1、应特性性及伺服性能分析 时间响应性 进给伺服系统的动态特性，按其描述方法的不同，分为时间响应特性和频率 响应特性。 时间响应特性是用来描述系统对迅速变化的指令能否迅速跟踪的特性，它由 瞬态响应和稳态响应两部分组成。由于系统包含些储能元件，所以当输入量作 用于系统时，系统输出不能立刻跟随输入量变化，而是在系统达到稳定之前表现 为瞬态响应过程或叫过度过程。稳定响应是指当时间趋向无穷大时系统的输 出状态。若在稳态时，输出与输入不能完全吻合，就认为系统有稳态误差。 系统的时间响应特性不仅决定于系统结构性能如阶系统和二阶系统就 不同，而且也决定于输入信号的类型，且随加工对象的不同以及切削用量的不同 而改变。尤其考虑到启动停车正反方向等控制情况，各坐标轴速度信号的变 化极为复杂。 频率响应特性 时间响应特性是从微分方程出发，研究系统响应随时间的变化规律，即在已 知传递函数的情况下，从系统在节跃输入及斜坡输入时间响应速度及振荡过程的 状态中来获得动态特性参数。然而在很多情况下，传递函数不清楚，所以只能由 实验方法求取动态特性的。因此出现频率响应特性法。所谓频率响应特性，就是 系统对正弦输入信号的响应，即它是通过研究系统对正弦输入信号的响应规律来 获得其动态特性。由于频率特性与传递函数密切相关，因此在工程中的应用越来 越多。可由频率响应数据拟合成传递函数而建立系统的数学模型。 稳定性分析 对控制系统的基本要求是工作的稳定性。只有。

2、 磨床采用的是是闭环控制型式，对于闭环系统主要是稳定性问题。 进给伺服系统的设计要求 机床的位置调节对进给伺服系统提出很高的要求。其中在静态设计方面有 能够克服摩擦力和负载 很小的进给位移量 高的静态扭转刚度 足够的调速范围 进给速度均匀，在速度很低时无爬行现象 在动态设计方面的要求有 具有足够的加速和制动转矩，以便完成启动制动过程 具有良好的动态传递性能以保证在获得高的轨迹精度和满意的表面质 量 负载引起的轨迹误差尽可能的小 机械传动部件的设计要求有 被加速的运动部件具有小的惯量 高的刚度 良好的阻尼 传动部件在拉压刚度扭转刚度摩擦阻尼特性和间隙方面尽可能小的 非线性 进给伺服系统的组成 进给伺服系统的分类 按控制方式不同分为开环系统半闭环系统和闭环系统该次设计的数控磨 床采用闭环系统。 采用闭环系统的原因 闭环系统的检测装置安装在工作台上，由于闭环系统能对整个系统误差进 行自动补偿，故控制精度高快速性好,只是成本较高,而该数 控磨床要求进给精度为，为了满足设计要求，采用闭环系统。开环系统 虽然结构简单工作可靠造价低廉，但是没有位置反馈环节这样的机械传动装 置的摩擦惯量间隙所引起的定位误差不能调整，且其控制精度 和快速性较差。不能满足该数控磨床的设计要求,故不采用开环系统 半闭环系统的检测装置安装在滚珠丝杠轴端或电机轴端。由于检测元件检测的反 馈信号不包含从丝。

3、大小来平衡，所谓伺服误差就是伺服系统在稳态时 指令位置和实际位置之差，它反映了系统的稳态质量。 理想的伺服系统是在任意时刻输出和输入都同步，没有误差，但这是不可能 的。造成不同步的原因很多，系统本身动态特性，外加负载和内部扰动等都会造 成实际位置偏离指令位置。 欲求出伺服误差，必须先分别求出系统在输入信号和外加负载等信号的作用 下产生的输出响应，然后根据线性系统的叠加原理将这些响应叠加起来求出实际 位置，再用指令位置减去实际位置便得到伺服误差。 要求出进给驱动系统伺服误差的解析表达式。应讨论以下几个重要概念 速度误差 由斜坡信号输入产生的伺服误差成为速度误差。它实际上表示在定的进给 速度下，系统指令位置与实际位置的偏差。 伺服静刚度 伺服静刚度是指在恒定外负载作用下，进给驱动系统抵抗位置偏差的能力， 也就是伺服马达为消除位置偏差而产生的转矩或力与位置偏差之比。 驱动元件的选择与计算 方向的驱动装置均选用交流伺服电动机。 选用伺服电动机 伺服电机最大的特点是可控。在有控制信号输入时，伺服电机就转动没有 信号输入时，则停止转动改变控制电压的大小和相位，就可以改变伺服电机的 转速和转向。 伺服电机与普通的电机相比具有以下特点 调速范围广。伺服电机的转速随着控制电压改变，能在宽广的范围内连 续调节。 转子的惯性小。即能实现迅速启动停转。 控制功率小，过载能力强，可靠性好。 传动生产用的传动电机主要用来完成能量的变。

