数控机床的伺服驱动系统研讨

数控机床的伺服驱动系统

第五章数控机床的伺服驱动系统

5.1概述5.2位置控制5.3主轴定向控制5.4伺服系统性能及参数5.5全数字式伺服系统5.6经济型数控系统5.7标准型数控系统5.8典型FANUC数控系统介绍数控机床的伺服驱动系统5.1概述伺服(Servo)，本意为“服从”的含义。数控机床伺服系统（ServoSystem）通常是指进给伺服系统，它是数控系统和机床机械传动部件间的联接环节，是数控机床的重要组成部分，包含机械传动、电气驱动、检测、自动控制方面的内容，涉及强电与弱电控制。进给伺服系统是以机床移动部件位置为控制量的自动控制系统，它根据数控系统插补运算生成的位置指令，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。数控机床的伺服驱动系统5.1.1伺服系统的组成伺服系统完成机床移动部件（如工作台；主轴或刀具进给等）的位置和速度控制。它接收计算机的插补命令，将插补脉冲转换为机械位移。伺服系统的性能直接影响数控机床的精度和工作台的速度等技术指标。数控机床的伺服驱动系统（1）高精度由于数控机床的动作是由伺服电动机直接驱动的，为了保证移动部件的定位精度，对进给伺服系统要求定位准确。一般要求定位精度达到0.01～0.001mm；高档设备的定位精度要求达到0.1µm以上。速度控制要求在负载变化时有较强的抗扰动能力，以保证速度恒定。这样才能在轮廓加工中保证有较好的加工精度。5.1.2数控机床对伺服系统的要求

数控机床的伺服驱动系统（2）可逆运行在加工过程中，机床工作台根据加工轨迹的要求，随时都可能实现正向或反向运动，同时要求在方向变化时，不应有反向间隙和运动的损失。从能量角度看，应该实现能量的可逆转换，即在加工运行时，电动机从电网吸收能量变为机械能；在制动时应把电动机的机械惯性能量变为电能回馈给电网，以实现快速制动。数控机床的伺服驱动系统（3）响应快速为了提高生产率，保证加工精度要求伺服系统有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快。这就对伺服系统的动态性能提出了两方面的要求：一方面，在伺服系统处于频繁地起动、制动、加速、减速等动态过程中，为了提高生产效率和保证加工质量，要求加、减速度足够大，以缩短过渡过程时间，一般电动机速度由零到最大，或从最大减少到零，时间应控制在200毫秒以下，甚至少于几十毫秒，且速度变化不应有超调；另一方面，当负载突变时，过渡过程恢复时间要短且无振荡，这样才能达到光滑的加工表面。数控机床的伺服驱动系统（4）调速范围宽目前数控机床一般要求进给伺服系统的调速范围是0～30m/min，有的已达到240m/min。除去滚珠丝杠和降速齿轮的降速作用。伺服电动机要有更宽的调速范围。对于主轴电动机，因使用无级调速，要求有（1:100）～（1:1000）范围内的恒转矩调速以及1:10以上的恒功率调速。（5）低速大转矩机床在低速切削时，切深和进给都较大，要求主轴电动机输出转矩较大。现代的数控机床，通常是伺服电动机与丝杠直联，没有降速齿轮，这就要求进给电动机能输出较大的转矩。对于数控机床进给伺服系统主要是速度和位置控制。数控机床的伺服驱动系统（6）较强的过载能力由于电动机加减速时要求有很快的响应速度，而使电动机可能在过载的条件下工作，这就要求电动机有较强的抗过载能力。通常要求在数分钟内过载4～6倍而不损坏。

（7）惯性匹配移动部件加速和降速时都有较大的惯量，由于要求系统的快速响应性能好，因而电动机的惯量要与移动部件的惯量匹配。通常要求电动机的惯量不小于移动部件惯量。数控机床的伺服驱动系统5.2位置控制

位置控制是进给伺服系统的重要组成部分，是保证进给位置精度的重要环节。位置控制按其结构可分为开环和闭环控制。开环伺服系统位置控制比较简单，根据进给系统的需要由CNC装置发送所需要的脉冲指令便实现了位置控制。对闭环或半闭环伺服系统，位置控制回路由位置控制、速度控制和位置检测三部分组成，如图5-1所示。

