第四章 进给运动的控制
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动及快速定位要求的场合。
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（三）交流伺服驱动系统
交流伺服电动机不需要维护，制造简单， 适合于恶劣环境下工作。
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控制箱、位置控制器、伺服电动机、 伺服驱动、速度传感器、译码器
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4.2 开环数控系统进给运动控 制
一、开环系统控制原理
1）工作台位移量控制
步进电动机步距角θ，丝杠螺距h，齿轮
M z(0.2~0.4)Mjm ax
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四、步进电动机控制
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五、开环步进系统精度分析
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4.3 闭环数控系统进给运动控制 及特性分析
一、闭环位置控制系统 （一）闭环位置控制的概念
位置传感器将机械位移转换为数字脉冲，该 脉冲送至数控装置，有计数器技术，计算机以固定 的时间周期对反馈值采样，将采样值与插补程序输 出的结果进行比较，得到位置误差，经软件增益放 大，输出给数模转换器，从而为伺服装置提供控制 电压，驱动工作台向减少误差的方向移动。
2. 如何减少跟随误差，单位斜坡输入情况 下，如何计算跟随误差。
3.如何控制拐角误差的大小。
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作业
4-1 4-10 4-14
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4.1 概述
一、进给伺服驱动装置的控M制P 性能
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二、电气伺服驱动系统
（一）步进驱动系统
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（二）直流伺服驱动系统
宽调速性能，输出转矩大，过载能力强。 调整、安装和使用方便，适应于频繁启动、制
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4.4 闭环数控系统进给驱动装置 的信号连接
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4.5 进给运动控制参数设置
伺服单元本身完成电流环与速度环的控制 ，而位置环由数控装置完成。
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一、一般参数的设定P152
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二、变增益位置控制的增益设定
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三、升降速参数
直线升降速过程
可将加速度限制在一定范围内，降低机械冲 击。
第四章 进给运动的控制
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第一节
1.半闭环伺服驱动装置的优点。 2. 步进驱动系统、直流伺服驱动系统和交
流伺服驱动系统的优缺点。
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第二节
1.开环系统脉冲当量和进给速度的计算。 2. 步进的分类。 3.步距角和最大静态转矩的选择
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第三节
1.简单了解闭环控制系统位置控制回路的 数学模型。
EEycosExsinvK Yv Yv Xv K XX vY vvcosK * Yv vsinvsinK * Xv vcos
vsin2 1 1
( )
2 Ky Kx
两轴位置增益相同时，轮廓误差为0；
θ=0°或90°时，误差为0； Kx和Ky足够大时，轮廓误差较小；
轮廓误差与编程进给速度成正比；
减速比i，脉冲当量δ，
h
360i
2）工作台进给速度控制
v 60 f
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二、步进电动机的选择
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角 位移或线位移的控制电动机。
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二、步进电动机的选择
1）步距角的选择
步进电动机步距角θ，丝杠螺距h，齿轮减速比i，
脉冲当量δ，
360 i h
根据负载性质、最高进给速度等条件选择步进电
指数升降速过程
加速度变化无突变，Leabharlann Baidu度变化平滑。需要设 定加减速总时间和加速升降时间。
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4.6 进给运动的误差补偿
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其数学模型间P140.
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（二）闭环位置控制的实现
光电编码器每转能输出数千个脉冲信号，脉冲信 号通过计数器可以反映转角的位置。
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三、定位过程误差分析P142
要取得较高的位置增益，所用驱动装置时间常数
必须小。
如果选择了时间常数小的的伺服驱动电动机，没
有相应提高位置增益，整个位置控制回路的瞬态
动机类型。
根据系统精度、数据处理长度、机床行程等确定δ
和h。
如果θ、δ和h三个参数仍然满足不了上式时，增加
齿轮减速装置。
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2）最大静态转矩选择
负载转矩
Mz
(F9.8G)h103 2i
F为进给方向上切削力；G为工件与工作台
总重量；μ导轨摩擦系数；η包括齿轮与丝杠
在内的总传动效率；
步进电动机的最大静态转矩满足下式
指令位置
E
实际位置
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五、圆弧插补轮廓误差分析
圆弧插补轮廓误差表达式
v2siKnx2(R2r)coKsy2vsin22K1x
1 Ky
Kx=Ky时，误差为
2(R
v2 r)K
2
K变x≠为K长y时轴，位与于φ4成5°正或比13，5°所处加的工椭圆圆弧，
提高增益能够减小误差。
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六、拐角轮廓误差分析
响应并不能够得到明显改善。
E(s) 1 Xi (s) 1 Gk (s)
1 Xi(s) vs
E v K
limE(s) lim v
v
s0
s0 s[1Gk(s)] s[1 K ]
s(Ts 1)
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四、直线插补轮廓误差分析
