺服控制類主軸伺服電機(jī)銷售量在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率第一；5)電站風(fēng)冷島變頻調(diào)速電機(jī)市場(chǎng)占有率第一,達(dá)95%以上（全世界只有西門子,ABB和大連電機(jī)廠生產(chǎn)）；6）數(shù)控車床用低頻大扭矩矢量控制型變頻調(diào)速電機(jī)占有率第一。7)隔爆式直驅(qū)式螺桿泵伺服電機(jī)8）電動(dòng)汽車專用電機(jī)7

23、、廣州數(shù)控設(shè)備有限公司、廣州數(shù)控設(shè)備有限公司廣州數(shù)控(GSK)中國(guó)南方數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地，廣東省20家重點(diǎn)裝備制造企業(yè)之一，國(guó)家863重點(diǎn)項(xiàng)目中檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化支撐技術(shù)承擔(dān)企業(yè)，擁有全國(guó)最大的數(shù)控機(jī)床連鎖超市。公司秉承科技創(chuàng)新、追求卓越品質(zhì)，以提高用戶生產(chǎn)力為先導(dǎo)，以創(chuàng)新技術(shù)為動(dòng)力，為用戶提供GSK全系列機(jī)床控制系統(tǒng)、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和伺服電機(jī)、大功率主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸伺服電機(jī)等數(shù)控系統(tǒng)的集成解決方案，積極推廣機(jī)床數(shù)控化改造服務(wù)，開展數(shù)控機(jī)床貿(mào)易。GSK是國(guó)內(nèi)最大的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)基地、科研開發(fā)人員800多人、年投入科研經(jīng)費(fèi)占銷售收入8%以上，年新產(chǎn)品收入占總銷售的75%以上。GSK擁有國(guó)

24、內(nèi)一流的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程，年產(chǎn)銷數(shù)控系統(tǒng)連續(xù)10年全國(guó)第一，占國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品市場(chǎng)的1/2份額。8、羅克韋爾自動(dòng)化制造（上海）有限公司、羅克韋爾自動(dòng)化制造（上海）有限公司羅克韋爾自動(dòng)化制造（上海）有限公司成立于2004年6月，其母公司為羅克韋爾自動(dòng)化有限公司總部位于美國(guó)威斯康星州密爾沃基市，在全球80多個(gè)國(guó)家設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，現(xiàn)有雇員約22,000人。其在伺服系統(tǒng)領(lǐng)域具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，它的產(chǎn)品有ABMicroLogix1500可編程序控制器ABPowerFlex7000中壓變頻器ABPowerFlex6000中壓變頻器ABPowerFlex4交流變頻器ABPowerFlex700交流變頻器ABProc

25、essLogix過(guò)程控制系統(tǒng)AB設(shè)備網(wǎng)（DeviceNet）網(wǎng)絡(luò)AB智能馬達(dá)控制器9、珠海松下馬達(dá)有限公司、珠海松下馬達(dá)有限公司珠海松下馬達(dá)有限公司（PMRZ）成立于1993年5月。隸屬于松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社電化住宅設(shè)備機(jī)器社，為日本獨(dú)資企業(yè)。公司主要研究開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售自產(chǎn)的新型機(jī)電元件，精密軸承，三軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)及伺服裝置，上述產(chǎn)品的零部件、半成品、精沖模、模具標(biāo)準(zhǔn)件，及其技術(shù)服務(wù)和售后服務(wù)；相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的研究開發(fā)、設(shè)計(jì)；從事非配額許可證管理非專營(yíng)商品的收購(gòu)出口業(yè)務(wù)。10、武漢華中數(shù)控股份有限公司、武漢華中數(shù)控股份有限公司武漢華中數(shù)控股份有限公司創(chuàng)立于1994年，注冊(cè)資本650