数控机床的伺服驱动系统5.2.1位置比较实现的方式位置控制的作用是将CNC装置插补出的瞬时位置指令值PC和检测出的位置Pf在位置比较器中进行比较，产生位置偏差ΔP，在把ΔP转为瞬时速度指令电压UP。输入位置比较器中的位置指令有两类方式——脉冲列和数值指令。数控机床的伺服驱动系统一、脉冲比较伺服系统在进给伺服系统中，脉冲比较伺服系统应用比较普遍。这是因为该系统结构较为简单，易于实现数字化的闭环位置控制。脉冲比较伺服系统的检测元件可以是光电脉冲编码器或光栅。但普遍采用光电编码器作为位置检测元件，以半闭环形式构成伺服系统。脉冲比较伺服系统是将位置指令脉冲与检测元件反馈脉冲在比较器进行比较，得到位置偏差脉冲信号。伺服系统根据这一偏差信号去驱动电动机，原理框图如图5-2所示。数控机床的伺服驱动系统1.脉冲比较伺服系统组成图5-2是以光电编码器为位置检测元件的脉冲比较伺服系统。它主要由下列部分组成：数控机床的伺服驱动系统(1)由计算机数控制装置提供指令的脉冲。(2)反映机床工作台实际位置的位置检测器。(3)完成指令信号与反馈信号相比较的比较器。(4)将比较器输出数字信号转变成伺服电动机模拟控制信号的数/模转换器。(5)执行元件（伺服电动机）。数控机床的伺服驱动系统2.脉冲比较伺服系统的工作原理当数控系统要求工作台向一个方向进给时，经插补运算得到一系列进给脉冲作为指令脉冲，其数量代表了工作台的指令进给量，频率代表了工作台的进给速度，方向代表了工作台的进给方向。以增量式光电编码器为例，当光电编码器与伺服电动机及滚珠丝杠直联时，随着伺服电动机的转动，产生序列脉冲输出，脉冲的频率将随着转速的快慢而升降。现设工作台处于静止状态。数控机床的伺服驱动系统（1）指令脉冲PC=0，这时反馈脉冲Pf=0，则Pe=0，则伺服电动机的速度给定为零，工作台继续保持静止不动。（2）现有正向指令PC+=2，可逆计数器加2，在工作台尚未移动之前，反馈脉冲Pf+=0，可逆计数器输出Pe=Pc+－Pf+=2－0=2，经转换，速度指令为正，伺服电动机正转，工作台正向进给。（3）工作台正向运动，即有反馈脉冲Pf+产生，当Pf+＝１时，可逆计数器减１，此时Pe=Pc+－Pf+=2－1＞0，伺服电动机仍正转，工作台继续正向进给。（4）当Pf+=2时，Pe=Pc+－Pf+=2－2=0，则速度指令为零，伺服电动机停转，工作台停止在位置指令所要求的位置。数控机床的伺服驱动系统当指令脉冲为反向PC-时，控制过程与正向时相同，只是Pe＜0，工作台反向进给。脉冲分离电路的作用是：在加、减脉冲先后分别到来时，各自按预定的要求经加法计数端或减法计数端进入可逆计数器。若加、减脉冲同时到来时，则由该电路保证先作加法计数，然后再作减法计数，这样可保证两路计数脉冲均不会丢失。当采用绝对式编码器时，通常情况下，先将位置检测的代码反馈信号经数码－数字转换，变成数字脉冲信号，再进行脉冲比较。数控机床的伺服驱动系统3.脉冲比较器(1)脉冲比较器概述脉冲比较伺服系统是将PC的脉冲符号与Pf的脉冲符号相比较，得到脉冲偏差信号Pe。比较器为由加减可逆计数器组成的数字脉冲比较器，其组成框图如图5-3所示。数控机床的伺服驱动系统PC+、PC-和Pf+、Pf-的加、减定义见表5-1。位置指令含义运算位置反馈含义可逆计数器运算PC+正向运动指令+Pf+正向位置反馈－PC-反向运动指令－Pf-反向位置反馈＋表5-1PC、Pf的定义数控机床故的伺服驱走动系统数控机床慰的伺服驱得动系统在脉冲丝式比较伺染服系统荒中，只靠有实现膝指令脉架冲PC和反馈脉占冲Pf的比较后聪，才能得剖出位置的避偏差值△Pi，所以系统养需要脉冲趁比较器。原图5-4嫩为一脉冲梳比较器，果其工作原静理是肤、4、5、8、9为或非门蛛；2、3、6、7为触发雀器；12为8位哈移位寄舒存器；10、11为单稳态职触发器；13为可逆胳计数器谨。当PC与Pf不同时虾输出时尺，在和5中同一时虚刻只有一剖路有脉冲娱输出，9输出始终指是低电平此。如此时引工作台要淘做正向进势给，正向紫指令脉冲Pc+出现，该拉脉冲经宫、2、3、4输出，使径可逆计数辉器13做加法糠计数。数控机床逆的伺服驱释动系统可逆计浅数器的倡内容由啊0变为数正数，呜其输出胀经/转座换和放名大后，困使伺服涉电动机悠带动工虫作台正穿向移动陷。工作需台移动肌后，位帝置检测三元件测筛得代表弱工作台环位置的蚁正向反沸脉冲Pf+，该脉冲仅经5、6、7、8输出，枕使可逆却计数器13做减法轮计数。拴此时，孔可逆计墙数器的俊内容就锯是Pc+和Pf+的偏差舟值Pe。当可逆计航数器的内氏容变为0剧时，说明程偏差值Pe=0，即工作台劳的实际位话置等于指老令要求的毙位移，进厦给过程结派束。反向奶进给时，摊反向指令巧脉冲PC-使可逆计离数器做减容法计数，鬼反向反馈辰脉冲Pf-使可逆计路数器做加这法计数，隙其他过程询和正向进陆给相同。数控机算床的伺师服驱动礼系统但也有窃可能出秀现指令刷脉冲和归反馈脉波冲同时当输入的迟情况。智如出现精这种情点况，为他防止可瓜逆计数芒器内部罗操作因此脉冲的袭“竞争惭”而产纹生误操晶作，影曾响脉冲汗比较的宫可靠性学，在指贿令脉冲相和反馈烈脉冲进追入可逆剧计数器紧之前，蕉要进行邪脉冲分粒离。如圈脉冲比捉较器输楼入端同梳时出现育指令脉惧冲和反趋馈脉冲繁，则桐、5的输出讲同时为赛0，使9输出为笼1，单让稳态触书发器10、11有脉冲显输出。10输出的喘负脉冲车同时封迫锁3和7，使指令丛脉冲和反捞馈脉冲不何能通过3和7而进入柄可逆计神数器。数控机晃床的伺辱服驱动疤系统11的正脉冲丽输出分成身两路，先炭经4输出到可愿逆计数器葵做加法计己数，再经12延时四个薄时针周期偏（由时钟允脉冲PC产生）通顽过8输出到辫可逆计召数器做梅减法计婚数。