第9章机床进给系统的速度和位置控制及稳定性分析
精密与特种加工技术课后习题解答
精密与特种加工技术复习资料第一章1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。
由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。
精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。
2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革答：⑴提高了材料的可加工性。
⑵改变了零件的典型工艺路线。
⑶大大缩短新产品试制周期。
⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。
⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。
3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系应该改如何正确处理特种加工与常规加工之间的关系答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。
但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，常规传统工艺必然难以适应。
所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。
4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响举例说明.工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。
对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。
数控编程与操作教程 课后习题答案
数控编程与操作教程课后习题答案第一章思考与练习题1-1、什么是数控技术？答：数控是数字控制（Numerical Control，NC)的简称，是一种用数字、字符或其他符号组成的数字信息对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。
1-2、数控机床有哪些优点和不足之处？答：1、数控机床的优点如下：（1）加工精度高；（2）加工生产率高；（3）对加工对象改型的适应性强；（4）减轻了操作工人的劳动强度；（5）能加工复杂型面；（6）有利于生产管理的现代化；2、数控机床的不足之处如下：（1）提高了初始阶段设备的投资；（2）需专业的维护人员，增加了维修的技术难度和维修费用；（3）对操作人员的技术水平要求较高；（4）加工成本较高；（5）需要高度熟练和经过培训的编程人员；（6）加工过程中难以调整。
1-3、数控机床多用于什么场合？答：数控机床主要用于航空航天制造、国防军工、汽车制造、模具制造、医疗器械制造、船舶制造，大型工程机械制造、电器等行业，其中（1）几何形状复杂的零件；（2）多品种小批量零件；（3）精度要求高的零件；（4）需要频繁改型的零件这些场合都要用到。
1-4、数控机床的组成与工作原理如何？答：1、数控机床的组成如下：数控机床主要由数控系统和机床主体组成，此外数控机床还有许多辅助装置，如自动换刀装置（automatic tool changer，ATC)，自动工作台交换装置（automatic pallet changer，APC)，自动对刀装置，自动排屑装置及电、液、气、冷却、防护、润滑等装置。
数控系统包括程序及载体、输入/输出装置、计算机数控装置(CNC)、伺服驱动系统等。
2、数控机床的工作原理：数控装置内的计算机对以从外部输入的数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完成工件的加工。
完整版机床数控技术第二2版课后答案
第一章绪论简答题答案，没有工艺题的1 什么是数控机床答：简单地说，就是采用了数控技术（指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机床机械设备进行控制的一门技术）的机床；即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的道具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。
2 数控机床由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？答：（1）程序介质：用于记载机床加工零件的全部信息。
（2）数控装置：控制机床运动的中枢系统，它的基本任务是接受程序介质带来的信息，按照规定的控制算法进行插补运算，把它们转换为伺服系统能够接受的指令信号，然后将结果由输出装置送到各坐标的伺服系统。
（3）伺服系统：是数控系统的执行元件，它的基本功能是接受数控装置发来的指令脉冲信号，控制机床执行元件的进给速度、方向和位移量，以完成零件的自动加工。
（4）机床主体（主机）：包括机床的主运动、进给运动部件。
执行部件和基础部件。
3 数控机床按运动轨迹的特点可分为几类？它们特点是什么？答：（1）点位控制数控机床：要求保证点与点之间的准确定位（它只能控制行程的终点坐标，对于两点之间的运动轨迹不作严格要求；对于此类控制的钻孔加工机床，在刀具运动过程中，不进行切削加工）。
（2）直线控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标，还要保证在两点之间机床的刀具走的是一条直线，而且在走直线的过程中往往要进行切削。
（3）轮廓控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标值，还要保证两点之间的轨迹要按一定的曲线进行；即这种系统必须能够对两个或两个以上坐标方向的同时运动进行严格的连续控制。
4 什么是开环、闭环、半闭环伺服系统数控机床？它们之间有什么区别？答：（1）开环：这类机床没有来自位置传感器的反馈信号。
