数控机床的伺服驱动系统
伺服驱动系统工作原理
伺服驱动系统工作原理
伺服驱动系统是一种通过控制信号来控制运动的电动机驱动系统。它
通常由伺服电机、伺服控制器和反馈设备组成。伺服电机负责执行实际的
运动任务，伺服控制器负责发送控制信号，反馈设备则负责向伺服控制器
提供运动的实际状态信息。
1.目标设定：用户通过控制接口设定所需的运动参数，例如位置、速
度和加速度等。
2.控制信号生成：伺服控制器根据用户设定的目标参数生成相应的控
制信号。这些控制信号通常是电压或电流信号，用于驱动伺服电机执行相
应的运动。
3.运动执行：控制信号被发送到伺服电机，电机根据信号的变化来实
现运动。例如，当控制信号表示需要加速时，伺服电机会逐渐增加输出力
矩来提供所需的加速度。
4.反馈控制：伺服电机在运动过程中，通过反馈设备不断地提供当前
位置、速度和加速度等运动状态信息给伺服控制器。伺服控制器根据这些
反馈信息，实时调整控制信号以达到精确的运动控制。
5.防干扰措施：伺服驱动系统通常会采取一些措施来提高其抗干扰能力。例如，使用过滤器来滤除噪声干扰，或者使用信号补偿算法来弥补传
感器误差带来的影响。
6.运动停止：当伺服电机达到用户设定的目标位置、速度或加速度时，伺服驱动系统会停止相应的控制信号，从而停止运动。
伺服驱动系统的工作原理基于控制理论和反馈控制原理。通过不断地
比较目标设定值和实际反馈值，伺服驱动系统能够实现高精度的运动控制。同时，伺服驱动系统还能够根据需要进行速度或位置的调整，并具备一定
的自我保护机制，例如过载保护和过热保护等。
总之，伺服驱动系统是一种通过控制信号和反馈信息来实现精确运动
第五章 数控机床的伺服驱动系统
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。
（2）将来自计算机数控装置的进给脉冲转变为相位变化 信号的脉冲调相器。
（3）检测工作台位移的位置检测元件（感应同步器）。 （4）将控制信号与反馈信号进行比较，输出与相位差成 正比电压信号的鉴相器。 （5）将鉴相器输出的电压信号进行功率和电压放大的伺 服放大器。
CP A9 ≥1
CP
RC
+Vcc B
A A10 RD Q +Vcc
A3
DS
A4
Q CP
≥1
A7
DS
CPQ
A8 ≥1
RC
+Vcc BQ
A A11 RD +Vcc
D Q7 A12
CP Q0
图 5-4 脉冲比较器
A13
可
加逆
计 SOUT
减数 器
数控机床的伺服驱动系统
在脉冲比较伺服系统中，只有实现指令脉冲PC和反馈脉 冲Pf的比较后，才能得出位置的偏差值△Pi，所以系统需要 脉冲比较器。图5-4为一脉冲比较器，其工作原理是 A1、A 4、 A 5、A8、A 9为或非门；A 2、A3、A 6、A7为触发器； 12为8位移 位寄存器；A10、A 11为单稳态触发器；A13为可逆计数器。当 PC与Pf不同时输出时，在和 A 5中同一时刻只有一路有脉冲输 出， A 9输出始终是低电平。如此时工作台要做正向进给， 正向指令脉冲Pc+出现，该脉冲经 A1、A 2、A 3、A 4输出，使可 逆计数器 A 13做加法计数。
伺服系统的分类和基本组成形式
伺服系统的分类和基本组成形式
伺服系统是一种能够将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象的电机系统。它的主要特点是具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可将所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类，其转速随着转矩的增加而匀速下降。在自动控制系统中，伺服电机常用作执行元件。
数控机床伺服系统的作用在于接受来自数控装置的指令信号，驱动机床移动部件跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确。其中，进给伺服控制对伺服系统的要求更高，而主运动的伺服控制要求相对较低。因此，数控机床的精度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统的质量。
伺服系统按其驱动元件和控制方式划分，有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统、交流电动机伺服系统、开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等。其中，开环系统主要由驱动电路、执行元件和机床3大部分组成，常用的执行元件是步进电机；闭环系统主要由执行元件、检测单元、比较环节、