由红于脉冲掌比较器荷具有脉爸冲分离搅功能，渔所以在邪指令脉稠冲和反短馈脉冲证不同时嫂出现时舱，脉冲撕比较器超进行正陪常的脉吓冲信号女比较。与即使指蒸令脉冲础和反馈抽脉冲同航时出现享，也由刘硬件逻乔辑电路犯保证，膝先做加馋法计数户，后做距减法计顶数，保缎证了两摔路的脉丸冲不会罢丢失。数控机床斩的伺服驱构动系统5.1寺.2落相位比滔较伺服称系统一、相位填比较伺服膛系统组成相位比束较伺服缺系统的罚检测元谈件可以阳是旋转魔变压器槐、感应舱同步器孩或磁栅裂等。其宝特点是折将位置菊指令脉枝冲和反侦馈脉冲侮都变成推某个载留波脉冲猪的相位驰，在鉴前相器中日进行相须位比较嫁，得到般实际相高位与给副定位置眠相位的抖相位差Δ。原理框图召如图5-圈5所示。清它主要由为以下部分贞组成。数控机床痒的伺服驱锹动系统数控机床瞎的伺服驱归动系统（1）能伤输出一系坑列具有一打定频率的猎脉冲信号仅，为伺服潮系统提供位一个相位款比较基准瓦的基准信翻号发生器督。（2）偷将来自璃计算机王数控装雪置的进医给脉冲睡转变为血相位变垮化信号虏的脉冲趋调相器池。（3）拜检测工标作台位良移的位版置检测逗元件（驻感应同门步器）姑。（4）将唤控制信号功与反馈信讽号进行比罢较，输出哄与相位差瘦成正比电孔压信号的恋鉴相器。（5）将症鉴相器输铲出的电压罪信号进行知功率和电挎压放大的坐伺服放大锹器。数控机床泥的伺服驱鸣动系统（6）实现照电信号璃到机械录位移转愿换的执络行元件鼓。根据感应内同步器工伤作在相位龟工作方式宁时有其中，洞。营相位比南较的实启质不是额脉冲数紫量上的傍比较，间而是脉唱冲相位果之间的另比较，乘如超前旱或滞后辉多少。熟实现相怨位比较撞的比较睛器为鉴息相器。由于旋转感变压器，迟感应同步纹器和磁栅抚等检测信徒号为电压井模拟信号株，同时这利些装置还婆有励磁信迁号，故相臭位比较首刻先要解决马信号处理渔问题，即真怎样形成谊指令相位代脉冲和实船际相位脉鸣冲夹。（5－1锦）数控机床当的伺服驱百动系统二、相仪位比较叔伺服系星统的工尾作原理脉冲—相炮位变换器双又称脉冲萌调相器，傻作用有两筑个：一是丹通过对基轨准脉冲进授行分频，抱产生基准晕相位脉冲蛋，由湾该脉冲形释成的正、麦余弦励磁诸绕组的励芬磁电压频观率与尖频率相同睬，感应电坡压ud的相位忌随着工蓝作台的移垦动，相对己于基准相钥位有呀超前或滞垮后；二是塞通过对指哄令脉冲Pc+、PC-的加、研减，再仪通过分焦频产生骡相位超总前或滞密后于腰的指乒令相位铁脉冲矿。数控机床贝的伺服驱池动系统由于指令痰相位脉冲说的相移位和装实际相位骨脉冲绳的相位均以基准南相位脉冲竞的相犬位为猴基准，因膛此，和深通过俱鉴相器即泛能获得毙超前颤，还是宰超前窝，或摆两者相等瓦。如(图翻5-6)浇所示为Pc+=2时的相位道比较波形趴图。1.当扑无进给裙指令时垒，即Pc+=0，工作台静里止，指令拥脉冲的相所位与显基准脉冲适相位检同相位，缠同时因工啦作台静止枕无反馈，倍故实际相仔位也最与基准脉挑冲相位慰同相位册，经鉴相六器，则速度姓控制信号毁为零，伺助服电动机冻不转，工安作台仍静胜止，如图波5-6a所示。数控机床全的伺服驱别动系统2.有正威向进给指边令，Pc+=2，在指令获得得瞬时，绸工作台仍番静止，此竞时，指令悔脉冲的相爪位超盼前基准相兼位，拦但实际位煤置相位帽保持不去变，经鉴唐相器性，速度控政制信号大熊于零，伺翻服电动机铸正转，工关作台正向户移动，如新图5-6弱所示。3.随亿着工作奸台的正飞向移动姿，有反既馈信号篇产生，葬由此产喜生的实女际相位栏超恩前基准屿相位践，但酸仍随超前识，经孕鉴相器，速度控肌制信号仍序大于零，举伺服电动轻机正转，屠工作台仍负正向移动辽，如图5足-6c所示。数控机越床的伺带服驱动孙系统图5-笋6相停位比较萄波形图恳（一）数控机炊床的伺盏服驱动柄系统图5-毁6相宇位比较米波形图无（二）数控机肉床的伺润服驱动虎系统4.随原着工作台旦的继续正伙向移动，暂实际相位颜超前誓基准相位榨的数任值增加，透当升时，挎经鉴相器油，速蜂度控制信应号为零，很伺服电动凉机停转，站工作台停色止在指令御所要求的扩位置上，既如图5-健6所示。当进给望为反向喉指令时嫩，相位年比较同留正向进殃给类似蕉。所不毒同的是穗指令脉额冲相对裤于基准败脉冲为识减脉冲枕，故指陵令相位踢相宾对于基腾准相位亲滞烛后，同晒时，实爪际相位写相帜对于基迷准相位遣也熔为滞后太，经鉴投相器比基较后所骂得的速蔽度指令务信号为刺负，伺从服电动售机反转摆，工作半台移动毙至指令井位置。数控机床妻的伺服驱下动系统鉴相器的建输出信号衔通常为脉袖宽调制波鸭，需经低堡通滤波器席去高次谐含波，变换丈为平滑的烤电压信号沫，作为速肌度控制信货号，同时橡，鉴相器碰还必须对蛋超前和滞笋后做出判努别，使得店速度控制估信号Up在正向犯指令为墨正，在帽反向指房诚令为负狂。至于一个赠脉冲相当注于多少相辆位增量，冰取决于脉涉冲—相位桃变换器中桂的分频系麦数N和脉冲仗当量。弃如感应李同步器讽一个节驼距τ=2m费m（相当36逼0°电角应度），脉切冲当量δ=0缝.00肤1m俯m/脉冲，则推相位增量策为δ/τ×坦360°傍=0.0恰01/2次×360镰°=0.捆18°/脉冲，恨即一个错脉冲相对当于0唱.18版°的相伪位移，谎因此需确要将一柳个节距教分成2女000锐等份，有即分频汤系数N=2柴000貌（0.凝18°丽×20腰00=冻360架°）。在感应同困步器中，塌相位角仗与直线厕位移X成正比闭，当采廊用旋转脆变压器忘时，相泪位角仁即为色角位移滑本身。数控机净床的伺旅服驱动居系统三、脉延冲调相乡丰器脉冲调相材器是将脉笔冲数量转退换成相应脆相位的装穴置。图5兆-7为脉芹冲调相器象的工作原污理框图，浮该系统分拘为基准分恐频通道和歌调相分频咸通道两部喉分。由基蜘准脉冲信铃号发生器家产生的基墙准脉冲信读号f0分成两忍路。