数控系统将零件程序处理后，输出数字指令后给伺服系统，驱动机床运动；其结构简单、较为经济、维护方便，但是速度及精度低，适于精度要求不高的中小型机床，多用于对旧机床的数控化改造。
数控机床操作技术数控机床操作技术习题及答案
《数控机床操作技术》第2版练习与思考题答案第1章练习与思考题1(见书17页)1-1数控加工的特点是什么？答案：1．对加工对象改型的适应性强2．加工精度高3．加工生产率高4．减轻劳动强度，改善劳动条件5．具有良好的经济效益6．有利于生产管理的现代化1-2数控机床有哪些组成部分？各有什么作用？答案：数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成。
控制介质就是指将零件加工信息传送到数控装置去的信息载体。
在控制介质上存储着加工零件所需要的全部操作信息和刀具相对工件的位移信息；数控装置是数控机床的中心环节，通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置四大部分组成；伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。
伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的零件；机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成，它是完成各种切削加工的机械部分。
1-3英文缩写CNC、DNC、FMS、CIMS的含义各是什么？答案：CNC—计算机数字控制，通常即指数控机床DNC—计算机直接数控，在线传输加工FMS—柔性制造系统CIMS—计算机集成制造系统1-4简述数控机床的工作过程。
答案：1.根据零件图形状、尺寸、材料及技术要求等，制定工件加工工艺；2.编写零件加工程序单；3输入加工程序；4.数控装置根据输入的程序进行一系列的运算和控制处理，将结果送往伺服机构；5.伺服机构驱动机床运动部件，使机床按程序预定的轨迹运动，从而加工出合格的零件。
第2章练习与思考题2(见书48页)2-1数控加工中的特征点有哪些？答案：机床零点、机床参考点、工件零点、编程零点、对刀点、换刀点2-2一个完整的加工程序应包括哪些内容？答案：（1）程序开始符（2）程序名（3）程序主体（4）程序结束指令（4）程序结束符2-3数控加工中加工路线的制定有何要求？答案：（1）应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要高；（2）使数值计算简单，以减少编程运算量；（3）应使加工路线最短，这样既可简化程序，又可减少空走刀时间。
数控技术第二版课后答案
数控技术第二版章节练习答案第一章绪论数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床三者如何区别答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
．数控机床有哪些特点答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床各有何特点答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。
数控机床的主传动系统
高速加工、精密定位
主轴驱动系统的设计与选择
设计原则
高可靠性 良好的动态响应 经济性考虑
选择因素
机床类型 加工要求 成本预算
常见类型
交流伺服驱动系统 直流传动系统 混合驱动系统
● 03
第3章 数控机床的进给传动 系统
进给传动系统的组成与作 用
进给传动系统主要包括进给驱动装置、进给传动 机构和进给系统的控制与调节三个部分。进给驱 动装置负责提供动力，进给传动机构负责传递动 力并实现所需的运动轨迹，进给系统的控制与调 节负责对整个系统的运行进行精确控制。
主传动系统是数控机床的核心部件之一，它主要 由主轴装置、传动装置、主轴驱动系统等组成， 负责传递动力并确保机床加工的精度和速度。
主轴的类型与特性
电主轴
高速、高精度
复合主轴
结合电主轴与机 械主轴特点
机械主轴
结构简单、成本 低
主轴定向控制
01 控制意义
保证加工精度
02 控制方法
光电编码器、霍尔效应
部分控制信号依赖于反馈信号
电气控制系统的故障诊断与维 护
故障诊断方法包括观察法、信号分析法、模拟法 等；故障诊断的步骤包括故障现象的观察、故障 原因的分析、故障诊断的结果等；电气控制系统 的维护措施包括定期检查、及时维修、更换故障 部件等。
● 06
第6章 总结
数控机床主传动系统的重要性和 影响因素
夹具系统的性能评价
夹具的刚度 与稳定性
夹具的刚度与稳 定性直接影响到
加工精度
夹具的重复 定位精度
夹具的重复定位 精度直接影响到
加工效率
夹具的装夹 误差
夹具的装夹误差 会导致工件加工
误差
数控机床习题有答案
数控机床习题(第一章)1填空题（1）数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各种辅助装置组成。
（2）数控机床采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
（3）突破传统机床结构的最新一代的数控机床是并联机床。
（4）自适应控制技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。