26、6萬(wàn)元，公司有一支精干的專門從事產(chǎn)品市場(chǎng)服務(wù)和支持的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，80%員工具有大學(xué)以上學(xué)歷，還有數(shù)十名碩士、博士研究生常年在公司從事前沿技術(shù)研究和開發(fā)。主導(dǎo)產(chǎn)品：數(shù)控系統(tǒng)：具有自主版權(quán)的華中I型數(shù)控系統(tǒng)榮獲了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和國(guó)家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的華中“世紀(jì)星”高、中、低端系列數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，銷售近萬(wàn)臺(tái)套，與國(guó)內(nèi)數(shù)十家著名主機(jī)廠實(shí)現(xiàn)了批量配套，其中五軸聯(lián)動(dòng)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控產(chǎn)品打破國(guó)外技術(shù)封鎖，成為我國(guó)軍工企業(yè)（南昌洪都航空集團(tuán)）選用的首臺(tái)全國(guó)產(chǎn)化高檔數(shù)控設(shè)備。伺服驅(qū)動(dòng)：具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)單元和主軸伺服驅(qū)動(dòng)單元系列產(chǎn)品，銷售2.5萬(wàn)臺(tái)，已列入軍方采購(gòu)目錄，并已為6條

27、軍艦雷達(dá)和8臺(tái)車載雷達(dá)的伺服驅(qū)動(dòng)的配套合同。伺服電機(jī)與伺服主軸：具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GK6、GK7全系列永磁同步交流伺服電機(jī)和GM7系列交流伺服主軸實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，成為目前國(guó)內(nèi)唯一擁有成套核心技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)（包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服單元和電機(jī)、主軸單元及主軸電機(jī)等）和自主配套能力的企業(yè)。 嘉興德歐電氣技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事高品質(zhì)自動(dòng)化控制軟件及伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)于一體的高新技術(shù)企業(yè)。公司位于浙江省嘉興秀州工業(yè)區(qū)內(nèi)，擁有辦公及廠房10000多平方米，現(xiàn)有員工70余名，其中專業(yè)技術(shù)人員占公司員工的80%以上。公司主打產(chǎn)品數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、紡

28、織機(jī)械、印刷機(jī)械及自動(dòng)化生產(chǎn)線等領(lǐng)域。 德歐電氣始終以科學(xué)發(fā)展為先導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為目標(biāo)，以誠(chéng)信服務(wù)為追求，通過(guò)先進(jìn)的加工和檢驗(yàn)設(shè)備，嚴(yán)格的生產(chǎn)檢驗(yàn)程序，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定；通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的剛性需求的分析，研發(fā)具有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力的高效產(chǎn)品。公司更強(qiáng)調(diào)以人為本的管理理念，注重文化建設(shè)，擁有一支有文化，懂管理，善經(jīng)營(yíng)，創(chuàng)新務(wù)實(shí)，團(tuán)結(jié)拼搏的經(jīng)營(yíng)管理團(tuán)隊(duì)和一套健全完善的管理機(jī)制。當(dāng)下，德歐人正以開拓者的氣概和步伐向著“全面服務(wù)運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)業(yè)”的目標(biāo)大踏步邁進(jìn)。嘉興德歐電氣技術(shù)有限公司嘉興德歐電氣技術(shù)有限公司嘉興地區(qū)嘉興地區(qū)嘉興學(xué)院嘉興學(xué)院&德歐電氣校外實(shí)習(xí)基地德歐電氣校外實(shí)習(xí)基地嘉興學(xué)院嘉興學(xué)院&

29、德歐電氣校外實(shí)習(xí)基地德歐電氣校外實(shí)習(xí)基地嘉興學(xué)院嘉興學(xué)院&德歐電氣校外實(shí)習(xí)基地德歐電氣校外實(shí)習(xí)基地第一節(jié)插補(bǔ)運(yùn)算：插補(bǔ)運(yùn)算是指根據(jù)工件輪廓通過(guò)最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算，產(chǎn)生沿坐標(biāo)軸的脈沖當(dāng)量，利用刀具的微小直線軌跡逼近工件輪廓進(jìn)行加工的運(yùn)算過(guò)程。它具有實(shí)時(shí)性、會(huì)直接影響刀具的運(yùn)動(dòng)，數(shù)控加工中插補(bǔ)運(yùn)算的速度與精度是衡量數(shù)控裝置的核心指標(biāo)。 插補(bǔ)指令：數(shù)控加工程序中的插補(bǔ)指令大多數(shù)情況下指的就是“G、M、S、T四種功能指令”，指令分別由地址符和數(shù)字組成，可分為模態(tài)（持續(xù)有效）和非模態(tài)（只在當(dāng)前程序有效），其中不同的指令代碼代表著不同的功能。 比如G00-快速定位G01-直線插補(bǔ) G02-順時(shí)針?lè)较?/p>