一口路输入鼠基准分敏频通道城，通过忽分频、冈分相和蜘滤波电描路得到过两相励结磁信号佳和婆，开并经功暮放后加贞于感应深同步器队滑尺的sin绕组和cos绕组作但为励磁痛，它们厅与基准斧信号有夏确定的流相位关锐系。另偷一路输匆入调相意分频通充道，和允指令脉抗冲一起宗作用，抄产生指傍令相位惜信号绝。数控机床堪的伺服驱解动系统数控机床雀的伺服驱小动系统脉冲调谅相器的湿工作原匪理如下寒：回路奸中有标厅准计数工器和X计数器辫，两计桥数器的逼分频数胀相同。牙在基准徒脉冲信戚号触发薪标准计蛙数器和X计数器条之前，倦先向X计数器输士入一定数该量的指令稍脉冲PC+。当基准怜脉冲信锈号触发壁两计数台器后，偷两计数摇器输出吨的信号梦频率相道同，但耳相位却府不同。浇由于标穷准计数区器是N分频，禾所以N个基准垂脉冲会下使标准进计数器草的输出之变化一骄个周期魔，即3益60°辟。X计数器过输入端小同样接葛收到N个基准脉项冲，但由朗于先前X计数器走已接收辫了PC个正指栗令脉冲赖，实际骗上X计数器缝接收了N+PC个脉冲，径所以它的择输出在变折化到36胸0°后，液又变化了1=（PC/N）×36架0°，即X计数器锣的相位陵超前了各标准计勺数器1，其波姑形如图蛋5-8返所示。数控机床稿的伺服驱各动系统实际工作芹中，输入诵指令脉冲晚是在基准盈脉冲触发膏两计数器惰的同时进妈行的。若醉指令脉冲李为PC+，则标准欢计数器拴在接收府到N1＜N个基准脉压冲，即输摘出还没有谨到达一个耗周期时，X计数器魂已经接杆收了N1+PC=N个脉冲漏，完成酬了一个振周期。杀结果使X计数器的劳相位比较头标准计数女器超前了史（1=PC+/N×360行°），如图5-荐8所示。数控机床唇的伺服驱器动系统数控机床询的伺服驱申动系统数控机馆床的伺笋服驱动哗系统利用标翁准计数遵器和X计数器编实现数机量到相蕉位的变挨换时，吨必须使渡基准脉息冲在向迁两计数敏器输入啊的过程偏中，能抄加入一稿定的指象令脉冲气。这个国功能由伤脉冲加残减器完规成，如甚图5-伟10所育示。博、是由基夜准脉冲陆发生器砖发出的纽奉在相位竿错开1毅80°峡的同频住率信号喇，是描主频率把，经与肤非门Ⅰ畏输出，书作为计曲数器的魔基准脉局冲。是指令脉怎冲的同步弓信号。当添没有指令搏脉冲时，科与非门Ⅰ激开，A脉冲由此团通过。当耗输入一个PC－指令脉嘴冲时，辩触发器1的Q1变为1，膜触发器2的Q2也变为1还，由于校为0，痰封住了与凶非门Ⅰ，泄所以扣除停了一个倍序列脉冲左。当输入滨一个PC+指令脉吩冲时，却触发器C3的Q3变为1哑，触发桐器C4的Q4也变为1葵。出现圆脉冲时，Q4和B端均为对1，与页非门Ⅱ香打开，右脉冲进岸入最后降的输出垃端。由驳于污、错相袭180巡寿°，所采以使胆序列脉汽冲中插题入一个吩序列脉宴冲。数控机床使的伺服驱商动系统图5-1冶0脉冲星加减器奏（一）数控机宴床的伺计服驱动融系统图5-蒜10稠脉冲加计减器抵（二）数控机旨床的伺忽服驱动典系统为了将指欲令信号与龄反馈信号吼进行相位拔比较，需务要应用鉴庸相器。图邀5-11济为半加器规鉴相线路榴及波形图诞，指令信页号和位置刻信号分别夹经触发器膛进入思半加器。乞半加器输索出的逻辑耀函数为。式中户为指令布信号的流二分之金一分频凑，为位流置信号匙的二分没之一分艺频。若丙、董信号夏相位相困同，则楚或门两请输入端者同时为哲0，S=0。如信响号超前副信号△θ相位，信果号来到时菠，信号还沿没有出现惕。此时，住=1，水=0，讲上与门输股出为1，木下与门输剂出为0，仿或门输出焰端S=1。四、鉴相窑器数控机床瞎的伺服驱流动系统信号也出艘现时，铃=1，蜘=1，使蜘两与门输标出均为0糊，或门输冻出端S=0。由于估信号确相位超辜前，猫=0时壁，仍有秘=啄1，使枯上与门从输出为掌0，下雄与门输加出为1避，或门炒输出端艇又有S=1，直到和者都为0暂，或门福又为S=0。有关信号立的波形图假见图5-捡10。从淘图中可以鲁看出，S信号是桑一个周川期的方闭波脉冲疯，它的嗓波脉宽赤度与馒、剥两信号务的相位旺差△成正比。膜可以通过位低通滤波颠的方法取楼出它的直庆流分量，告作为相位不差△的电平械指示。△越大，S端输出方副波的平均交电压越大起。数控机迫床的伺赠服驱动畅系统信号是求超前还锁是滞后昆信号，塔可借助抛于NE端来判断延。输出端珠为NE的触发伏器且由下降喂沿触发艇。当接萝于旺端的薄信号巷超前于鹅信据号时，丸领先刘于温从1变辽为0，但触发开器由星信号淡的下降缓沿触发勇时，箱端的得信号模已为0按，所以NE端也为败0，如归图5-盯10b所示。翠当接于盛端钞的屠信号滞肝后于信京号时，乖领先箱从戏1变为樱0，反触发器绪由送信号的您下降沿宰触发时沫，端豪的师信号仍浙为1，啊所以NE端也为恼1。数控机皆床的伺浸服驱动幅系统数控机床击的伺服驱飞动系统二、舒幅值比乡丰较伺服剪系统幅值比较输伺服系统削是以位置较检测信号煮的幅值变发化来反映胆机械位移英的大小，嫩并以此作姜为位置反丧馈信号，牺与指令信胳号进行比轰较构成的挂闭环控制妇系统。该念系统的特许点之一是清所有的位计置检测元长件都工作化在幅值工料作方式。谷幅值比较凯伺服系统岗常用感应故同步器和盯旋转变压疤器作为位棵置检测元录件。幅值扑比较伺服闭系统实现挥闭环控制水的过程与言相位比较渐伺服系统感相类似。数控机睡床的伺扣服驱动屿系统1.幅值见比较伺服奋系统的组咸成和工作虑原理(1)辫幅值比较啊伺服系统眉的组成图5-1纹2是采用伞感应同步慎器作为位看置检测元晚件的幅值走比较控制见系统。它旱主要由以殿下部分组等成：数控机叶床的伺食服驱动从系统①完成指预令脉冲与突反馈脉冲农比较的比洒较器。②将比较谣器输出数悲字信号转沫变成伺服瓦电动机模忌拟控制信耕号的数/百模转换器静。③将模拟阴控制信号握进行功率声和电压放以大的伺服榜放大器。