2选择题（1）一般数控钻、镗床属于（ C ）（A）直线控制数控机床（B）轮廓控制数控机床（C）点位控制数控机床（D）曲面控制数控机床（2）（ D ）是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节（A）控制介质（B）数控装置（C）输出装置（D）伺服系统（3）适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（ A ）（A）加工中心（B）数控铣床（C）数控车床（D）数控线切割机床（4）闭环控制系统的位置检测装置装在（ D ）（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上（C）数控装置上（D）机床移动部件上（5）根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（B ）（A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床（B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床（C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床（D）NC机床和CNC机床3 判断题（1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。
（×）（2）数控机床是通过程序来控制的。
（√）（3）数控机床只用于金属切削类加工。
（×）（4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。
（√）（5）机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。
（√）4 简答题（1）简述数控机床的发展趋势。
P91、高速度与高精度化2、多功能化3、智能化4、高的可靠性（2）简述数控机床各基本组成部分的作用。
机械制造技术基础(第)第四章课后习题答案
《机械制造技术基础》部分习题参考解答第四章机械加工质量及其控制4-1什么是主轴回转精度？为什么外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转，而车床主轴箱中的顶尖则是随工件一起回转的？解：主轴回转精度——主轴实际回转轴线与理想回转轴线的差值表示主轴回转精度，它分为主轴径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动。
车床主轴顶尖随工件回转是因为车床加工精度比磨床要求低，随工件回转可减小摩擦力；外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转是因为磨床加工精度要求高，顶尖不转可消除主轴回转产生的误差。
4-2 在镗床上镗孔时（刀具作旋转主运动，工件作进给运动），试分析加工表面产生椭圆形误差的原因。
答：在镗床上镗孔时，由于切削力F的作用方向随主轴的回转而回转，在F作用下，主轴总是以支承轴颈某一部位与轴承内表面接触，轴承内表面圆度误差将反映为主轴径向圆跳动，轴承内表面若为椭圆则镗削的工件表面就会产生椭圆误差。
4-3为什么卧式车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求？答：导轨在水平面方向是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向，故水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求。
4-4某车床导轨在水平面内的直线度误差为0.015/1000mm，在垂直面内的直线度误差为0.025/1000mm，欲在此车床上车削直径为φ60mm、长度为150mm的工件，试计算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。
解：根据p152关于机床导轨误差的分析，可知在机床导轨水平面是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向。
水平面内：0.0151500.002251000R y∆=∆=⨯=mm；垂直面内：227()0.025150/60 2.341021000zRR-∆⎛⎫∆==⨯=⨯⎪⎝⎭mm，非常小可忽略不计。
所以，该工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差0.00225R∆=mm。
4-5 在车床上精车一批直径为φ60mm、长为1200mm的长轴外圆。
已知：工件材料为45钢；切削用量为：v c=120m/min，a p=0.4mm, f =0.2mm/r; 刀具材料为YT15。
数控技术第二版课后答案完整版
数控技术第二版课后答案HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】数控技术第二版章节练习答案第一章绪论数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
．数控机床有哪些特点？答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
9《液压传动》典型液压系统分析
第一节 组合机床动力滑台液压系统
组合机床是由通用部件和某些专用部件所组成的高效率和自动化程度 较高的专用机床。它能完成钻、镗、铣、刮端面、倒角、攻螺纹等加工和 工件的转位、定位、夹紧、输送等动作。
动力滑台是组合机床的一种通用部件。在滑台上可以配各种工艺用途的 切削头，例如安装动力箱和主轴箱、钻削头、铣削头、镗削头、镗孔、 车端面等。YT4543型组合机床液压动力滑台可以实现多种不同的工作 循环，其中一种比较典型的工作循环是：快进—— 一工进——二工 进——死档铁停留——快退——停止。完成这一动作循环的动力滑台液 压系统工作原理如图9-2所示。系统中采用限压式变量叶片泵供油，并 使液压缸差动联接以实现快速运动。由电液换向阀换向，用行程阀、液 控顺序实现快进与工进的转换，用二位二通电磁换向阀实现一工进和二 工进之间的速度换接。为保证进给的尺寸精度，采用了死档铁停留来限 位。实现工作循环的工作原理如下：