驱动电路和机床5部分组成，常见的检测元件有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码盘等。根据进入比较环节信号的形式以及反馈检测方式，闭环(半闭环)系统可分为脉冲比较
伺服系统、相位比较伺服系统和幅值比较伺服系统3种。在闭环系统中，检测元件将机床移动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反馈给比较环节，比较环节的作用是将指令信号和反馈信号进行比较，两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动电路，控制执行元件带动工作台继续移动，直到跟随误差为零。半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些，这是由于丝杠和工作台之间传动误差的存在所导致的。
数控机床的伺服系统概述
(5) 过载能力强。电动机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转 矩的要求。一般直流伺服电动机要求在数分钟内过载4～6倍而不损坏。
图6-2 开环伺服系统示意图
6.1 概 述
开环伺服系统即没有位置反馈的伺服系统，如图6-2所示。数控系 统发出一个指令脉冲，机床执行机构所移动的距离称为脉冲当量。开 环伺服系统的位移精度主要取决于步进电动机的角位移精度和齿轮、 丝杠等传动件的螺距精度，以及系统的摩擦阻尼特性。开环伺服系统 的位移精度一般较低，其定位精度一般可达±0.02mm， 当采用螺距 误差补偿和传动间隙补偿后， 定位精度可提高到±0.01mm。由于步 进电动机性能的限制，开环伺服系统的进给速度也受到限制，当脉冲 当量为0.01时，一般可达5m/min。
图6-3 全闭环伺服系统示意图
Biblioteka Baidu
6.1 概 述
3) 半闭环伺服系统
半闭环伺服系统同样也是一种闭环伺服系统。一般取自驱动伺服电动机的轴上， 或者进给丝杠轴上，如图6-4所示，系统由电动机输出轴至终端的工作台或刀架之间的 误差得到系统的补偿，例如联轴器误差、丝杠的弹性变形、丝杠的支承间隙及螺距误 差，导轨副的摩擦阻尼等。半闭环伺服系统的精度比全闭环系统要低一些，但由于这 种系统舍弃了传动系统的刚性和非线性的摩擦阻尼等，故系统调试较容易，稳定性较 好。采用高分辨率的测量元件，可以获得比较满意的精度和速度，特别是制造伺服电 动机时，都将测速发电机、旋转变压器或者脉冲编码器直接装在伺服电动机轴的尾部 ，使机床制造时的安装调试更方便，结构也比较简单，故这种系统被广泛应用于中小 型数控机床上。
伺服控制系统特点及应用
伺服控制系统特点及应用
伺服控制系统是一种用于控制特定输出位置、速度或加速度的系统。这类系统通常包括一个伺服电机、传感器和控制器。以下是伺服控制系统的一些特点和应用：
伺服控制系统的特点：
1. 高精度：伺服系统能够提供非常高的精度，因为它可以实时调整输出以匹配预期的位置或运动。
2. 高性能：伺服控制系统具有快速的响应速度，能够在短时间内实现准确的位置或速度控制。
3. 闭环控制：伺服系统通常采用闭环控制，其中包括反馈机制，通过传感器测量实际输出，并将这些信息反馈给控制器进行调整。
4. 高动态响应：伺服系统能够快速响应变化的输入或负载，适用于需要快速动作的应用。
5. 可编程性：伺服系统通常具有灵活的编程能力，可以适应不同的运动轨迹和控制要求。
6. 稳定性：通过闭环反馈，伺服系统可以提供稳定的运动和输出，即使在面对外部扰动时也能够迅速纠正。
伺服控制系统的应用：
1. 机床和数控机械：伺服系统用于控制机床、切割机、3D打印机等，以实现高精度和高速度的运动。
2. 工业机器人：工业机器人通常采用伺服控制系统，以实现精确的位置和运动控制。
3. 自动化生产线：伺服控制系统广泛应用于生产线上的各种运动控制，例如搬运、装配等。
4. 航空航天：伺服系统用于飞行器和导弹等的姿态控制和精确导航。
5. 医疗设备：在医疗领域，伺服系统用于控制医疗设备的精确位置，如手术机器人和扫描设备。
6. 纺织和印刷机械：伺服系统用于控制纺织机械和印刷机械，以实现高速度和高精度的运动。
总体而言，伺服控制系统在需要高精度、高性能、稳定性和可编程性的应用中发挥着关键作用。