④检测唇工作台懂位移的拖位置检惹测元件令。⑤为感努应同步寄器正、蹈余弦绕先组提供站信号的销励磁电吊路。⑥将定扫尺的输苍出信号脆转变为糊幅值信雷号的鉴倦幅器。⑦将鉴宾幅器的雹直流电桌压转变关成反馈灶脉冲的折电压－茄频率变徐换器。⑧实现照电信号盲到机械迹位移转恭换的执度行元件睛。数控机床丸的伺服驱悟动系统(2)涌幅值比较使伺服系统碰的工作原如理当采用幅拿值工作方相式时，感花应同步器遮滑尺正弦野绕组和分铃别输入频量率相同、气幅值成正瘦交关系的锻励磁信号追：式中绸——章励磁信号筝的电压幅疲值；——已知稼的电气角发，系统中驶可通过改挂变角的大华小来控制夏滑尺励磁焦信号的幅音值；——正弦井交变励磁傍信号的角袍频率。（5－爱2）（5－3顺）数控机床变的伺服驱株动系统当正弦叨、余弦悬绕组的漆励磁信亿号加入的后，定测尺绕组遇的感应辅电动势零为：式中K——感应系尺数；——定将尺绕组顿与滑尺锤绕组的夸相对位炭移角；E0m——定尺绕组仍电动势幅钢值。（5－4瓦）数控机添床的伺笼服驱动呈系统若严，则房诚定尺绕组城电动势幅请值E0m≠0。利用这个掏原理，要添测量定尺洪与滑尺之摄间移动的惑位移角榨，可改真变励磁信恨号角押的设定值嗽，然后，酷测量E0m的大小础，当设凯定值帆变化到件使E0m=0，即成时，就筒间接地通辽过设定值笔获得慎了定尺和抽滑尺之间根位移角原的实际注值。所以区幅值比较牢伺服系统叹中，若要虹获得或和之例间的关系臭，只需要袍检测的电缩慧动势即可开。这项工赛作由鉴幅于器来完成森。为了实挠现闭环控盲制，电动而势幅值需花经电压－嫌频率变换想电路，才乎能变成相泼应的数字全脉冲。该辛数字脉冲秤一方面与脑指令脉冲尤作比较以远获得位置粮偏差信号绵，另一方快面作为修郊改励磁信鸟号中霸的设定输笑入，使浮跟随港的变化陶。数控机床巷的伺服驱予动系统幅值比较胞伺服系统彼具体的工牙作过程如去下：初始孔状态时工骑作台静止焰不动，指红令脉冲，难，经鉴幅质器检测晚定尺绕夹组的电缓动势幅建值为0衣，由电幸压－频炼率变换虚电路得狗到反馈澡脉冲Pf也为0。京所以比较扰器输出的捕位置偏差Pe=PC－Pf=0，伺服电动时机速度给服定值为0璃，工作台雁继续处于将静止状态榜。当系统侨接收到驶正的指孩令脉冲PC＞0时，工坟作台仍谋保持静别止状态督，和均南没有变村化，反愚馈脉冲Pf仍为0留。因此瞧，比较精器输出炒的位置蚂偏差Pe=PC－Pf＞0，该偏差匀是一数怪字量，塔所以在掏比较器违和伺服族放大器美之间设租有数－顺模转换容器，使终其成为灰伺服系槽统的速威度给定棚信号。数控机床垒的伺服驱桌动系统于是，召伺服电顽动机带漆动工作宗台正向询进给，悲同步感截应器滑疾尺相对旷于定尺喂产生位讲移。此习时定尺幕和滑尺黑间的位顺移角胳超前诉于励磁中信号的隔电气角生，晨定尺绕吐组电动就势幅值E0m＞0，经前置放胶大器、鉴作幅器和电企压－频率兆变换器，控转换成相怖应的的反贞馈脉冲Pf。脉冲Pf一方面与兰指令脉冲底作比较，膏获得位置鸦偏差Pe=PC－Pf；另一方篮面输入矩励磁电爬路，作答为修改如励磁信巴号电气皇角旷的设定筐输入，该使船跟随础变化满。若仍菌有Pe=PC－Pf＞0，则工作救台还没输有指令粘要求的算位置，能伺服电权动机继诉续带动间工作台幼移动，普反馈脉废冲Pf和励磁信岔号电气角黑继续凑变化。直更到使位置赞偏差Pe=PC－Pf=0，伺服电丢动机速洗度给定蛛值0。父此时，否=定，定猪尺绕组住电动势练幅值E0m=0，工作台又速处于静止街状态。数控机铃床的伺涛服驱动脱系统若系统接愁收到负的厨指令脉冲烫，整个系过统的检测亮、比较及展控制过程角与系统接洒收到正的随指令脉冲毛类似。只校是工作台裂向反向进索给，定尺魔与滑尺之拍间的位移兽角滞嫩后于励磁仇信号的电蹲气角稼，创，使芦跟随屈变化，达直到到达缴负向指令悬要求的位逼置，工作挑台又处于损静止状态归。从上可以蜂看出，在土幅值比较光伺服系统孤中，励磁吴信号的电赞气角舟是由系统陵设定的，旦并跟随工侦作台的进往给而被动尤变化的，备所以可以跟利用作为主工作台实珠际位置的闲测量值。户当工作台兼到达进给瞧指令要求棕的位置并顶稳定后，孩有壁，数织显装置显晋示的电气和角，宫实际上就齿是的位移泻角，嚷即工作台宵的位移量搜。数控机床倍的伺服驱灶动系统2.鉴幅吹器数控机床善的伺服驱鹿动系统图5-训13为作鉴幅器眯原理图默。输入镜端的e0是感应同幼步器定尺浴绕组的感悄应电动势怨，由式e0=E0msinω爱t可知，e0是交变缸电动势垫。该信奇号首先辩通过低蜘通滤波削器Ⅰ，欲滤去交逮变信号诉中的高稼次谐波陕和干扰思信号，径获得较互为理想绪的正弦帐波形。轻通过运连算放大钢器将信吩号喉放大。誓然后，暂由互为夸反向的作开关信垦号SL和实膝现通道的份通断控制辆，其开关跳频率与输委入信号相底同。由图捏5-14a可见，宝在e0信号的0颠～π区间，SL=1，使S1接通，e0信号经号、S1，到达低究通滤波列器Ⅱ的坏输入端UE；e0信号的π～2惰π区间，=1，使S1接通，e0信号经A1、反向却器A2、S2，到达低员通滤波豪器Ⅱ的少输入端UE。数控机纹床的伺丑服驱动著系统工作台犁做正向妇运动时脑，由于乡丰反向器A2的作用，品使e0负半周也耗变成正半倚周信号。属这样在UE处得到章了一单颠向脉动石的直流哀信号。锡该信号狼经低通递滤波器他Ⅱ后，哪鉴幅器寺输出信衫号为一娇平滑的今直流信爽号UF。从图中次可见，伯由于UF是UE的平均肺值，它昌的大小拔与e0信号的电枯动势幅值E0m直接有关崖。E0m增大，UF也跟着右增大，棒所以的贷大小实宅际上反胶映了θ和之丑间相位差跨的大小。UF越大，θ和之固间相位差药越大。另宇外，从图楼5-14趋中可以看城出，站柜寸台正向运童动时，输虎出端UF为正值茶；工作蜻台反向恰运动时走，输出场端UF为负值。数控机淋床的伺腊服驱动巨系统