（7）原位停止 当主液压缸快速返回到达终点时，滑块上的挡块压下行程 1XK让其发出信号，使所有电磁铁都断电，于是全部电磁铁都处于原位；阀 控制腔依靠阀4的d型中位机能与油箱相通，阀F5的控制腔与压力油相通。 阀F2打开，液压泵输出的油液全部经阀F2回油箱，液压泵处于卸荷状态； 关闭，封住压力油流向主液缸下腔的通道，主液压缸停止运动。 液压机辅助液压缸的工作情况如下： （1）向上顶出 工件压制完毕后，按下顶出按钮，使电磁铁2YA、9YA和 都通电，于是阀4上位接入系统，阀16、17下位接入系统；阀F2的控制腔被 插装阀F8和F9的控制腔通油箱。因而阀F2关闭，阀F8、F9打开，液压泵输 油液进入辅助液压缸下腔，实现向上顶出。此时系统中油液流动情况为： 进油路 液压泵——阀F1——阀F9——辅助液压缸下腔； 回油路 辅助液压缸上腔——阀F8——油箱。 （2）向下退回 把工件顶出模子后，按下退回按钮，使9YA、10YA断电，8 11YA通电，于是阀13、19下位接入系统，阀16、17上位接入系统；阀F7、 的控制腔与油箱相通，阀F8的控制腔被封死，阀F9的控制腔通压力油。因而 阀F7、F10打开，阀F8、F9关闭。液压泵输出的油液进入辅助液压缸上腔， 腔油液回油箱，实现向下退回。这时系统中油液流动情况为： 进油路 液压——阀F1——阀F7——辅助液压缸上腔； 回油路 辅助液压缸下腔阀——F10油箱。
第九章西门子840D与810D数控系统安装与调试
2. 垂度误差补偿用机床参数 MD18342：补偿表的最大补偿点数。 MD32710：激活补偿表。 MD32720：下垂补偿表在某点的补偿值总和的极
限值。系统对垂度补偿值进行监控，若计算的总垂 度补偿值大于MD32720中设定的值，将会发生 20124号“总补偿值太高”报警。840DE(出口型) 为1mm ，840D(非出口型)为10mm。 设定机床数据如下： SD41300：垂度补偿表有效。 SD41310：垂度补偿表的加权因子。
tan
(T
)
(T
T0
)
TK Tm a x
max
T0
图9-7 温度系数曲线图
二、热变形补偿系统的软硬件设计
1．硬件设计
在机床靠近丝杠处安装热电阻传感器，测量范围可 以为0℃～300℃，完全符合机床使用温度在5℃～ 45℃区间的要求，进行机床温度的测量。在数控 系统的PLC上外扩A/D转换模块SM331。将热传感 器输入的模拟热信号转换成数字信号后送至数控系 统NCK-PLC接口。PLC定时采样此温度值，利用公 式9-4计算出温度补偿系数，然后送到系统的NCK 中刷新温度补偿参数SD43910 （TEMP_COMP_SLOP）。
$AA_CEC_DIRECTION[ t ]=0：补偿值对基准轴的两个方向都有效； $AA_CEC_DIRECTION[ t ]=1：补偿值只对基准轴的正方向有效,其负方向无补偿值； $AA_CEC_DIRECTION[ t ]=-1：补偿值只对基准轴的负方向有效，其正方向无补偿 值。 (8) $AA_CEC_IS_MODULO[ t ]：基准轴的补偿表模功能。 $AA_CEC_IS_MODULO[ t ]=0 表示无模补偿功能； $AA_CEC_IS_MODULO[ t ]=1 表示激活模补偿功能。 (9) $AA_CEC_MULT_BY_TABLE[t1]= t2：定义一个表的补偿值与另一个表相乘， 其结果作为附加补偿值累加到总补偿值中，t1为补偿坐标轴表1的索引号，t2为补偿坐 标轴表2的索引号，两者不能相同，一般 t1=t2+1。
数控机床的进给伺服系统概述
• 当步进电机励磁绕组相数大于3时，多相通电多数 能提高输出转矩。
• 所以功率较大的步进电机多数采用多于三相的励磁 绕组，且多相通电。
3、启动转矩Mq
AB C Mq
e
当电机所带负载ML<Mq时，电机可不失步的启动。
2、最高启动频率和最高工作频率
最高启动频率fg： 步进电机由静止突然启动，并不失步地进 入稳速运行，所允许的启动频率的最高值。 最高启动频率fg与步进电机的惯性负载J有 关。
故电动机的转速n为：
n f (r/s) 60 f (r/min) f ——控制脉冲的频率
mzk
mzk
SB-58-1型五定子轴向分相反应式步进电机。
• 定子和转子都分为5段，呈轴向分布；有16个 齿均匀分布在圆周上，
• 齿距=360º/16=22.5º；各相定子彼此径向错开 1/5个齿的齿距；
如按5相5拍通电，则步距角为：
4）电动机定子绕组每改变一次通电方式——称为一拍 5）每输入一个脉冲信号，转子转过的角度——步距角αº • 上述通电方式称为：三相单三拍。（三相三拍） • 单——每次通电时，只有一相绕组通电； • 双——每次通电时，有两相绕组通电； • 三拍——经过三次切换绕组的通电状态为一个循环； • 除此之外的通电方式还有： • 三相双三拍： AB—BC—CA—AB • 三相单双六拍： A—AB—B—BC—C—CA—A
第三节 数控机床的检测装置
1、检测装置的作用
• 检测装置是数控机床闭环伺服系统的重要组成部分 • 其作用是：检测位移和速度，发送反馈信号，构成
（1） 直线进给系统 已知：进给系统的脉冲当量δmm；步进电机的
步距角αº；滚珠丝杠的导程t mm；
求： 齿轮传动比 i。
plc在数控机床控制系统中的应用 毕业设计
plc在数控机床控制系统中的应用毕业设计1. 引言1.1 概述数控机床是现代制造业中非常重要的设备之一，它能够实现高精度、高效率、自动化的加工过程。
在数控机床的控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）作为一种广泛应用的控制器，发挥着重要的作用。
本文将从PLC在数控机床中的应用出发，对其优势和作用进行详细分析，并通过具体应用案例展示其在数控机床领域的实际应用价值。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，各部分内容安排如下：第二部分将介绍数控机床的基本原理，以使读者对数控机床有更深入的了解。
随后，在第三部分中，将通过具体的案例分析，展示PLC在不同类型的数控机床中所扮演的角色和应用情况。
第四部分将讨论在PLC与其他控制方式之间进行比较时面临的问题和挑战，并提出相应解决思路。
最后，在结论部分将对全文进行总结，并展望PLC在数控机床领域未来的发展方向。
1.3 目的本文的主要目的是探讨PLC在数控机床中的应用，深入了解其优势和作用，并通过具体案例分析加深读者对其在实际生产中所起到的重要作用的理解。
同时，本文还将探讨PLC与其他控制方式进行比较时所面临的问题与挑战，并提出未来发展方向。