4、换,具有较高的力能指标如效 目录 第章机械部分的设计 进给伺服系统的作用 进给伺服系统的设计要求 对进给伺服系统的基本要求 进给伺服系统的设计要求 进给伺服系统的组成 进给伺服系统的分类 进给伺服系统的数学模型 数控机床的位置调节系统 进给伺服系统的数字模型 进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析 时间响应性 频率响应特性 稳定性分析 快速性分析 伺服精度 驱动元件的选择与计算 选用伺服电动机 选用交流伺服电机 机械传动部件的设计 检测元件 第二章电路部分的设计 硬件设计 步进电机开环伺服原理 步进电动机的控制框图 软件程序设计逐点比较法直线插补 程序设计 和存储器 ∕接口电路 时钟电路 其他辅助电路 功率放大电路 越界报警电路 光电隔离电路设计 第三章小结 致谢 参考文献 第章机械部分的设计 进给伺服系统的作用 伺服系统接受数控装置发出的进给脉冲或进给位移量，并把它变换成模拟量 如转角电压相位等，经功率放大后去驱动工作台，使工作台进行精确的定 位或按照规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合于精度要求的零件。因 此，伺服系统的性能也是决定数控机床的加工精度加工表面质量生产率和机 床的可靠性的关键之。 进给伺服系统的设计要求 对进给伺服系统的基本要求 带有数字调节的进给驱动系统都属于伺服系统。进给伺服系统不仅是数控机 床的个重要组成部分，也。

5、杠轴到工作台间传动链的误差，因此这部分误差得不到自动补 偿，精度比闭环系统的要低，也不满足该数控磨床的要求，故不采用半闭环系统。 闭环系统的组成原理 机床数控装置中发生的指令信号与工作台末端测得的实际位置反馈信号进行 比较，根据其差值不断控制运动，进行误差修正，直至差值在误差允许的范围之 内为止。采用闭环系统控制可以消除由于运动部件制造中存在的精度误差给工件 带来的影响，从而得到很高的加工精度。个部分的关系如下图所示 进给伺服系统的数学模型 数控机床的位置调节系统 数控机床的位置调节技术保证被加工零件的尺寸精度和轮廓精度。其位置调 节系统如图所示 输入参数的产生和位置调节器的功能可用计算机完成,从而构成个数字位 置调节系统。进给驱动部件可以是电气的或是液压的,分别称为电气驱动部件和液 压驱动部件。该三坐标数控磨床采用电气驱动，它包括从给定值的输入到电机的 输出。从电机的输出经过机械传动到执行件工作台称为机械传动部件。 进给伺服系统的数字模型 在位置环的调节上有模拟式和数字式，或者说有连续控制方式和离散控制方 式。机床的数字调节系统是由计算机作为调节器，按采样方式工作的，因而属于 离散控制方式。这类系统精度高，动态性能好，可充分利用计算机的快速运算功 能和存储功能，使进给伺服系统始终处于最佳工作状态。另外，由于计算机作为 调节器，因而调节系统具有很大柔性。 进给伺服系统的动态响。