30、圓弧插補(bǔ) G03-逆時(shí)針?lè)较驁A弧插補(bǔ)，M指令可用來(lái)控制主軸正反轉(zhuǎn)停止如（M03、M04、M05）指令等。同時(shí)還有其他的輔助指令構(gòu)成（F指令可用來(lái)控制移動(dòng)速度等）相互關(guān)系：1）從概念上來(lái)講：插補(bǔ)指令是按零件的輪廓編制的加工運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)輪廓形狀的差異，使用代表不同功能的程序指令從而實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算。而插補(bǔ)運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)一系列的地址和數(shù)字組成功能各異的指令，當(dāng)數(shù)控裝置對(duì)指令發(fā)號(hào)施令并完成規(guī)定動(dòng)作時(shí)就完成了相應(yīng)的插補(bǔ)運(yùn)算2）從邏輯關(guān)系：插補(bǔ)運(yùn)算是原理，插補(bǔ)指令是對(duì)插補(bǔ)運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)3）從先后順序：先有插補(bǔ)運(yùn)算再有插補(bǔ)指令4）從相互關(guān)系：插補(bǔ)指令一定經(jīng)過(guò)了插補(bǔ)運(yùn)算，沒(méi)有插補(bǔ)運(yùn)算不能發(fā)出插補(bǔ)指 令，插補(bǔ)運(yùn)算沒(méi)

31、有插補(bǔ)指令失去了意義5）總的來(lái)說(shuō)：插補(bǔ)指令和插補(bǔ)運(yùn)算相互依存，缺一不可，插補(bǔ)指令和插補(bǔ)運(yùn)算共同構(gòu)成了數(shù)控系統(tǒng)的核心內(nèi)容。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本要求和特點(diǎn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本要求和特點(diǎn) 第二節(jié)1 1穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過(guò)程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。在短暫的調(diào)節(jié)過(guò)程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。靜態(tài)小于直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。靜態(tài)小于5%,動(dòng)態(tài)小動(dòng)態(tài)小于于10%2 2精度高精度高 伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確伺服系統(tǒng)的精度是指輸出

32、量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度。包括定位精度和輪廓加工精度。程度。包括定位精度和輪廓加工精度。 允許偏差允許偏差: :一般一般0.010.001mm(101um)0.010.001mm(101um)； 要求高要求高 分辨率分辨率: :3 3快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào) 快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的重要指快速響應(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)的跟蹤精度。標(biāo)，它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。表現(xiàn)在兩個(gè)方面。表現(xiàn)在兩個(gè)方面。0 00010 000050 10 05.(.)mmm1 m0 1 .m一、對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求4 4低速大轉(zhuǎn)矩和調(diào)速范圍寬低速大轉(zhuǎn)矩和調(diào)速范圍寬 進(jìn)給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩

33、控制，在整個(gè)速度范圍內(nèi)都要進(jìn)給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制，在整個(gè)速度范圍內(nèi)都要保持這個(gè)轉(zhuǎn)矩；保持這個(gè)轉(zhuǎn)矩； 主軸坐標(biāo)的伺服控制在主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩控制低速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩控制，能提供較大轉(zhuǎn)矩。，能提供較大轉(zhuǎn)矩。在在高速時(shí)為恒功率控制高速時(shí)為恒功率控制，具有足夠大的輸出功率。，具有足夠大的輸出功率。 目前，先進(jìn)的水平是在進(jìn)給脈沖當(dāng)量為目前，先進(jìn)的水平是在進(jìn)給脈沖當(dāng)量為 的情況下，進(jìn)給的情況下，進(jìn)給速度在速度在0240m/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。 一般的數(shù)控機(jī)床，進(jìn)給速度范圍在一般的數(shù)控機(jī)床，進(jìn)給速度范圍在024000mm/min.在在124000mm/min即即1:24