通过本文的阐述，读者能够更好地理解和认识PLC在数控机床领域中的应用价值，并为相关研究和改进提供参考。
2. PLC在数控机床控制系统中的应用2.1 数控机床的基本原理在开始讨论PLC在数控机床控制系统中的应用之前，我们首先需要了解数控机床的基本原理。
数控机床是一种通过事先编程来自动化地进行加工的装置。
它使用计算机来精确地控制工具和工件之间的相对运动，并实现复杂的加工操作。
其核心组成部分是由电脑、传感器、伺服驱动器和执行器等组成的数控系统。
2.2 PLC在数控机床中的优势和作用PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）作为一种可编程的电子设备，广泛应用于各种自动化领域，包括数控机床。
PLC在数控机床中具有以下优势和作用：高可靠性：PLC具有稳定可靠的硬件结构和工业级别的软件设计，可以在恶劣环境下长时间稳定运行。
机床数控系统的参数及报警
机床数控系统的参数及报警1. 机床数控系统的参数机床数控系统是一种用于控制机床运动的系统，它由许多参数组成。
这些参数可以分为几个主要的类别：1.1 运动参数运动参数用于控制机床的各个轴的运动。
主要的运动参数包括：•螺距：用于控制机床的进给速度，决定了每个主轴旋转一周时机床移动的距离。
•进给速度：控制机床在进给轴上的运动速度。
•加速度和减速度：控制机床在启动和停止时的加速度和减速度，影响机床的响应速度和精度。
1.2 力和扭矩参数力和扭矩参数用于控制机床在加工过程中的力和扭矩。
主要的力和扭矩参数包括：•主轴功率：用于控制机床主轴的功率输出，影响机床的加工能力和效率。
•进给轴功率：用于控制机床进给轴的功率输出，影响机床的进给速度和运动精度。
•力和扭矩限制：设置机床在加工过程中的最大力和扭矩限制，以保护机床和工件。
1.3 控制参数控制参数用于控制机床数控系统的操作和功能。
主要的控制参数包括：•通信协议：用于与上位机或其他设备进行通信的协议，如RS-232、Modbus等。
•控制模式：控制机床的工作模式，如手动模式、自动模式等。
•运动规划：控制机床轴的运动规划方式，如直线插补、圆弧插补等。
2. 机床数控系统的报警机床数控系统在工作过程中可能会发生各种各样的故障和问题，这些故障和问题会导致机床无法正常工作。
为了及时发现和解决这些问题，机床数控系统通常会提供报警功能。
主要的报警包括：2.1 伺服报警伺服报警是指伺服系统发生故障或错误时产生的报警。
主要的伺服报警包括：•位置偏差报警：当机床的实际位置和期望位置之间的偏差超过一定范围时，会产生报警。
•超速报警：当机床的运动速度超过预设的最大速度时，会产生报警。
•过载报警：当机床在加工过程中受到过大的负载时，会产生报警。
2.2 通信报警通信报警是指机床数控系统与上位机或其他设备之间的通信发生故障或错误时产生的报警。
主要的通信报警包括：•通信超时报警：当机床与上位机之间的通信超时时，会产生报警。
第九章 切削加工基础知识
第九章切削加工基础知识●切削加工是指在机床上利用切削工具与工件（铸件、锻件等）的相对运动，从工件上切除多余材料，获得符合预定技术要求的零件或半成品零件的加工方法。
切削加工是在常温状态下进行的，它包括机械加工和钳工加工两种。
机械加工方法主要有：车削、钻削、刨削、铣削、磨削、齿轮加工等。
第一节切削加工运动及切削要素一、切削运动●切削过程中，切削刀具与工件间的相对运动，就是切削运动。
切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动。
1．主运动●主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使切削刀具和工件之间产生相对运动，从而使切削刀具前面接近工件。
主运动是直接切除切屑所需要的基本运动。
它在切削运动中形成机床的切削速度，也是消耗机床功率最大的运动。
一般主运动只有一个。
2．进给运动●进给运动是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可不断地或连续地切屑，并获得具有所需几何特性的已加工表面。
进给运动的速度一般远小于主运动速度，而且消耗机床的功率也较少。
切削过程中进给运动可能有一个，也可能有若干个。
二、切削用量●切削用量是指在切削加工过程中的切削速度、进给量和背吃刀量的总称。
在每次切削中，工件上形成三个表面。
（1）待加工表面：工件上有待切除的表面；（2）已加工表面：工件上经刀具切削后产生的表面；（3）过渡表面：工件上由切削刃正在切削的表面，它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。
图9-2 切削要素1．切削速度υc●在进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，称为切削速度，其单位为m/s。
当主运动是旋转运动时，切削速度是指圆周运动的线速度。
2．进给量f●进给量是指主运动的一个循环内（一转或一次往复行程）刀具在进给方向上相对工件的位移量。
例如，车削时，进给量f是工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离（mm/r）。
3．背吃刀量a p●背吃刀量一般是指工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离，也称切削深度，单位为mm。
加工中心XY向进给系统结构设计
加工中心XY向进给系统结构设计加工中心是一种高效率的机械设备，广泛应用于工业生产中。
其XY向进给系统的结构设计对于设备的稳定性和精度有着重要的影响。
在设计这一系统时，需要考虑到以下几个方面：运动方式、传动方式、导轨系统、控制系统等。
运动方式是XY向进给系统的关键。
常见的运动方式有直线运动和曲线运动。
在加工中心中，直线运动比较常见且普遍。
因此，XY向进给系统应设计为直线运动。
直线运动可以通过闭环系统来实现，闭环反馈可以帮助实现系统的高精度定位和跟踪。
在闭环控制系统中，运动控制器向驱动器发送指令，然后驱动器将信号转化为电信号，通过电机控制机构实现运动。
传动方式在XY向进给系统中起着关键作用。
