数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 (2)闭环、半闭环控制系统 闭环伺服系统的结构如图3-3所示，它带有直线位置检测装置，可直接对工作台（或 溜板)的实际位移量进行检测，加工过程中，将速度反馈信号送到速度控制电路，将工 作台（或溜板）实际位移量反馈给位置比较电路，与数控装置发出的位移指令值进行比 较，用比较后的误差信号作为控制量去控制工作台（或溜板）的运动，直到误差等于零 为止。常用的伺服驱动元件为直流或交流同服电动机。闭环控制可以消除包括工作台（或 溜板)传动链在内的传动误差，因而定位精度高、调节速度快。但由于机床工作台（或 溜板)惯量大，对系统的稳定性会带来不利影响，使系统的调试、维修困难，且控制系 统复杂成本高，故一般应用在高精度数控机床上。 机械运动部件 伺服电动机 机械传动链 图3-3闭环伺服系统的示意图 半闭环伺服系统的结构如图34所示，它与闭环控制系统的区别在于检测反馈信号 不是来自安装在工作台（或溜板）上的直线位移测量元件，而是来自安装在电机轴端或 丝杠上的角位移测量元件。半闭环伺服系统通过测量电机转角或丝杆转角推算出工作台 的位移量，并将此值与指令值进行比较，用差值来进行控制。从图34中可以看出，由 于工作台未包括在控制回路中，因而称半闭环控制。这种控制方式排除了惯量很大的机 床工作台部分，使整个系统的稳定性得以保证，目前己普遍将角位移检测元件与伺服电 机做成一个部件，使系统结构简单、调试和维护也易于掌握。半闭环控制数控机床的性 能介于开环和闭环控制数控机床之间，即精度比开环高，比闭环低，调试比闭环方便， 因而得到广泛的应用。 机械运动部件 脉冲编码器同服电动机」 机械传动链 图34半闭环伺服系统的示意图 按反馈比较控制方式的不同，闭环、半闭环伺服系统又可分为以下几种： 1)数字脉冲比较伺服系统 数字脉冲比较伺服系统是将数控装置发出的数字（或脉冲）指令信号与检测装置测得 的以数字（或脉冲）形式表示的反馈信号直接进行比较，获得位置误差，实现控制。数字 脉冲比较同服系统结构简单，容易实现，工作稳定，在一般数控伺服系统中应用十分普 兰州交通大学机电工程学院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 5 (2) 闭环、半闭环控制系统 闭环伺服系统的结构如图 3–3 所示，它带有直线位置检测装置，可直接对工作台（或 溜板）的实际位移量进行检测，加工过程中，将速度反馈信号送到速度控制电路，将工 作台（或溜板）实际位移量反馈给位置比较电路，与数控装置发出的位移指令值进行比 较，用比较后的误差信号作为控制量去控制工作台（或溜板）的运动，直到误差等于零 为止。常用的伺服驱动元件为直流或交流伺服电动机。闭环控制可以消除包括工作台（或 溜板）传动链在内的传动误差，因而定位精度高、调节速度快。但由于机床工作台（或 溜板）惯量大，对系统的稳定性会带来不利影响，使系统的调试、维修困难，且控制系 统复杂成本高，故一般应用在高精度数控机床上。 图 3–3 闭环伺服系统的示意图 半闭环伺服系统的结构如图 3–4 所示，它与闭环控制系统的区别在于检测反馈信号 不是来自安装在工作台（或溜板）上的直线位移测量元件，而是来自安装在电机轴端或 丝杠上的角位移测量元件。半闭环伺服系统通过测量电机转角或丝杆转角推算出工作台 的位移量，并将此值与指令值进行比较，用差值来进行控制。从图 3–4 中可以看出，由 于工作台未包括在控制回路中，因而称半闭环控制。这种控制方式排除了惯量很大的机 床工作台部分，使整个系统的稳定性得以保证，目前已普遍将角位移检测元件与伺服电 机做成一个部件，使系统结构简单、调试和维护也易于掌握。半闭环控制数控机床的性 能介于开环和闭环控制数控机床之间，即精度比开环高，比闭环低，调试比闭环方便， 因而得到广泛的应用。 图 3–4 半闭环伺服系统的示意图 按反馈比较控制方式的不同，闭环、半闭环伺服系统又可分为以下几种： 1) 数字脉冲比较伺服系统 数字脉冲比较伺服系统是将数控装置发出的数字(或脉冲)指令信号与检测装置测得 的以数字(或脉冲)形式表示的反馈信号直接进行比较，获得位置误差，实现控制。数字 脉冲比较伺服系统结构简单，容易实现，工作稳定，在一般数控伺服系统中应用十分普