正向运动

（θ＞j）

反向运动

（θ＜j）

π

2π

ωt

ωt

ωt

ωt

SL

LS

(a)鉴幅器输出波形

e0

UE

UF

O

O

O

π/2

π

3π/2

2π

（b）数字正、余弦励磁信号

2j

π

2π

j

O

O

U

U

－U

－U

U1

U2

图5-14幅值比较控制波形

数控机拣床的伺正服驱动效系统3.电压晓－频率变瓜换器电压－频秆率变换器错的作用是毅将鉴幅器邀输出的电蠢压UF变换成相虑应的脉冲找序列，并愿且脉冲序研列的频率友与UF电压的高丹低成正比司。由于电亡压UF是双极欧性的，UF电压经殖极性处孟理电路农后，使Un成为UF的绝对值垄，且始终怒大于0。蜜压控振荡默器（VCO）将输入的继单极性直芹流电压转纠换成相应遭频率的脉桃冲输出。四压控振荡兰器（VCO）它输出天的脉冲壁频率与徐控制电仔压成正盼比关系疗。数控机床泉的伺服驱岗动系统4.脉冲贡调宽式励烤磁信号感应同仁步器滑捏尺绕组借的励磁刷可采用朴模拟量兔励磁式骂和脉冲震调宽式责。由于摔模拟量冶励磁方救式易受银外界干燥扰而影故响精度腊，所以能比较多狂地采用各脉冲调絮宽式励诞磁方式视。脉冲圾宽度调愧制实际物上是用拆控制矩岔形波脉恰宽的方尝法来等哲效地实猫现正弦凶波励磁锅，其波细形如图姑5-1恭4b所示。若滑尺边上的两贝励磁绕锈组加以渡矩形波坟励磁信腹号。则碧两励磁歌绕组信辅号U1和U2为：数控机床低的伺服驱效动系统式中A——矩形波的刘幅值——正洞弦波励乓磁中的蛾电气角层，在此缘瑞为影响轧矩形波德宽度的并参数。其中U1的脉宽为纷2，U2的脉宽物为π－2痛。如用傅陪立叶级男数对U1和U2进行展开洋，并消去缠高次谐波象，则U1和U2信号的基捕波分量为恭：（5－半5）（5－涉6）数控机床驾的伺服驱躲动系统可以看锤出，设御法消除绿高次谐妖波的影活响后，旬用脉宽蒸调制的遣矩形波胞励磁与粥正弦波雹励磁在认幅值工编作方式消下工作颂的功能凝完全相状当。因特此，可往将对电箭气角的党控制转导变对脉煌冲宽度愤的控制舞。在数灵字电路供中，对塘脉冲宽阅度的控扯制比较伴准确和醒容易实扯现。图5-阿15是郊脉冲调齐宽矩形夫脉冲发毫生器原勒理图，萄其中脉恰冲加减弦器和两绢个分频服系数相绞同的分舍频器用岁于实现定数字移沾相，计观数触发岗脉冲丛和齿的频率努是在时休钟脉冲施的基础糕上，按第位置反持馈脉冲Pf和电压－斤频率变换涨器输出信尖号US的状态进驾行加减的氏。每个分抓频器有两舰路相差9师0°的电割角度的溢愁出脉冲输奋出，通过骆组合逻辑艇进行调宽倦脉冲的波柏形合成。数控机床佛的伺服驱栽动系统数控机床降的伺服驱鲁动系统当无实肆际值脉惩冲时，堪时钟脉拆冲CP直接加于蓄分频器，咬分频结果士输出为参拣考信号。缎此时产生钞的励磁信须号为sin消0°和cos0围°。当工作台闷移动时，煎滑尺和定咸尺有位置种偏差，产抬生反馈脉通冲Pf。根据运浮动方向季信号Ux，使两分频伟器中一个倡做加，一舰个做减，雨于是产生表向前移相瞧信号A和向后移搞相信号B。经过组夏合逻辑高门，产驴生信号sin1和sin2昏、cos做1和cos2凭。再经输兵出门将蓬这些信乏号合成糊，产生穴调制波U1和U2。加于滑佩尺的相握应绕组搂上。数控机供床的伺权服驱动莫系统5.2数.2稀速度控筋制信号荒的实现共的方式经位置库控制的鹅脉冲比段较、相匀位比较速或幅值们比较获锡得的位品置偏差轻均以脉塞冲的形仪式存在悔，该位羽置偏差脂经一定肆的转换逼后，形筋成速度虚控制信班号，数盾控系统梨一般输拾出的速吨度控制夫信号为态模拟电药压－1狐0～+驳10V，作为伺服含驱动装置腥的控制信雪号。该信贿号通过伺圈服驱动装骡置驱动伺识服电动机智。速度控费制信号的刘大小与伺荡服电动机名的转速成白正比；速劈燕度控制信滑号的正、周负决定了糟伺服电动首机的正、距反转。从辽位置偏差反到速度控详制信号的企形成如图恢5-16汇所示。数控机床蛾的伺服驱溜动系统速度指令VC=位置偏叔差Pe×位置增讲益KV。位置增杰益KV决定了恶速度对泉位置偏坦差的响许应程度滩，它反队映了伺洗服系统沙的灵敏搜度。将速度妙指令VC转换为速剥度控制电昨压UP的转换电众路常采用辫的脉宽调送制器(PWM)的方法拥。图5谜-17查所示为球某一具匀体的PWM电路。数控机警床的伺等服驱动渠系统5.2.宪2.1功速度指令头寄存器和央粗、精减速法计数器图5-题17是涛位置控倦制的硬丝式件部分假。它由少速度指田令寄存蜜器，4筐位粗计送数器、课9位精态计数器纤，模拟阶开关和您电压放坝大部分脑组成，蛮它是一寨个模数支转换装毫置。由邮软件部君分计算值出的速圈度指令搏值首先腥送入硬念件部分普的速度法指令寄胁存器寄延存，如努前所述兆，每1缘瑞/2插宋补时间己软件部帅分计算羊一次位景置偏移根量ΔDi和速度指职令值V0i，因此，满每4ms速度指令壁寄存器得迟到一个新矩值。速度在指令寄存建器有14旦位，最大批指令VC为（谅－1板）=±详819佳1。最锻高位用另作符号猛位，0忽～8位替送往精才计数器娱，9～倦12位扫送往精免计数器越。数控机床展的伺服驱锻动系统最高位舌用作符屡号位，丝式0～8不位送往倘精计数旅器，9绑～12赵位送往眨精计数黑器。精笨计数器客的计数型时钟频犁率是4MHZ最大计数趋值是51布2，每计目一个数的加时间是0炭.25μs，5痰12的计数露时间是福128μs。粗计数达器时钟堡频率是瓣125MHZ，每减一布个数的蜡频率是京8μs，最大计数璃值是16远，共用1案28μs。因此可知窄粗、精计妥数器的计葡数周期都泥是128μs。为能连续晕计数，每湿隔128μs，速度指令汪寄存器必难须向两个届计数器同摔时送数一显次。在4ms时间内共密送数34电次。这样摆，脉宽调篮制器就可昏将速度指逼令寄存器锈中的速度贡指令值VC变换成周领期等于置弟数周期T（128繁us），而宽度与VC值成正比墓的调宽脉术冲（包括MPC和MPF）。数控机床艺的伺服驱嘱动系统数控机床层的伺服驱日动系统5.2.抬2.2士模拟开关图5-1却8是模拟异开关电路屋图。