常用的传动方式有螺旋传动、直线传动和齿轮传动等。
螺旋传动和直线传动适用于小范围、高重复精度的直线运动。
齿轮传动适用于中、大范围的直线运动。
在设计传动方式时，需要根据具体的工作条件和要求进行合理选择，以确保系统的稳定性和工作精度。
导轨系统也是XY向进给系统设计的重要方面。
导轨系统包括滑块、导轨和导轨座等组件。
滑块通过固定在机床上来实现运动，导轨和导轨座提供了滑动方向，保证系统运动的平稳性和稳定性。
在设计导轨系统时，需要考虑导轨材料的选择，如何减少磨损和摩擦，以及如何确保系统的刚性和精度。
控制系统是XY向进给系统设计中的另一个重要方面。
控制系统包括运动控制器、传感器和控制算法等。
运动控制器负责向驱动器发送指令，控制驱动器的运动。
传感器用于检测系统的位置和速度等信息，并将其反馈给运动控制器，以实现闭环控制。
控制算法决定了系统的运动轨迹和运动方式。
在设计控制系统时，需要考虑系统的响应速度、精度和稳定性，以及如何解决运动过程中的干扰和噪声等问题。
在XY向进给系统结构设计中，还有许多其他的因素需要考虑，如工作台的稳定性、工作环境的要求、安全性和维护便捷性等。
因此，在实际设计过程中，需要充分考虑这些因素，进行合理的设计和优化。
机床进给系统设计与优化考核试卷
D.提高操作工技能
11.在进给系统设计中，以下哪些因素会影响丝杠的选用？（）
A.加工速度
B.切削力
C.精度要求
D.丝杠的成本
12.以下哪些是直线导轨的优点？（）
A.刚性好
B.运动平稳
C.维护方便
D.成本低
13.以下哪些因素可能导致机床进给系统出现不稳定现象？（）
A.系统控制参数设置不当
16.以下哪些是机床进给系统设计中需要考虑的安全因素？（）
A.防护装置
B.紧急停止按钮
C.系统的可靠性
D.机床的颜色
17.以下哪些措施可以减小进给系统的反向间隙？（）
A.调整丝杠的预紧力
B.优化驱动电机的控制策略
C.使用高精度的导轨
D.增加丝杠的长度
18.以下哪些因素会影响机床进给系统的热变形？（）
答案：
标准答案
一、单项选择题
1. A
2. D
3. C
4. C
5. C
6. C
7. D
8. C
9. A
10. C
11. D
12. D
13. D
14. B
15. C
16. B
17. B
18. C
19. D
20. D
二、多选题
1. ABC
2. ABC
3. ABCD
4. AB
5. ABC
6. ABC
7. ABCD
8. ABCD
9. ABC
10. ABC
11. ABCD
12. ABC
13. ABC
14. ABC
15. ABC
16. ABC
17. ABD
《数控车削编程与加工技术》部分习题答案
《数控车削编程与加工技术》部分习题答案第一章数控车床的工件原理和组成1．数控车床与普通车床相比，具有哪些加工特点？答：数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的加工，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹等工序的切削加工，并可进行切槽、钻、扩、铰孔和各种回转曲面的加工。
数控车床加工效率高，精度稳定性好，操作劳动强度低，特别适用于复杂形状的零件或中、小批量零件的加工。
数控车床与普通车床相比，具有三个方面的特色。
（1）高难度加工。
如“口小肚大”的内成型面零件，在普通车床上不仅难以加工，并且还难以检测。
采用数控车床加工时，其车刀刀尖运动的轨迹由加工程序控制，“高难度”由车床的数控功能可以方便地解决.（2）高精度零件加工。
复印机中的回转鼓、录像机上的磁头及激光打印机内的多面反射体等超精零件，其尺寸精度可达0.01m，表面粗糙度值可达Ra0.02m，这些高精度零件均可在高精度的特殊数控车床上加工完成。
（3）高效率完成加工。
为了进一步提高车削加工的效率，通过增加车床的控制坐标轴，就能在一台数控车床上同时加工出两个多工序的相同或不同的零件，也便于实现一批复杂零件车削全过程的自动化。
2．试简述数控车床工作时的控制原理。
答：数控车床是一种高度自动化的机床，是用数字化的信息来实现自动化控制的，将与加工零件有关的信息——工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数（进给执行部件的进给尺寸）、切削加工的工艺参数（主运动和进给运动的速度、切削深度等），以及各种辅助操作（主运动变速、刀具更换、冷却润滑液关停、工件夹紧松开等）等加工信息——用规定的文字、数字和符号组成的代码，按一定的格式编写成加工程序单，将加工程序通过控制介质输入到数控装置中，由数控装置经过分析处理后，发出各种与加工程序相对应的信号和指令控制机床进行自动加工。
数控车床的数字控制的原理与过程通过下述的数控车床组成可得到更明确的说明。
3．数控车床一般由哪几部分组成？各有何作用？答：数控车床是由数控程序及存储介质、输入/输出设备、计算机数控装置、伺服系统、机床本体组成。
《数控机床》作业参考答案
《数控机床》作业参考答案（一）第一章数控机床简介一、填空题1、控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置2、数字控制3、并联4、自适应控制（AC）二、单选题1、C2、D3、A4、D5、B三、判断题1、×2、√3、×4、√5、√四、简答题1、简述数控机床的发展趋势。
答：（1）高速度与高精度化：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①数控系统采用位数、频率更高的微处理器；②采用全数字交流伺服系统，大大提高了系统的定位精度、进给速度；③机床静、动摩擦的非线性补偿技术；④应用高速大功率电主轴；⑤配置高速、功能强的内装式可编程控制器；⑥采用高性能和可靠的新型功能部件—电滚珠丝杠；（2）多功能化：数控机床采用一机多能；数控机床具有前台加工、后台编辑的前后台功能；数控机床除具有通讯口、DNC功能外，还具有网络功能；（3）智能化：数控机床引进自适应控制技术；采用故障自诊断、自修复功能；具有刀具寿命自动检测和自动换刀功能；数控机床引进模式识别技术；（4）高的可靠性：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①提高系统的硬件质量；②采用硬件结构模块化、标准化、通用化方式；③增强故障自诊断、自恢复和保护功能。