34、000的調(diào)速范圍內(nèi)，要求速度均勻、穩(wěn)定、的調(diào)速范圍內(nèi)，要求速度均勻、穩(wěn)定、無(wú)爬行，且速降??；無(wú)爬行，且速降小； 在在1mm/min以下以下具有一定的瞬時(shí)速度，但平均速度低；具有一定的瞬時(shí)速度，但平均速度低； 在在零速零速時(shí)，即工作臺(tái)停止運(yùn)行時(shí)，要求電動(dòng)機(jī)有電磁轉(zhuǎn)矩以維時(shí)，即工作臺(tái)停止運(yùn)行時(shí)，要求電動(dòng)機(jī)有電磁轉(zhuǎn)矩以維持定位精度，即定位誤差不超過(guò)系統(tǒng)的充許范圍，即電動(dòng)機(jī)處持定位精度，即定位誤差不超過(guò)系統(tǒng)的充許范圍，即電動(dòng)機(jī)處于伺服鎖定狀態(tài)。于伺服鎖定狀態(tài)。 1 m二、伺服系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 一一按調(diào)節(jié)理論分類按調(diào)節(jié)理論分類（1 1）開環(huán)伺服系統(tǒng)）開環(huán)伺服系統(tǒng) （2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)）閉環(huán)伺服系統(tǒng) （3）半

35、閉環(huán)伺服系統(tǒng)）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)指令指令驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)工作臺(tái)工作臺(tái)脈沖脈沖伺服電機(jī)伺服電機(jī)速度檢測(cè)速度檢測(cè)速度控制速度控制位置控制位置控制位置檢測(cè)位置檢測(cè)伺服電機(jī)伺服電機(jī)速度控制速度控制位置控制位置控制工作臺(tái)工作臺(tái)脈沖編碼器脈沖編碼器指令指令l開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)l沒(méi)有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)沒(méi)有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置控裝置進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNC插補(bǔ)指令插補(bǔ)指令脈沖頻率脈沖頻率f脈沖個(gè)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)n換算換算脈沖環(huán)脈沖環(huán)形分配形分配變換變換功率功率放大放

36、大l無(wú)位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)講不高，其精度無(wú)位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。精度。l一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。l這類系統(tǒng)具有這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。一般用于經(jīng)濟(jì)。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。型數(shù)控機(jī)床。l 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)l半閉環(huán)

37、數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝置置(常用伺服電機(jī)常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。位置控制調(diào)位置控制調(diào)節(jié)器節(jié)器速度控制速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單檢測(cè)與反饋單元元位置控制單元位置控制單元速度控制單元速度控制單元+-電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)插補(bǔ)指令指令實(shí)際實(shí)際位置位置反饋反饋實(shí)際實(shí)際速度速度反饋反饋l半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得

38、穩(wěn)定的控制性能，可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。l半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高，因半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代而在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。l 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)l全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示，直接對(duì)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。位置控制調(diào)位置控制調(diào)節(jié)器節(jié)器速度控制速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋檢測(cè)與反饋單元單元位置控制單元位置控制單元速度控制單

39、元速度控制單元+-電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)插補(bǔ)指令指令實(shí)際實(shí)際位置位置反饋反饋實(shí)際實(shí)際速度速度反饋反饋l從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量。具有很高的位置控制精度。差、間隙和失動(dòng)量。具有很高的位置控制精度。l由于由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差難以消除。機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間難以消除。機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、