第3章_数控机床的伺服驱动系统
特点：电机运转中始终有一相定子绕组通电，运转
比较平稳。
27
3.2 步进电机伺服系统
3.2.2.1 步进电机的特点
1. 步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，它的转子便转 过一个确定的角度――即步进电机的步距角α； 2. 改变步进电机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向将随 之改变； 3. 步进电机定子绕组通电状态的变换频率越高，转子的转速 越高； 4.步进电机的步距角α与定子绕组的相数m，转子的齿数z，通 电方式K有关，由如下关系： 360 0 ＝ ( ) mzK 式中，三相三拍时（m相m拍）时：K＝1； 三相六拍（m相2m拍）时：K＝2。
3.2.3.1 步进电机的工作原理
步进电机的工作方式(通电顺序)可分为： 三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。 三相单三拍： （1）三相绕组联接方式：Y 型
（2）三相绕组中的通电顺序为： 通电顺序也可以为： A 相 C 相 B 相 A 相 B 相 C 相 各相绕组轮流通电一次的操作称为一个通电周期 每个通电周期使转子转过一个齿距角
数
控
技
术
第3章 数控机床的伺服驱动系统
3.1 简介 3.2 步进电机伺服系统
3.3 直流电机伺服系统
3.4 交流电机伺服系统
3.5 主轴传动
1
3.1 简介
定义：数控机床伺服系统是以机床移动部件的位置和速 度为控制量的自动控制系统。 伺服驱动系统的作用: 接受CNC装置发出的位移指令信号，由伺服驱动装置 作一定的转换和放大后，经伺服电机（直流、交流伺 服电机、步进电机等）和机械传动机构，驱动机床的 工作台等执行部件实现工作进给或快速运动。 控制过程：位移指令－信号变换,功率放大－电机－进给运动
数控技术第六章数控机床的伺服驱动系统
电机
白城师范学院机电系机自教研室
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半闭环数控系统
CNC 插补 指令
位置控制单元
+
位置控制
- 调节器
速度控制单元
+
速度控制
- 调节与驱动
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
检测与反 馈单元
电机
机械执行部件
❖丝 实 置❖因❖因 如 ❖因偿半杠际反由半半此 ，而此开闭引位馈于，因闭闭在环可环出置信丝其而环环数现获系，，号杠精仍控数环采来代得 统的而度可系控路样调螺C稳 ，是较获统旋节N系内距由定 但闭得的C转伺误位统不环满的 比机位角服差置差意结包置控闭床度电和检，的构括采制环进动中齿测较精样简或行机性要轮得元开度点单只检的间能好件到环。是测速、包隙间，。好了从，度引接调括。其广驱不。起测但试少系动泛是的量可方量装统直应运工对置便机接的动用作这(、械检常误稳台。类测用精传差的定误运伺难度位动差性动服以置也进环虽部电消。行较节不件机除由补高，的)。位或，
可靠性以及使用寿命等要求。
白城师范学院机电系机自教研室
13
❖ 四、伺服系统的分类
❖ 1．按调节理论分类
（1）开环伺服系统
脉冲 驱动电路
步进电机
（2）闭环伺服系统
工作台
指令 位置控制
速度控制
伺服电机
速度检测
（3）半闭环伺服系统
数控机床的伺服驱动系统
6.2 步进电机及其驱动控制系统
1、三相三拍工作方式 在图6-2中，设A相通电，A相绕组的磁力线为保持磁阻
最小，给转子施加电磁力矩，使磁极A与相邻转子的1、3齿 对齐；接下来若B相通电，A相断电，磁极B又将距它最近的 2、4齿吸引过来与之对齐，使转子按逆时针方向旋转30°； 下一步C相通电，B相断电，
不同的含义。数组说明的方括号中给出的是某一维的长度;而 数组元素中的下标是该元素在数组中的位置标识。 数组是一种构造类型的数据。一维数组可以看作是由一维数 组嵌套而构成的。
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6.2 二维数组
6.2.3二维数组的初始化
一维数组初始化也是在类型说明时给各下标变量赋以初值。 一维数组可按行分段赋值，也可按行连续赋值。
二维数组定义的一般形式是: 类型说明符数组名 [常量表达式1][常量表达式2]; 其中常量表达式1表示第一维下标的长度，常量表达式2表示
