数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 遍。 2)鉴相式伺服系统 在鉴相式伺服系统中，位置检测装置采用相位工作方式，指令信号与反馈信号都变 成某个载波的相位，然后通过两者相位的比较，获得实际位置与指令位置的偏差，实现 闭环、半闭环控制。鉴相式伺服系统适用于感应式检测元件（如旋转变压器、感应同步 器)的工作状态，可得到满意的精度。此外，由于载波频率高，响应快，抗干扰性强， 更适用于连续控制的伺服系统， 3)鉴幅式伺服系统 鉴幅式同服系统是以位智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才与指令数字信号进行比 较，从而获得位置偏差信号构成闭环、半闭环控制系统。 4)CNC数字伺服系统 CNC数字伺服系统是用于高精度CNC机床上的伺服系统，它与前面介绍的伺服系 统相比，具有精度高、稳定性好等优点。由于计算机的引入，用软件代替了大量的硬件 使得硬件线路与其他伺服系统相比要简单些。此外，还可用计算机对伺服系统进行最优 控制、自适应控制、前瞻控制等，可将整个系统的性能和效益显著提高。 2.按执行元件的类别分类 按执行元件的类别可以将进给伺服系统分为步进伺服系统、直流同服系统、交流伺 服系统和直线伺服系统。 (1)步进伺服系统 步进同服系统是一种用脉冲信号进行控制，并将脉冲信号转换成相应的角位移的控 制系统，其角位移与脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率可调节 电动机的转速；如果停机后某些绕组仍保持通电状态，则系统还具有自锁能力：此外步 进电动机每转一周都有固定的步数，如500步、1000步、50000步等，从理论上讲其 步距误差不会累计。 步进伺服系统结构简单，符合系统数字化发展需要，但精度差、能耗高、速度低， 且其功率越大移动速度越低，特别是步进伺服系统易于失步，故主要用于速度与精度要 求不高的经济型数控机床及旧设备改造中。但近年发展起来的PW驱动、微步驱动、超 微步驱动和混合伺服技术，使得步进电动机的高、低频特性得到了很大的提高，特别是 随着智能超微步驱动技术的发展，步进伺服系统的性能将提高到一个新的水平。 (2)直流同服系统 直流伺服系统的工作原理是建立在电磁力定律基础上的，与电磁转矩相关的是互相 独立的两个变量主磁通与电枢电流，它们分别控制励磁电流与电枢电流，可方便地进行 转矩与转速控制。另一方面从控制角度看，直流伺服系统的控制是一个单输入单输出的 单变量控制系统，经典控制理论完全适用于这种系统，因此，直流伺服系统控制简单， 调速性能优异，在数控机床的进给驱动中曾占据着主导地位。 兰州交通大学机电工程学院 6 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 6 遍。 2) 鉴相式伺服系统 在鉴相式伺服系统中，位置检测装置采用相位工作方式，指令信号与反馈信号都变 成某个载波的相位，然后通过两者相位的比较，获得实际位置与指令位置的偏差，实现 闭环、半闭环控制。鉴相式伺服系统适用于感应式检测元件(如旋转变压器、感应同步 器)的工作状态，可得到满意的精度。此外，由于载波频率高，响应快，抗干扰性强， 更适用于连续控制的伺服系统。 3) 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才与指令数字信号进行比 较，从而获得位置偏差信号构成闭环、半闭环控制系统。 4) CNC 数字伺服系统 CNC 数字伺服系统是用于高精度 CNC 机床上的伺服系统，它与前面介绍的伺服系 统相比，具有精度高、稳定性好等优点。由于计算机的引入，用软件代替了大量的硬件， 使得硬件线路与其他伺服系统相比要简单些。此外，还可用计算机对伺服系统进行最优 控制、自适应控制、前瞻控制等，可将整个系统的性能和效益显著提高。 2．按执行元件的类别分类 按执行元件的类别可以将进给伺服系统分为步进伺服系统、直流伺服系统、交流伺 服系统和直线伺服系统。 （1）步进伺服系统 步进伺服系统是一种用脉冲信号进行控制，并将脉冲信号转换成相应的角位移的控 制系统，其角位移与脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率可调节 电动机的转速；如果停机后某些绕组仍保持通电状态，则系统还具有自锁能力；此外步 进电动机每转一周都有固定的步数，如 500 步、1000 步、50 000 步等，从理论上讲其 步距误差不会累计。 步进伺服系统结构简单，符合系统数字化发展需要，但精度差、能耗高、速度低， 且其功率越大移动速度越低，特别是步进伺服系统易于失步，故主要用于速度与精度要 求不高的经济型数控机床及旧设备改造中。但近年发展起来的 PWM 驱动、微步驱动、超 微步驱动和混合伺服技术，使得步进电动机的高、低频特性得到了很大的提高，特别是 随着智能超微步驱动技术的发展，步进伺服系统的性能将提高到一个新的水平。 （2）直流伺服系统 直流伺服系统的工作原理是建立在电磁力定律基础上的，与电磁转矩相关的是互相 独立的两个变量主磁通与电枢电流，它们分别控制励磁电流与电枢电流，可方便地进行 转矩与转速控制。另一方面从控制角度看，直流伺服系统的控制是一个单输入单输出的 单变量控制系统，经典控制理论完全适用于这种系统，因此，直流伺服系统控制简单， 调速性能优异，在数控机床的进给驱动中曾占据着主导地位