40、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。l該系統(tǒng)主要用于該系統(tǒng)主要用于精度要求很高精度要求很高的鏜銑床、超精車的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：控制精度高控制精度高響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快輸出功率大輸出功率大信號(hào)處理靈活信號(hào)處理靈活易于實(shí)現(xiàn)各種參易于實(shí)現(xiàn)各種參量的反饋量的反饋電液伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)電氣、液壓電氣、液壓適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：負(fù)載質(zhì)量大且要負(fù)載質(zhì)量大且要求響應(yīng)速度快求響應(yīng)速度快二二按使用的執(zhí)行元件分類按使用的執(zhí)行元件分類 （1）電液伺服系統(tǒng) 電液脈沖馬達(dá)和電液伺服馬達(dá)。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：在低速下可以得到很高的輸出力矩，剛性好，時(shí)間常數(shù)小、反應(yīng)快和

41、速度平穩(wěn)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：液壓系統(tǒng)需要供油系統(tǒng)，體積大。噪聲、漏油。電液伺服系統(tǒng)的類型電液伺服系統(tǒng)的類型l位置控制、速度控制、力控制位置控制、速度控制、力控制 閥控系統(tǒng)、泵控系統(tǒng)閥控系統(tǒng)、泵控系統(tǒng) 大功率系統(tǒng)、小功率系統(tǒng)大功率系統(tǒng)、小功率系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng) 模擬伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)模擬伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)（2）電氣伺服系統(tǒng)電氣伺服系統(tǒng) 伺服電機(jī)（伺服電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)和交流電機(jī)）、直流電機(jī)和交流電機(jī)） 優(yōu)點(diǎn)：操作維護(hù)方便，可靠性高。優(yōu)點(diǎn)：操作維護(hù)方便，可靠性高。 1) 步進(jìn)伺服系統(tǒng)步進(jìn)伺服系統(tǒng) 耗能太大，速度不高，功率越大移動(dòng)速度越低。耗能

42、太大，速度不高，功率越大移動(dòng)速度越低。 其脈沖當(dāng)量為其脈沖當(dāng)量為 時(shí)，最高移動(dòng)速度僅為時(shí)，最高移動(dòng)速度僅為2mm/min.主要用于速度和主要用于速度和精度要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床及舊設(shè)備改造中。精度要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床及舊設(shè)備改造中。 2）直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用大進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用大慣量寬調(diào)速永磁直流伺慣量寬調(diào)速永磁直流伺 服電機(jī)服電機(jī)和和中小慣量直流伺服電機(jī)中小慣量直流伺服電機(jī)；主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用他激直流伺；主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用他激直流伺 服電機(jī)。服電機(jī)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好。：調(diào)速性能好。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：有電刷，速度不高。：有電刷，速度不高。 3）交流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng) 交流感應(yīng)異

43、步伺服電機(jī)（一般用于主軸伺服系交流感應(yīng)異步伺服電機(jī)（一般用于主軸伺服系 統(tǒng)）統(tǒng)） 和永磁同步伺服電機(jī)（一般用于進(jìn)給伺服系統(tǒng)）。和永磁同步伺服電機(jī)（一般用于進(jìn)給伺服系統(tǒng)）。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需維護(hù)、適合于在惡劣環(huán)境下工作。動(dòng)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需維護(hù)、適合于在惡劣環(huán)境下工作。動(dòng) 態(tài)響態(tài)響 應(yīng)好、轉(zhuǎn)速高和容量大。在同樣體積下，輸出功率比直流提高應(yīng)好、轉(zhuǎn)速高和容量大。在同樣體積下，輸出功率比直流提高 10%70% 從從20世紀(jì)世紀(jì)80年代后期開始，大量使用交流伺服系統(tǒng)；有的國(guó)家廠家，年代后期開始，大量使用交流伺服系統(tǒng)；有的國(guó)家廠家，已全部使用了交流伺服系統(tǒng)。已全部使用了交流伺服系統(tǒng)。1 m三、按進(jìn)給