第二维下标的长度。
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6.2 二维数组
6.2.2二维数组元素的引用
一维数组的元素也称为双下标变量，其表示的形式为: 数组名[下标][下标] 其中下标应为整型常量或整型表达式。 数组说明和数组元素在形式中有些相似，但这两者具有完全
第六章 数控机床的伺服驱动系统
6.1 概述 6.2 步进电机及其驱动控制系统 6.3 直流伺服电机及其速度控制系统 6.4 交流伺服电机及其速度控制系统 6.5 位置控制
数控机床的伺服驱动系统
力，只有在规定范围内，才能获得好的步进性能。
（5）步进电动机的性能 步距误差 步进电动机运行时，转子每一步实际
现代电气自动控制技术
转过的角度与理论步距角之差称为步距误差。
Y SH X
4.3 数控机床的伺服驱动系统
连续走若干步时，上述步距误差的累积值称为 步距的累积误差。由于步进电动机转过一圈后，将
现代电气自动控制技术
Y SH X
4.3 数控机床的伺服驱动系统
按定子排列方式 多段式（轴向式）定子各相按轴向依次排列
单段式（径向式）定子各相在圆周依次排列 按励磁相数不同 分为三相、四相、五相、六相等。相数越多步 距角越小，但结构越复杂。 （2）步进电动机的工作原理 图 4-18 所示为数控机床中广泛应用的反应式步 进电动机工作原理示意图。
现代电气自动控制技术
Y SH X
4.3 数控机床的伺服驱动系统
高精度
为了满足数控加工精度的要求，关键是
保证数控机床的定位精度和进给跟踪精度。位置伺服 系统的定位精度一般要求能达到 0.01 ～ 0.001mm，高 的可达到 0.1 μm。相应地，对伺服系统的分辨率也提 出了要求。当伺服系统接受CNC送来的一个脉冲时， 工作台相应移动的单位距离叫分辨率。目前的闭环伺 服系统都能达到1μm的分辨率。高精度数控机床也可
控机床中常用的步进电动机步距角为0.36ｏ～3ｏ
数控机床伺服驱动系统
三、伺服系统的分类
（1）按调节理论分类 开环伺服系统 闭环伺服系统 半闭环系统
伺服系统的分类
（2）按使用的执行元件分类 电液伺服系统 电气伺服系统（步进伺服系统、直流伺服
系统、交流伺服系统）
伺服系统的分类
（3）按被控对象分类 进给伺服系统 主轴伺服系统
伺服系统的分类
（4）按反馈比较控制方式分类 脉冲、数字比较伺服系统 相位比较伺服系统 幅值比较伺服系统 全数字伺服系统
主轴驱动装置及工作特性
（2）主轴驱动工作特性
二、主轴分段无极变速及控制
（1）分段无级变速原理
数控机床采用无级调速主轴机构，可以大大简化主轴箱。但低速段输 出转矩常无法满足强切削转矩的要求。如单纯追求无级调速，必然增 大主轴电动机功率，主轴电动机与驱动装置的体积、质量及成本都会 大大增加，电动机的运行效率会大大降低。因此数控机床常采用1~4 挡齿轮变速与无级调速相结合的方案，即分段无级变速。图5.3所示 为采用与不采用齿轮减速主轴的输出特性。
交流电动机及驱动装置
液体冷却主轴电动机：其结构特点是在电动机外 壳和前端盖中间有一个独特的油路通道，用强迫 循环的润滑油经此来冷却绕组和轴承，使电动机 可在20000r/min高速下连续运行。这类电动机的 恒功率范围也很宽。
内装式主轴电动机（电主轴） ：将主轴与电动 机合为一体。电动机轴就是主轴本身，而电动机 的定子被拼入在主轴内。内装式主轴电动机由空 心轴转子、带绕组的定子和检测器三部分组成。 由于电动机与主轴合二为一，既简化了结构，也 消除了振动，降低了噪声，非常有利于高速运行。
数控技术第六章数控机床的伺服驱动系统
05
伺服驱动系统的维护与 故障排除
伺服驱动系统的日常维护
每日检查
检查设备外观是否正常，无严 重磨损和变形；检查电线和电 缆是否破损或松动；检查冷却
系统是否正常工作。
每日清洁
清洁设备表面灰尘和杂物，保 持设备整洁；清洁散热器和冷 却风扇，确保散热效果良好。
每日记录
记录设备运行数据和异常情况， 以便及时发现和解决问题。
按驱动方式
步进电机、直流电机、交流电机。
按位置检测方式
光电编码器、旋转变压器、霍尔元 件。
02
数控机床伺服驱动系统 的原理
位置控制
位置控制是数控机床伺服驱动系统的基本功能，通过比较实际位置与指令位置的 差值，产生一个位置误差信号，驱动伺服电机旋转，使实际位置与指令位置相匹 配。
位置控制精度是衡量数控机床性能的重要指标，它直接影响加工零件的精度和表 面质量。
在其他数控机床中的应用