三个杯标准电压森＋5V、＋2顾.5V施、0V分别接到啦传输门A、B、C的输入陵端，三目个门的稳输出端杜连到一背起，作左为电压跃输出端览，三个例门开关低的控制汗信号来彻自计数判器和符唤号位。毒若符号膝位SN为正，计亦数器的输衔出MP也为正，揪则与非门拼Ⅰ的输出衰为负，反刘向器a的输出膏为正，A门通，使般输出端NP的电压为作＋5V。此时与非扁门Ⅱ的输浊出为正，c的输出为衡负；因MP为正，因炎而b的输出背为负，B、C两门都剧关闭。恶当符号浩位SN为负，茎计数器MP的输出为编正时，与筹门Ⅰ的输极出为正与稠非门Ⅱ的浅输出为负捏，使C门开通，狠输出端NP电压为0V，此时A、B两门关闭芝。当计数刚器的输出MP为负时县，无论柿符号位SN是正还是假负，C门开通，A、B两门关闭邻，输出端NP为＋2.逝5V。数控机床醋的伺服驱朴动系统数控机唤床的伺歉服驱动免系统MP何时为关正何时览为负，庆与计数凤器的计呼数值大妇小有关盒。粗精挨计数器砖都是减浪法计数寻器，从竟两个计窗数器置雕入数开紫始计算错，当把苦置入的芦数减到革零时计镜数结束上。在置幸数周期脾128μs期间内，毕计数值减撤到0以前哨计数器输乳出高电平寻，以后输刻出低电平寇。因而每冲一个置数瘦周期输出秒一个方波狠。计数值跳越大，计喊数的时间备越长，方漆波的正半火周越宽。凡当精计数房诚器的置数稼值为51此1时（低柳9位每位甚都是二进券制的1）舰正半周的饿宽度等于紫置数周期亲，负半周筒为0，当百粗计数器朱的置数值然为15时倍，在全部裁置数周期电内（12蹈8μs）输出高俘电平。数控机床黄的伺服驱只动系统模拟开垒关的输热出电压NP与计数器授的输出方讯波相对应辜：在正半鸟周时，MP为高电森平，根亡据符号祥位不同还，或门采打开，NP为＋5V或0V；负半周郑时，门品打开，NP为＋2肝.5V。因此NP是一个跟半波宽辨随计数泊值而变夕化的脉知冲。脉属冲周期T等于计社数器的疏置数周克期。它度的直流宁平均电槐压UNP（单位为V）可以表败示如下驾：作用就是捐要将不带隙符号的MP变化成反若映正、负胀速度指令哑的标准电练压UNP（包括UNPC和UNPF），其波形如肢图5-1艇9所示。数控机床浙的伺服驱兰动系统数控机翻床的伺很服驱动饥系统当速度指击令为正时丝式，SN=0UNP=2.5唱（1－τ并/T）(V)当速度指宣令为负时草，SN=1UNP=2.姿5（1止＋τ/T）(V)其中τ/T为脉宽占环空比，该狗比值越大拾，说明速险度指令越欣大。根据图5夏-17，UNP经滤波和梅运算放大搜器A1、A2处理后，脆设标准电静压UREF向D=2.躺024霸V，则速度乞控制电内压UP=10防.62倒5－4UNPC－0.害25UNPF(V)（5－7悼）（5－醋8）（5－9抓）数控机色床的伺仪服驱动寻系统（1）怨当正向移最高速唇度指令茂值VC=+81罗91时，占空献比τ/T=1，根据式依（5－期7），UNP=0V，即UNPC=0免V，UNPF=0因V，根据式问（5－六9）UP=10.台625棒V，这表示伺雕服电动机崭获得最高岂正向转速议。（2）当宜反向最高血速度指令针值VC=－81许91时，占空区比τ/T=1，根据式响（5－王8），UNP=5V浩，即UNPC=5V，UNPF=5V，根据式样（5－谱9）UP=－10兆.625盾V，这表示疑伺服电疾动机获宇得最高舍反向转胳速。这样速圆度控制黎电压VCMD约在－搭10～匆+10V范围内世线性变他化，该兴电压作拥为伺服膜驱动装则置的控膀制电压郑，其大蜜小决定最了伺服梢电动机概的转速幸，正、桑负号决天定了伺期服电动垒机的正材、反转川，最终敢实现工锁作台进集给速度宴的调整膝和正、效反向进激给。数控机影床的伺环服驱动负系统5.2.对2.3候数模转换加时数字量饰与模拟电亡压的对应并关系由于粗睬计数器论是对1况4位的谋速度指腾令寄存拐器中的省9～1家2位计浊数，因架此它每存减一个师数相当樱于精计绸数器减家512挤次计数蒸。也就妈是说计乎数器的嫌每次减彩1，计晕数器使召速度指怪令电压UP的变化比丝式精计数器碧大512醉倍。为此三在硬件部川分采用了恋两个措施沈。措施1回是降低粗符计数器的洞计数频率习。由前述起可知：精载粗计数器的计数频曲率之比是程。输措施2是悔增大放大款倍数，由上面可知倒的放大倍况数是4，租而的放大客倍数是0竞.25，怜两者之比专为16。衰其结果为烛32×1柜6=51拣2，正好义与速度指办令寄存器蛛第九位的裹权值相同腊。数控机床阔的伺服驱舞动系统5.2辽.3镰位置控批制实例进给坐标穿轴的位置岔控制一般披采用大规遭模专用集江成电路位泉置控制芯坦片，也可厚采用通用雹芯片构成签位置控制糠模板。5.2.程3.1匹位置控制拥芯片1.MB8739MB873吸9是FAN艺UC公司设计的的专用位守置控制芯谋片，其结句构如图5索-20所己示。该芯封片适用的剂位置检测派装置为增沈量式的光归栅或光电类编码器。否在图中，闹与伺服电皇动机同轴饼联接的光护电编码器快产生一系扭列脉冲，柄该脉冲经枝接收器反拾馈到MB8沿739告，其中，PA、PB为相位森差90肤°的序霸列脉冲故，PC为零标志赏脉冲。数控机床吼的伺服驱市动系统数控机数床的伺刑服驱动乖系统MB8739包括位置盈测量与反圆馈全部线御路，集成悦度非常高袍，其结构惭主要包括绍以下几个玩部分：(1)DDA插补器键该哲插补器哄作为粗倦、精二刺级插补愈结构的同第二级惜精插补哄，即细煤插补，拢它的输抛入是上奸一级软娇件插补递及一个替插补周线期的进嘉给信息拨，即粗乌插补数启据。(2)相误差寄存财器实煎现指令位蒙置与实际暴位置的比江较，并寄裂存比较后愚的误差Pe，实际上是熄采用可逆碧计数器的勤脉冲比较春。位置指飘令PC来自DDA插补器失，位置似反馈值Pf来自鉴椅相器，验即Pe=PC－Pf。数控机循床的伺次服驱动贴系统(3)援位置增益悬将位勒置偏差乘祝以位置增符益KV，获得速度材指令值VC。位置增益KV决定了速春度对位置劝偏差的响疲应程度，杜它反映了吸伺服系统殃的灵敏度叼和稳定性妹，是位置灰控制的很表重要的一眯个伺服参枕数，可根衡据实际系眨统要求来目设定。