6、是数控机床区别与般机床的个特殊部分。数控机 床对进给系统的性能指标可归纳为定位精度要高跟踪指令信号的响应要快 系统的稳定性要好。 稳定性 所谓的稳定的系统，即系统在输入量的改变启动状态或外界干扰作用下， 其输出量经过几次衰减振荡后，能迅速地稳定在新的或原有的平衡状态下。它是 伺服系统能够进行正常工作的基本条件。它包含绝对稳定性和相对稳定性。 进给伺服系统的稳定性和系统的惯性刚度阻尼以及系统增益都有关系。 适当选择系统的机械参数主要有阻尼刚度谐振频率和失动量等和电气参 数，并使它们达到最佳区配，是进给伺服系统的设计的目标之。 精度 所谓进给伺服系统的精度是指系统的输出量复线输入量的精确程度，即准确 性。它包含动态误差，即瞬态过程出现的偏差稳态误差，即瞬态过程结束后， 系统存在的偏差静态误差，即元件误差及干扰误差。 常用的精度指标有定位精度重复定位精度和轮廓跟随精度。精度用误差来 表示，定位误差是工作台由点到另点时，指令值与实际移动距离的最大差值。 重复定位误差是指工作台进行次循环动作之后，回到初始位置的偏差值。轮廓 跟随误差是指多坐标连动时，实际运动轨迹与给定运动轨迹之间的最大偏差值。 影响精度的参数很多，关系也很复杂，采用数字调节技术可以提高伺服驱动系统 的精度。 快速响应特性 所谓的快速响应特性是指系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的 迅速程度。它包含系统的响应时间，传动装置的加速能力。它直接影响机床的。

7、 磨床采用的是是闭环控制型式，对于闭环系统主要是稳定性问题。 进给伺服系统的设计要求 机床的位置调节对进给伺服系统提出很高的要求。其中在静态设计方面有 能够克服摩擦力和负载 很小的进给位移量 高的静态扭转刚度 足够的调速范围 进给速度均匀，在速度很低时无爬行现象 在动态设计方面的要求有 具有足够的加速和制动转矩，以便完成启动制动过程 具有良好的动态传递性能以保证在获得高的轨迹精度和满意的表面质 量 负载引起的轨迹误差尽可能的小 机械传动部件的设计要求有 被加速的运动部件具有小的惯量 高的刚度 良好的阻尼 传动部件在拉压刚度扭转刚度摩擦阻尼特性和间隙方面尽可能小的 非线性 进给伺服系统的组成 进给伺服系统的分类 按控制方式不同分为开环系统半闭环系统和闭环系统该次设计的数控磨 床采用闭环系统。 采用闭环系统的原因 闭环系统的检测装置安装在工作台上，由于闭环系统能对整个系统误差进 行自动补偿，故控制精度高快速性好,只是成本较高,而该数 控磨床要求进给精度为，为了满足设计要求，采用闭环系统。开环系统 虽然结构简单工作可靠造价低廉，但是没有位置反馈环节这样的机械传动装 置的摩擦惯量间隙所引起的定位误差不能调整，且其控制精度 和快速性较差。不能满足该数控磨床的设计要求,故不采用开环系统 半闭环系统的检测装置安装在滚珠丝杠轴端或电机轴端。由于检测元件检测的反 馈信号不包含从丝。

8、应特性性及伺服性能分析 时间响应性 进给伺服系统的动态特性，按其描述方法的不同，分为时间响应特性和频率 响应特性。 时间响应特性是用来描述系统对迅速变化的指令能否迅速跟踪的特性，它由 瞬态响应和稳态响应两部分组成。由于系统包含些储能元件，所以当输入量作 用于系统时，系统输出不能立刻跟随输入量变化，而是在系统达到稳定之前表现 为瞬态响应过程或叫过度过程。稳定响应是指当时间趋向无穷大时系统的输 出状态。若在稳态时，输出与输入不能完全吻合，就认为系统有稳态误差。 系统的时间响应特性不仅决定于系统结构性能如阶系统和二阶系统就 不同，而且也决定于输入信号的类型，且随加工对象的不同以及切削用量的不同 而改变。尤其考虑到启动停车正反方向等控制情况，各坐标轴速度信号的变 化极为复杂。 频率响应特性 时间响应特性是从微分方程出发，研究系统响应随时间的变化规律，即在已 知传递函数的情况下，从系统在节跃输入及斜坡输入时间响应速度及振荡过程的 状态中来获得动态特性参数。然而在很多情况下，传递函数不清楚，所以只能由 实验方法求取动态特性的。因此出现频率响应特性法。所谓频率响应特性，就是 系统对正弦输入信号的响应，即它是通过研究系统对正弦输入信号的响应规律来 获得其动态特性。由于频率特性与传递函数密切相关，因此在工程中的应用越来 越多。可由频率响应数据拟合成传递函数而建立系统的数学模型。 稳定性分析 对控制系统的基本要求是工作的稳定性。只有。

参考资料：

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