除了数控铣床、数控车床和加工中心，伺服驱动系统还广泛应用于其他数控机床，如数控磨床、数控 钻床、数控折弯机等。
这些数控机床都需要高精度的位置、速度和力矩控制，伺服驱动系统能够提供稳定的输出扭矩和转速， 确保机床在加工过程中能够实现高精度的切削和定位。
伺服驱动系统能够快速响应数控机床的输入指令，提高机床的动态性能，缩短加工周期。同时，根据切 削力的变化自动调整输出扭矩，实现自适应控制，提高加工效率和产品质量。
FANUC数控系统伺服驱动优化在数控机床上的应用
FANUC数控系统伺服驱动优化在数控机床上的应用
FANUC数控系统是世界领先的数控系统供应商之一，其伺服驱动器在数控机床上的应用具有广泛的优化空间。数控机床作为现代制造业的重要设备，对于提高生产效率、降低人工成本具有重要意义。优化FANUC数控系统的伺服驱动器可以有效提高机床的精度、速度和稳定性，从而提升整体加工质量和效率。
首先，FANUC数控系统采用的伺服驱动器技术先进，具有高精度、高可靠性和高稳定性的特点。通过优化伺服驱动器的参数设置和控制策略，可以更好地适应各种加工工艺和零件加工要求，提高机床的动态响应能力和控制精度。在高速、高精度加工场景下，采用FANUC伺服驱动器可以更好地满足对零件尺寸、表面质量的要求，提高加工精度和一致性。
其次，FANUC数控系统伺服驱动器具有优秀的即时响应能力和反馈控制性能，在加工过程中可以更快地调节参数和优化控制策略，实现更加高效的加工过程。通过优化伺服驱动器的反馈控制算法和响应速度，可以降低机床加工过程中的振动和误差，提高加工精度和表面质量。同时，FANUC数控系统的伺服驱动器还支持多轴同步运动控制，可以实现多道工序的同步加工，提高加工效率和生产能力。
另外，FANUC数控系统伺服驱动器具有开放式的通信接口和灵活的编程功能，可以更方便地与其他设备或系统进行集成和通信。通过优化伺服驱动器的通信接口和数据传输速度，可以实现数控机床与工作站、MES系统、ERP系统等的无缝对接，实现信息共享和智能化制造。此外，FANUC 数控系统伺服驱动器还支持远程监控和故障诊断功能，可以及时发现和解决机床运行中的问题，减少生产中断和损失。
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第五章数控机床的伺服驱动系统
数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件(如工作台、动力头等，本书仅以工作台为例)的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称拖动系统。在数控机床上，伺服驱动系统接收来自插补装置或插补软件生成的进给脉冲指令，经过一定的信号变换及电压、功率放大，将其转化为机床工作台相对于切削刀具的运动。目前，这主要通过对交、直流伺服电机或步进电机等进给驱动元件的控制来实现。
数控机床的伺服驱动系统作为一种实现切削刀具与工件间运动的进给驱动和执行机构，是数控机床的一个重要组成部分，它在很大程度上决定了数控机床的性能，如数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等一系列重要指标取决于伺服驱动系统性能的优劣。因此，随着数控机床的发展，研究和开发高性能的伺服驱动系统，一直是现代数控机床研究的关键技术之一。
一、伺服驱动系统的性能
对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有下列几点：
(1)进给速度范围要大。不仅要满足低速切削进给的要求，如5mmmin
，还要能
满足高速进给的要求，如10000mmmin
。
(2)位移精度要高。伺服系统的位移精度是指指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。两者误差愈小，伺服系统的位移精度愈高。目前，高精度的数控机床伺服系统位移精度可达到在全程范围内。通常，插补器或计算机的插补软件每发出一个进给脉冲指令，伺服系统将其转化为一个相应的机床工作台位移量，我们称此位移量为机床的脉冲当量。一般机床的脉冲当量为0.01~0.005 mm脉冲，高精度的CNC M 床其脉冲当量可达0.001 mm脉冲。脉冲当量越小，机床的位移精度越高。
(3)跟随误差要小。即伺服系统的速度响应要快。
(4)伺服系统的工作稳定性要好。要具有较强的抗干扰能力，保证进给速度均匀、平稳，从而使得能够加工出粗糙度低的零件。
二、数控机床伺服驱动系统的基本组成