数控机床进行XY轴直线联动插补时，X、Y分别对应恒速 运动。轮廓误差E与各轴跟随误差Ex, Ey之间的关系为
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（三）交流伺服驱动系统
交流伺服电动机不需要维护，制造简单， 适合于恶劣环境下工作。
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控制箱、位置控制器、伺服电动机、 伺服驱动、速度传感器、译码器
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4.2 开环数控系统进给运动控 制
一、开环系统控制原理
1）工作台位移量控制
步进电动机步距角θ，丝杠螺距h，齿轮
M z(0.2~0.4)Mjm ax
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四、步进电动机控制
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五、开环步进系统精度分析
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4.3 闭环数控系统进给运动控制 及特性分析
一、闭环位置控制系统 （一）闭环位置控制的概念
位置传感器将机械位移转换为数字脉冲，该 脉冲送至数控装置，有计数器技术，计算机以固定 的时间周期对反馈值采样，将采样值与插补程序输 出的结果进行比较，得到位置误差，经软件增益放 大，输出给数模转换器，从而为伺服装置提供控制 电压，驱动工作台向减少误差的方向移动。
2. 如何减少跟随误差，单位斜坡输入情况 下，如何计算跟随误差。
3.如何控制拐角误差的大小。
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作业
4-1 4-10 4-14
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4.1 概述
一、进给伺服驱动装置的控M制P 性能
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二、电气伺服驱动系统
（一）步进驱动系统
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（二）直流伺服驱动系统
宽调速性能，输出转矩大，过载能力强。 调整、安装和使用方便，适应于频繁启动、制
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4.4 闭环数控系统进给驱动装置 的信号连接
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4.5 进给运动控制参数设置
伺服单元本身完成电流环与速度环的控制 ，而位置环由数控装置完成。
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一、一般参数的设定P152
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二、变增益位置控制的增益设定
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三、升降速参数
直线升降速过程
可将加速度限制在一定范围内，降低机械冲 击。
第四章 进给运动的控制
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第一节
1.半闭环伺服驱动装置的优点。 2. 步进驱动系统、直流伺服驱动系统和交
流伺服驱动系统的优缺点。
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第二节
1.开环系统脉冲当量和进给速度的计算。 2. 步进的分类。 3.步距角和最大静态转矩的选择
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第三节
1.简单了解闭环控制系统位置控制回路的 数学模型。
EEycosExsinvK Yv Yv Xv K XX vY vvcosK * Yv vsinvsinK * Xv vcos
vsin2 1 1
( )
2 Ky Kx
两轴位置增益相同时，轮廓误差为0；
θ=0°或90°时，误差为0； Kx和Ky足够大时，轮廓误差较小；
轮廓误差与编程进给速度成正比；
减速比i，脉冲当量δ，
h
360i
2）工作台进给速度控制
v 60 f
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二、步进电动机的选择
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角 位移或线位移的控制电动机。
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二、步进电动机的选择
1）步距角的选择
步进电动机步距角θ，丝杠螺距h，齿轮减速比i，
脉冲当量δ，
360 i h
根据负载性质、最高进给速度等条件选择步进电
指数升降速过程
加速度变化无突变，Leabharlann Baidu度变化平滑。需要设 定加减速总时间和加速升降时间。
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4.6 进给运动的误差补偿
实用文档
其数学模型间P140.
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（二）闭环位置控制的实现
光电编码器每转能输出数千个脉冲信号，脉冲信 号通过计数器可以反映转角的位置。
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三、定位过程误差分析P142
要取得较高的位置增益，所用驱动装置时间常数
必须小。
如果选择了时间常数小的的伺服驱动电动机，没
有相应提高位置增益，整个位置控制回路的瞬态
动机类型。
根据系统精度、数据处理长度、机床行程等确定δ
和h。
如果θ、δ和h三个参数仍然满足不了上式时，增加
齿轮减速装置。
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2）最大静态转矩选择
负载转矩
Mz
(F9.8G)h103 2i
F为进给方向上切削力；G为工件与工作台
总重量；μ导轨摩擦系数；η包括齿轮与丝杠
在内的总传动效率；
步进电动机的最大静态转矩满足下式
指令位置
E
实际位置
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五、圆弧插补轮廓误差分析
圆弧插补轮廓误差表达式
v2siKnx2(R2r)coKsy2vsin22K1x
1 Ky
Kx=Ky时，误差为
2(R
v2 r)K
2
K变x≠为K长y时轴，位与于φ4成5°正或比13，5°所处加的工椭圆圆弧，
提高增益能够减小误差。
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六、拐角轮廓误差分析
响应并不能够得到明显改善。
E(s) 1 Xi (s) 1 Gk (s)
1 Xi(s) vs
E v K
limE(s) lim v
v
s0
s0 s[1Gk(s)] s[1 K ]
s(Ts 1)
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四、直线插补轮廓误差分析
数控机床进行XY轴直线联动插补时，X、Y分别对应恒速 运动。轮廓误差E与各轴跟随误差Ex, Ey之间的关系为