(4)译漂移补偿屈伺服响系统经常宋受到漂移良的干扰，亮即在无速窗度输出时填，坐标轴目可能发生羊移动，从盒而影响机苍床的精度却。漂移补框偿的作用牌就是当漂杰移达到一欢定程度时吗，自动予考以补偿。(5)情速度指令蔬脉宽调制PWM其作用桥就是将算速度指验令调制末成某一槽固定频抬率，宽善度与位钟置偏差渔成正比屿的矩形照波脉冲侨，输出临粗误差挤指令CCM第D和精误差桥指令FCM秩D。数控机床舱的伺服驱墨动系统(6)驰鉴相挂器赛其作用顿就是处胳理光电塔编码器呈的反馈姑信号，捆通过辨蠢向和倍疏频获得党表示运卵动方向蛙的一系逢列脉冲绍。一方折面作为徐位置反阳馈脉冲私，另一跟方面经钉频率－归电压变风换（F/V）形成速度阀反馈模拟温电压TSA、TSB，其大小滚与转速蔽成正比候，正、某负由鉴呜相器对PA、PB脉冲的姓相位进晶行辨向初获得。(7)代参考计数阵器机阻床各坐标握轴回参考刃点时，通毯过参考计酷数器对零糊标志脉冲PC进行计数摇，产生参英考点信号REF，又称栅旋格信号箩。(8)拉地址译码资器控帅制芯片内呀部各数据窑和寄存器抹的地址选村择。数控机岔床的伺斧服驱动切系统(9)CMR和DMRCMR是指令辣脉冲倍西率，DMR为检测非脉冲倍拐率，它禁们的数莫值由软涨件设定辩。设置击的目的誉是为了执在比较伴器中进上行比较永的指令运脉冲和纪反馈脉传冲的当爸量相符拉。设光泽电编码行器的每梅转脉冲淋数为N，指令脉冲猴当量为δ，滚珠丝渔杠螺距陷为t，则CMR=Nδ/tDM巩R在MB8739中，经PWM调制后啄形成正惜速度指酸令FCM对D和CCMD，通过D/A生成速占度控制秧电压VCMD，相当于前悉述的UP，作为伺服罢驱动装置复的速度控乔制信号，坡控制伺服丧电动机的缓转速及转药向。数控机佣床的伺梅服驱动符系统2.MB8720数控机闯床的伺礼服驱动毒系统MB8720也是FANU漏C公司专准用位置苍控制芯陷片。该歌芯片适着配的位李置检测崖装置为宽工作在兼幅值方龟式下的覆旋转变肢压器或贯感应同腹步器，馒其位置下控制如壁图5-床21所坏示。1.位嫁置控制的吨软件处理班在数靠控系统伺随服中断期灾间，系统旋每隔4ms定时地从MB872辫0中的实粉际位置刷计数器船中采集滥实际位需置增量ΔPf（在4ms内所移动变的实际位破移，按脉捡冲当量换第算后所得东的数字量春），原实朱际位置为兔，则出新的实际落位置值为数控机炉床的伺纵服驱动英系统同样，插泰补周期每波8ms内的位崭置指令堤增量为ΔPC，位置指令西值为，则粮新的位置巴指令值为式中系博数1/封2是因父为8ms插补的进猜给量是由挖两次4ms的位置非控制中削断来实筛现的。挑位置偏耽差Pe为其中忧为原距位置偏紧差，ΔPe为位置黑偏差增衣量。位宵置偏差准增量ΔPe乘以位及置增益为及偏移积补偿后怨得到速聪度指令贺值VC送MB8720口。数控机床发的伺服驱述动系统2.闪位置控狱制的硬正件处理没在MB8720中，数字给量的速度唉指令值经PWM调制输出遥再经D/A转换得姜到速度骄控制电谷压VCM够D。同时，旋离转变压器拒或感应同纤步器的感学应电压经障位置检测躁电路中的布鉴幅器、俯绝对值处样理和方向袋辨别及F/V变换后印得到相历应的频补率脉冲娱送MB8720灵。在MB872摊0中，该脉御冲一方面桌作为计数浊脉冲送入秃实际位置乞计数器，陵另一方面亡至sin婆、co的s信号发咽生器，碑使sin、疗cos励磁电压硬的电气设栗定角始终取跟随感应饼电压中的逆相位角。MB8720输出的sin、穷cos信号经过爹位置检测安电路中的内滤波、放归大后加到随旋转变压拿器或感应霉同步器中齐的正、余恋弦励磁绕见组上。数控机捐床的伺教服驱动坐系统5.2.乖3.2煌位置控制寄模板数控系统原采用位置悟控制模板蛋的方案很盼普遍，图卧5-22撕为采用位群置控制模辰板的CNC系统结构络框图。数控机床拖的伺服驱蚁动系统位置控清制功能践由软件区和硬件醋两部分粥共同实撑现。软蔬件负责射计算位历置跟随雷误差和边进给速病度指令侍的数值哪；硬件缸由位置犁控制输膊出组件蛮和位置晓测量组层件组成塞。位置控制携输出组件慨的作用是喝将数控系汁统以数字物形式输出衰的跟随误馒差转换为奥伺服驱动历所需的速碌度电压信妇号。位置尚输出组件说一般包括D/A转换和放偷大两个环套节。位置侦输出组件魂中的D/A由缓冲异计数器敲、二进美制计数酸器、数读值检出掀器、方牧向控制肿线路和厦比较放说大器五件个部分浅组成，杠以脉宽米调制（PWM）的形式址输出模妻拟电压鸦。位置测量素组件的作序用是对位港置反馈信球号进行整搅形、放大搞辨向，必怒要时进行辫倍频处理骄，输出脉到冲至跟随政误差计数际器进行位厨置比较。数控机效床的伺距服驱动还系统西门子数泽控系统所驼有的位置垮控制模板拜，如MS230、MS25仇0和MS300等都是拼一些典茅型产品熟。图5意-23滩所示为SIN浅UME奖RIK810数控系冻统位控枯模板（驻又称测岸量模块鸟）接口挠示意图霜。图5-2皮3中，X141伺服输吸出端的魄17、慢4端子筛，5、菌18端增子及2只5、1路2端子槽分别是楚第1轴姿、第2糖轴和第漂3轴（涌可定义奴为X轴、Y轴、Z轴或主昂轴）的舌速度控哥制电压熟，该电控压为直墨流模拟蚀电压－贪10～掩＋10V；1街、14端子，2级1、8端圈子和9、盾22端子拐分别为第组1轴、第辱2轴和第弱3轴的伺怎服驱动“魔使能”（Enab押le）信号。所娘谓“使能坊”就是伺同服驱动条蒙件，如润俗滑、压力认、电磁制额动释放等纺条件是否璃满足，该巷信号为直召流＋24V控制电压茫输出。数控机床淘的伺服驱奏动系统在图5-泊23中，摸增量式光舞电编码器吴或光栅输吊出信号仔和、和叉、床和府的定奔义及作用手可参见第旧三章第二笑节光电编补码器尖和，咬和芬，和穿信号。位控模底块通过故数控系振统总线愁与其他藏模块进应行信息棒传递，久位置控脂制功能俩由软件熔和硬件辟两部分躺共同实悼现。软婆件负责驴位置偏慎差的计鞠算以形汉成速度煎控制指针令，硬嫌件由位曲置控制逆输出组薯件和位朽置测量鸣组件组芝成。在铁位置控腐制输出成组件中往，速度纵控制指振令通过PWM调制和柳滤波放嚷大，由庸伺服输舌出口X141输出速仅度控制线电压