2、简述数控机床各组成部分的作用。
答：数控机床一般由以下几个部分组成：（1）控制介质：控制介质是将零件加工信息传送到数控装置中去的信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。
常见的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡、磁盘、磁带等。
（2）数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在，主要由输入装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各种输入/输出接口等组成。
主控制系统主要由CPU、存储器、控制器等组成，是数控系统的核心，一般称它为数控装置（CNC装置）。
（3）伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节，主要由伺服电机、伺服驱动控制器组成。
伺服电机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电机的动力源。
数控车床使用说明手册
由于用户根据自己使用要求，在此选择有较大差异，本水明书将不对此进行描述。（若您选择了我厂配装的标准动力卡盘，请参看附带的卡盘、油缸说明书。）
第六章刀架系统
本机标准配置为四工位排刀刀架，用户在使用中应注意以下几点：
a、正确安装刀具（参考刀具干涉图）。
b、使用中、刀架应尽可能地均匀分布，避免托板受力不均影响使用寿命。
本机主轴为独立主轴单元，选配高精度的主轴专用轴承，轴承润滑使用进口专用轴承润滑脂，整个主轴单元热变形小、热稳定性佳、精度保持性好、免维护。同时，整个主轴单元刚性好且具有理想的装、拆性能。主轴采用大功率交流变频主轴电机进行驱动。主轴单元的高精度、高刚性、高转速、高效率使整机不但能完成粗加工，还能为用户进行精加工、重切削。
（2）进给系统
在机床润滑系统工作正常情况下，可先在手动模式下移动托板，检查X向、Z向是否移动顺畅，横向、纵向的各个限位是否有效。
（3）刀架系统
确认刀架上各刀具安装正确后，检查是否会与机床其它部件发生干涉，确定安全后可通过手动换刀按钮运转刀架。
（4）各滑板松紧的调整
横向进给系统上的横滑板，采用刹铁调节，可以旋转松一端的调节螺钉，旋紧另一端的调节螺钉，使燕尾导轨滑动面得到适当的松紧度。
本机进给系统全部由伺服电机（可选配步进电机）直连驱动，刚性、动态特性好，系统的最小设定单位为0.001mm，快速移动速度为X轴15m/min，Z轴15m/min，整个滑动表面贴塑或线轨，消除爬行，大大提高工作精度，可完成精密的移动及定位，同时也增加了机床移动部件的耐磨性，增强抗冲击能力，使整机能长久保持导轨精度，提高机床使用寿命。
注：用户应特别注意，吊运时所用钢绳及挂钩其承载能力不应低于4吨。
2.3机床安装
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9.1机床进给运动伺服控制系统的组成
机床进给系统运动伺服控制可分为开环控制和闭环控制。
9.1.1机床进给系统的开环控制
开环控制没有反馈环节，一般采用步进电机驱动，如图9.1所示。步进 电机的主要特征是控 制电路每变换一次指令脉冲信号，电机就转过一个步距角。进给指令 信号通过脉冲分配器提供脉冲来控制驱动电路，使其步进电机运动。脉 冲分配器通过变换脉冲个数控制位移量，以变换脉冲频率来控制位移速 度，以变换脉冲分配顺序来控制位移方向。这种控制控方式最大的特点 是控制方便、结构筒单、价格低廉。又因为发出的指令信号流是单向的 ，所以不存在稳定性的问题。不足之处是因为没有反馈校正，机械传动 误差不能被消除，所以位移精度与闭环控制相比不高。
工作台
指令脉 冲信号
步进电动机
图9.1开环控制系统框图
9.1.2机床进给系统的闭环控制
机床伺服进给系统的闭环控制，一般采用直流或交流伺服电动机驱动 ，并配以位置反馈和速度反馈。按位置反馈检测元件的安装位置不同， 又可分为全闭环控制系统和半闭环控制系统。 1.全闭环控制系统 如图9.2所示，其位置反馈采用直线位移检测元件(目前一般采用光栅 尺)。元件直接反馈工 作台位移量，反馈信号与给定值进行比较，以其误差值控制伺服机构 ，来消除或者减小传动系统造成工作台的位置误差。但是由于整体控制 系统内机械环节的摩擦特性、刚度、间隙等均为非线性，而且整个机械 传动链中的动态响应时间与电气响应时间相差很大，这样给闭环系统的 稳定性校正带来很大困难，系统的设计和调整也相当复杂。因此全闭环 控制方式主要用于进给精度要求很高的数控机床。
U r (s)
Ua
K1
K1
1 Kb G1 s Tm La s 2 Tm Ra s 1
( s )
UT
KH
图9.7速度反馈控制系统传递框图（不考虑外部负载）
由图9.7得，当不考虑外部干扰和位置反馈时，以 电动机角速度为输出，以控制电压为输入的传 递函数为
K1 Kb K1 Tm La s 2 Tm Ro s 1 Kb K1G1 ( s ) ( s ) K1 K H U r ( s ) 1 K1 K H G1 ( s ) KK Tm La s 2 Tm Ro s 1 1 H Kb Kb 1 Tm La s 2 Tm Ro s 1
r K 式中： b —电动机电枢反电势系数， Kb 0.0498v /。
(9.4)
分别对式(9.1)—(9.4)进行拉氏变换，并令初始条件为零,得 (9.5)
M (s) M L (s) ( J a J l )s(s)
U a (s) ( Ra La s) I a (s) Eb ( s)
图9.9 电动机转角 为输出，以控制电压 u r 为输入的传 递的函数为
K1 Kb 1 K1G1 ( s ) 2 ( s) s s (Tm La s Tm Ro s 1) K1 K U r ( s) 1 K K G (s) 1 1 1 s Kb 1 s(Tm La s 2 Tm Ro s 1)