44、驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)分類三、按進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)分類 （1）進(jìn)給伺服系統(tǒng)）進(jìn)給伺服系統(tǒng) 指一般概念的指一般概念的位置伺服位置伺服系統(tǒng)，包系統(tǒng)，包 括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)（定位、輪廓跟蹤）。括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)（定位、輪廓跟蹤）。 是數(shù)控機(jī)床中要求最高的伺服控制系統(tǒng)。是數(shù)控機(jī)床中要求最高的伺服控制系統(tǒng)。 （2）主軸伺服系統(tǒng)）主軸伺服系統(tǒng) 只是一個(gè)只是一個(gè)速度控制系統(tǒng)速度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速范圍無(wú)級(jí)調(diào)速，無(wú)需絲杠或其他直實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速范圍無(wú)級(jí)調(diào)速，無(wú)需絲杠或其他直 線運(yùn)動(dòng)的裝置線運(yùn)動(dòng)的裝置四、按反饋比較控制方式分類四、按反饋比較控制方式分類 （1）脈沖、數(shù)字比較伺服系統(tǒng)

45、脈沖、數(shù)字比較伺服系統(tǒng) (應(yīng)用最廣泛應(yīng)用最廣泛) *(2）相位比較伺服系統(tǒng)）相位比較伺服系統(tǒng)(應(yīng)用次最廣泛應(yīng)用次最廣泛) （1）能輸出一系列具有一定頻率的脈沖信號(hào)，為伺服系統(tǒng)提供一個(gè)相位比較基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。（2）將來(lái)自計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔蛔兓盘?hào)的脈沖調(diào)相器。（3）檢測(cè)工作臺(tái)位移的位置檢測(cè)元件（感應(yīng)同步器）。它主要由以下部分組成。 圖1-6 相位比較伺服系統(tǒng)P70000FF（4）將控制信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較，輸出與相位差成正比電壓信號(hào)的鑒相器。（5）將鑒相器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行功率和電壓放大的伺服放大器。（6）實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械位移轉(zhuǎn)換的執(zhí)行元件。 （3）幅值比較伺服系統(tǒng)）幅值

46、比較伺服系統(tǒng)(應(yīng)用較不廣泛應(yīng)用較不廣泛) 位置檢測(cè)元件旋轉(zhuǎn)變壓器或感應(yīng)同步器采用幅值工作狀態(tài)，輸出模擬信號(hào)，其特點(diǎn)是幅值大小與檢械位移量成正比。將此信號(hào)作為位置反饋信號(hào)與指令信號(hào)比較而構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)就稱為幅值比較伺服系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱幅值伺服系統(tǒng)。/U f完成指令脈沖與反饋脈沖比較的比較器。將比較器輸出數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成伺服電動(dòng)機(jī)模擬控制信號(hào)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。將模擬控制信號(hào)進(jìn)行功率和電壓放大的伺服放大器。檢測(cè)工作臺(tái)位移的位置檢測(cè)元件。為感應(yīng)同步器正、余弦繞組提供信號(hào)的勵(lì)磁電路。將定尺的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榉敌盘?hào)的鑒幅器。將鑒幅器的直流電壓轉(zhuǎn)變成反饋脈沖的電壓頻率變換器。實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械位移轉(zhuǎn)換的執(zhí)行元件。/U f/U f電壓頻率轉(zhuǎn)換器也稱為電壓控制振蕩電路（VCO），簡(jiǎn)稱壓控振蕩電路。電壓頻率轉(zhuǎn)換實(shí)際上是一種模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換技術(shù)。當(dāng)模擬信號(hào)（電壓或電流）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)換器的輸出是一串頻率正比于模擬信號(hào)幅值的矩形波，顯然數(shù)據(jù)是串行的。在全數(shù)字式伺服系統(tǒng)中，CNC系統(tǒng)直接將插補(bǔ)運(yùn)算得到的位置指令以數(shù)字信號(hào)的形式傳送給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，伺服驅(qū)動(dòng)裝置本身具有位置反饋和位置控制功能，獨(dú)立完成位置控制。 CNC與伺服驅(qū)動(dòng)之間通過(guò)通信聯(lián)系，傳遞如下信息： （1）位置指令和實(shí)際位置；（2）速度指令和實(shí)際速度；（3）扭矩指令和實(shí)際扭矩；（4）伺服系統(tǒng)及伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù)；（