数控机床伺服驱动系统的基本组成如图5-1所示。数控机床的伺服驱动系统按有无反馈检测单元分为开环和闭环两种类型（见数控机床伺服驱动系统分类），这两种类型的伺服驱动系统的基本组成不完全相同。但不管是哪种类型，执行元件及其驱动控制单元都必不可少。驱动控制单元的作用是将进给指令转化为驱动执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。
开环伺服驱动系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。通常，执行元件选用步进电机。执行元件对系统的特性具有重要影响。
闭环伺服驱动系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测单元、比较控制环节组成。反馈检测单元将工作台的实际位置检测后反馈给比较控制环节，比较控制环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差经驱动控制单元，驱动和控制执行元件带动工作台运动。
在CNC系统中，由于计算机的引入，比较控制环节的功能由软件完成，从而导致系统结构的一些改变，但基本上还是由执行元件、反馈检测单元、比较控制环节、驱动控制单元和机床组成。
三、数控机床伺服驱动系统的分类
数控机床的伺服驱动系统按其用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统；按其控制原理和有无位置检测反馈环节分为开环系统和闭环系统；按驱动执行元件的动作原理分为电液伺服驱动系统和电气伺服驱动系统。电气伺服驱动系统又分为直流伺服驱动系统和交流伺服驱动系统。
1.进给驱动与主轴驱动
进给驱动是用于数控机床工作台或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的转矩。主轴驱动控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。一般地，对于进给驱动系统，主要关心它的转矩大小、调节范围的大小和调节精度的高低，以及动态响应速度的快慢。对于主轴驱动系统，主要关心
其是否具有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围。
2.开环控制和闭环控制
数控机床伺服驱动系统按有无位置反馈分两种基本的控制结构，即开环控制和闭环控制，如图5--1所示。由此形成位置开环控制系统和位置闭环控制系统。闭环控制系统又可根据位置检测装置在机床上安装的位置不同，进一步分为半闭环伺服驱动控制系统和全闭环伺服驱动控制系统。若位置检测装置安装在机床的工作台上,构成的伺服驱动控制系统为全闭环控制系统；若位置检测装置安装在机床丝杠上,构成的伺服驱动控制系统则为半闭环控制系统。现代数控机床的伺服驱动多采用闭环控制系统。开环控制系统常用于经济型数控或老设备的改造。
3.直流伺服驱动与交流伺服驱动
70年代和80年代初，数控机床多采用直流伺服驱动。直流大惯量伺服电机具有良好的宽调速性能，输出转矩大，过载能力强，而且，由于电机惯性与机床传动部件的惯量相当，构成闭环后易于调整。而直流中小惯量伺服电机及其大功率晶体管脉宽调制驱动装置，比较适应数控机床对频繁启动、制动，以及快速定位、切削的要求。但直流电机一个最大的特点是具有电刷和机械换向器，这限制了它向大容量、高电压、高速度方向的发展，使其应用受到限制。
进入80年代，在电机控制领域交流电机调速技术取得了突破性进展，交流伺服驱动系统大举进入电气传动调速控制的各个领域。交流伺服驱动系统的最大优点是交流电机容易维修，制造简单，易于向大容量、高速度方向发展，适合于在较恶劣的环境中使用。同时，从减少伺服驱动系统外形尺寸和提高可靠性角度来看，采用交流电机比直流电机将更合理
§ 5—2开环步进式伺服驱动系统
步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统。在此系统中，执行元件是步进电机。
它受驱动控制线路的控制，将代表进给脉冲的电平信号直接变换为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。由于该系统没有反馈检测环节，它的精度较差，速度也受到步进电机性能的限制。但它的结构和控制简单、容易调整，故在速度和精度要求不太高的场合具有一定的使用价值。
一、步进电机的种类、结构及工作原理