(9.10)
。
式中： T
m
( J a J l ) 2.7 103 T 0.011 —直流电机的时间常数，m KT K b 5 0.0498
9.3速度控制系统的建立及稳定性的对比分析
9.3.1直流伺服电机的转速控制系统的建立 直流伺服电机的转速控制系统示意图和框图分别如 图9.5和图9.6所示。该系统是由电压放大器(它起前置 放大器和功率放大器的作用)、直流电机M、直流测速 发电机TG和分压器组成。
U r ( s)
K1
1 Kb G1 s Tm La s 2 Tm Ra s 1
1 s
(s)
K
图9.9电动机转角 为输出，以控制电压 u r 为输入的传递框图
系统中选用位置反馈元件旋转变压器，旋转变压器的输出电 压 u 在一定范围内与转角成正比，其表达式为
(9.16) K 式中：—输出电压幅值位置系数，取 K 0.005v / rad ； —旋转变压器旋转角， rad 。 对式(9.16)进行拉氏变换，并令初始条件为零，得 U (s) K (s) (9.17)
2
电动机电路处于动态过程时，对电枢线圈所施加的电源电 压 ua (t ) 和电枢线圈内通过的电流 ia (t ) 的关系为
dia (t ) ua (t ) Ra ia (t ) La eb (t ) dt
(9.2)
R 式中： a —电动机电枢线圈内阻， Ra 20 ； La —电动机电枢线圈的电感， 2 H ； La eb (t )—电动机电枢线圈在定子磁场中运动时产生的反 电势。
M (t ) KT ia (t )
电动机输出力矩 M (t ) 应与通过电枢线圈的电流大小成正比， 则 (9.3) 式中： KT—电动机输出扭矩常数， 。 KT 5Nm / A
电动机电枢线圈产生的反电势 eb (t )与电枢的工作角速度 (t ) 成正比，则 eb (t ) Kb (t )
uT
KH
图9.6 直流伺服电机的转速控制系统框图
KH
直流测速发电机从结构上来说可有多种分类方法，其中有 一种是按有刷和无刷来分的。无刷直流测速发电机的种类也 较多，这里选择一种霍尔无刷直流测速发电机。该发电机具 有输出电压无脉动成分、不存在电刷摩擦和火花噪音、剩余 电压小、惯量小、寿命长和易于维修等特点。 图9.6 K H 为霍尔无刷直流测速发电机的输出斜率。霍尔元 件直流测速机的输出电压 uT 在一定范围内与转速成正比。 其表达式为
K1 Tm La Kb s3 Tm Ro Kb s 2 Kb s K1K
s 2 10.04s 45.44 6.39K1 0
s1,2 1 5.475 100.8 4 (45.44 6.39K1 ) 2
K1
(9.14) (9.15)
K1
由式9(.15)知,该系统当 意数时都稳定。
为等于或大于零的任
K1
表9.1 系统特征方程的根随
值的变化
(9.9)
(t )
其直流伺服电机动态工作框图如图9.4所示，负载转矩M
L
。
U a ( s)
+ -
I a ( s)
1 Ro La s
M L ( s)
KT
M (s)
-
1 ( J a J l )s
( s )
Eb ( s )
Kb
图9.4直流伺服电机转速为输出的动态工作框图
不考虑外部干扰其直流伺服电机的传递函数为
KT ( La s Ro )( J a J l )s KT Kb
1 Kb (J a Jl ) (J Jl ) La s 2 a Ro s 1 KT K b KT K b
1 Kb Tm La s 2 Tm Ro s 1
20.08 0.022s 2 0.22s 1
9.3.3速度反馈控制系统根轨迹的绘制
K1 现用根轨迹法，也即图解法来研究当改变系统的增益值 时，观察闭环极点的位置变化趋势。 下面绘制闭环极点 s1,2 如何随所有范围的 K (0 ) 值而变化 的线段，如图9.8所示。 由式(9.15)或表9.1知，当 K1 0 时，闭环极点均有负实部 ，而且是共轭复数极点。根据绘制根轨迹的规则1知，根轨迹 在 s 平面分支数等于(n-m)=2。由图可见，根轨迹是连续的， 且对称于实轴，满足规则2。而且根轨迹起于开环极点，并终 止于无穷远处，满足规则3。当 K1 时，伸向无穷远处根 轨迹渐近线有(n-m)=2条，用式(5.34)计算渐近线与实轴交点 a 5.48 ，而用式(5.35)计算渐近线与实轴正方向夹角分 90 和 270 ，满足规则4。该系统根轨迹渐近线平行于虚轴 别为 ，其极点永远在 s 平面的左侧，故系统稳定。
位置、速度检测元件 指令 信号 位置比 较电路 速度控 制回路 伺服 电动机
工作台
图9.3半闭环控制系统框图
3.闭环控制系统中的反馈环节 反馈环节由运动参数测元件(传感器)和反馈信号处 理电路(反馈接口电路)组成。运动参数测 量元件分为模拟量运动参数传感器(如测速发电机、 旋转变压器、精密变阻式角位移传感器等)和数字量 运动参数传感器(如旋转编码器、感应同步器、圆光 栅等)。 本章将采用如图9.3所示的半闭环控制系统。伺服进 给选用直流伺服电动机，速度检测元件选用霍尔直 流测速发电机，位置反馈元件选用反映转角变化的 旋转变压器。
(9.6) (9.7) (9.8)
M (s) KT I a (s)
Eb (s) Kb (s)
将式(9.5)—(9.8)综合后得
KT 1 U a ( s) Kb ( s) M L ( s) ( s) Ra La s ( J a J l )s
KT 1 ( La s Ro ) ( J a J l ) s ( s ) G1 ( s ) KT K b U a (s) 1 ( La s Ro )( J a J l ) s
KT ( J a J l ) La s 2 ( J a J l ) Ro s KT Kb
uT K H
(9.11)
式中： —测速机的角速度，rad/s； K H —输出电压幅值系数，取 K H 0.007v s / rad 对式(9.11)进行拉氏变换，并令初始条件为零，得 (9.12) UT (s) K H (s)
9.3.2速度控制系统传递函数的建立及稳定性的对比分析 根据式(9.10)和式(9.12)以及图9.6，在不考虑外部干扰负 载时，速度反馈控制系统传递框图如图9.7所示。