数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 2.鉴相式伺服系统的工作原理 鉴相式伺服系统利用相位比较的原理进行工作。当数控机床的数控装置要求工作台 沿一个方向进给时，插补器或插补软件便产生一系列进给脉冲，该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，其频率代表了工作台的进给速度，其方向代表 了工作台的进给方向。进给脉冲首先送入伺服系统位置环的脉冲调相器。假定送入伺服 系统N个x轴正向脉冲，进给脉冲经脉冲调相器变为超前基准信号相位角。=No,的信 号(，为一个脉冲超前的相位角)，该信号代表了进给脉冲，因工作台没有位移，故检测 元件及信号处理线路的输出与基准信号同相位，即两者相位差=0，该信号作为反馈信 号也被送入鉴相器，在鉴相器中，指令信号与反馈信号进行比较。由于指令信号和反馈 信号都是相对于基准信号的相位变化信号，因此，它们两者之间的相位差就等于指令信 号相对于基准信号的相位差减去反馈信号相对于基准信号的相位差日，即-0。此时， 因指令信号相对于基准信号超前了N®，即-日=Ng,。鉴相器将该相位差检测出来并作 为跟随误差信号，经放大，变为速度控制单元的速度指令输入值，然后由速度控制单元 驱动电动机带动工作台运动，使工作台正向进给。工作台正向进给后，检测元件马上检 测出此进给位移，并经过信号处理线路转变为超前基准信号一个相位角的信号，该信号 被送入鉴相器与指令信号进行比较。若日≠0，说明工作台实际移动的距离不等于指令信 号要求的移动距离，鉴相器将口和e的差值检测出来，送入速度控制单元，驱动电动机 转动带动工作台进给。若=，说明工作台移动距离等于指令信号要求的移动距离，此 时，鉴相器的输出。-=0，工作台停止进给。如果数控装置又发出新的进给脉冲，按 上述过程继续工作。如果多个坐标进给，只须将每个坐标都配备一套这样的系统即可。 三、鉴幅式伺服系统 鉴幅式伺服系统是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值，并以此信号 作为位置反馈信号（一般还要将此幅值信号转换成数字信号）与指令数字信号进行比较构 成的控制系统。 鉴幅式伺服系统结构如图3-32所示，它由测量元件及信号处理线路、数模转换器 比较器、放大环节和执行元件五部分组成。 北较器 工作台 测量元件及信号处理线路 图3-32鉴幅式伺服系统框图 鉴幅式伺服系统与鉴相式伺服系统的主要区别有两点：一是它的测量元件是以鉴幅 式工作状态进行工作的：二是它的比较器所比较的是数字脉冲量，而与之对应的鉴相式 兰州交通大学机电工程学院 11 数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 11 2．鉴相式伺服系统的工作原理 鉴相式伺服系统利用相位比较的原理进行工作。当数控机床的数控装置要求工作台 沿一个方向进给时，插补器或插补软件便产生一系列进给脉冲，该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，其频率代表了工作台的进给速度，其方向代表 了工作台的进给方向。进给脉冲首先送入伺服系统位置环的脉冲调相器。假定送入伺服 系统 N 个 x 轴正向脉冲，进给脉冲经脉冲调相器变为超前基准信号相位角  = N1 的信 号( 1 为一个脉冲超前的相位角)，该信号代表了进给脉冲，因工作台没有位移，故检测 元件及信号处理线路的输出与基准信号同相位，即两者相位差  = 0 ，该信号作为反馈信 号也被送入鉴相器，在鉴相器中，指令信号与反馈信号进行比较。由于指令信号和反馈 信号都是相对于基准信号的相位变化信号，因此，它们两者之间的相位差就等于指令信 号相对于基准信号的相位差  减去反馈信号相对于基准信号的相位差  ，即  − 。此时， 因指令信号相对于基准信号超前了 N1 ，即  − = N1 。鉴相器将该相位差检测出来并作 为跟随误差信号，经放大，变为速度控制单元的速度指令输入值，然后由速度控制单元 驱动电动机带动工作台运动，使工作台正向进给。工作台正向进给后，检测元件马上检 测出此进给位移，并经过信号处理线路转变为超前基准信号一个相位角的信号，该信号 被送入鉴相器与指令信号进行比较。若    ，说明工作台实际移动的距离不等于指令信 号要求的移动距离，鉴相器将  和  的差值检测出来，送入速度控制单元，驱动电动机 转动带动工作台进给。若  = ，说明工作台移动距离等于指令信号要求的移动距离，此 时，鉴相器的输出  − = 0 ，工作台停止进给。如果数控装置又发出新的进给脉冲，按 上述过程继续工作。如果多个坐标进给，只须将每个坐标都配备一套这样的系统即可。 三、鉴幅式伺服系统 鉴幅式伺服系统是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值，并以此信号 作为位置反馈信号(一般还要将此幅值信号转换成数字信号)与指令数字信号进行比较构 成的控制系统。 鉴幅式伺服系统结构如图 3–32 所示，它由测量元件及信号处理线路、数模转换器、 比较器、放大环节和执行元件五部分组成。 图 3–32 鉴幅式伺服系统框图 鉴幅式伺服系统与鉴相式伺服系统的主要区别有两点：一是它的测量元件是以鉴幅 式工作状态进行工作的；二是它的比较器所比较的是数字脉冲量，而与之对应的鉴相式