鑒幅式伺服系統的工作原理

圖5-25?? 鑒幅式伺服系統

鑒幅式系統的工作原理如下：

進入比較器的信號有兩路：一路來自數控裝置插補器或插補軟件的進給脈沖，它代表了數控裝置要求機床工作臺移動的位移；另一路來自測量元件及信號處理線路，也是以數字脈沖形式出現，它代表了工作臺實際移動的距離。鑒幅系統工作前，數控裝置和測量元件的信號處理線路都沒有脈沖輸出，比較器的輸出為零。這時，執行元件不能帶動工作臺移動。出現進給脈沖信號之后，比較器的輸出不再為零，執行元件開始帶動工作臺移動，同時，以鑒幅式工作的測量元件又將工作臺的位移檢測出來，經信號處理線路轉換成相應的數字脈沖信號，該數字脈沖信號作為反饋信號進入比較器與進給脈沖進行比較。若兩者相等，比較器的輸出為零，說明工作臺實際移動的距離等于指令信號要求工作臺移動的距離，執行元件停止帶動工作臺移動；若兩者不相等，說明工作臺實際移動的距離還不等于指令信號要求工作臺移動的距離，執行元件繼續帶動工作臺移動，直到比較器輸出為零時停止。

在鑒幅式伺服系統中，數模轉換電路的作用是將比較器輸出的數字量轉化為直流電壓信號，圖5--26測量元件及信號處理線路該信號經驅動線路進行電壓和功率放大，驅動執行元件帶動工作臺移動。測量元件及信號處理線路是將工作臺的機械位移檢測出來并轉換為數字脈沖量。

圖5-26 測量元件及信號處理線路

測量元件及信號處理線路是如何將工作臺的機械位移檢測出來并轉換為數字脈沖的呢?測量元件的工作原理在第四章中已經詳細地介紹過，下面重點介紹信號處理線路的工作原理。

圖5-26是測量元件及信號處理線路的框圖，它主要由測量元件、解調電路、電壓頻率轉換器和sin／cos發生器組成。由測量元件的工作原理可知，當工作臺移動時，測量元件根據工作的位移量，即絲杠轉角 輸出電壓信號

A是此時測量元件激磁信號的電氣角。 的幅值 代表著工作臺的位移。 經濾波、放大、檢波、整流以后，變成方向與工作臺移動方向相對應，幅值與工作臺位移成正比的直流電壓信號，這個過程稱為解調。解調電路也稱鑒幅器。解調后的信號經電壓頻率轉換器變成計數脈沖，脈沖的個數與電壓幅值成正比，并用符號觸發器表示方向。一方面，該計數脈沖及其符號送到比較器與進給脈沖比較；另一方面，經sin／cos發生器，產生驅動測量元件的兩路信號sin和cos，使 角與此相對應發生改變。該驅動信號是方波信號，它的脈寬隨計數脈沖的多少而變。根據傅里葉展開式，當該方波信號作用于測量元件時，其基波信號分量為

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角的大小由方波的寬度決定。若測量元件的轉子沒有新位移，因激磁信號電氣角由 變為 ，它所輸出的幅值信號也隨之變化，而且逐步趨于零。若輸出的新的幅值信號

不為零， 將再一次經電壓頻率轉換器、sin／cos信號發生器，產生下一個激磁信號，該激磁信號將使測量元件的輸出進一步接近于零，這個過程的不斷重復，直到測量元件的輸出為零時止。在這個過程中，電壓頻率轉換器送給比較器的脈沖數量正好等于 角所代表的工作臺的位移量。通常，我們總希望測量過渡過程盡可能短，如果這個過程很長，當有連續的進給脈沖時，由于來自測量元件的反饋脈沖不能及時到來，比較器輸出的誤差信號本身就帶有很大的誤差，因而必定要造成伺服系統的拖動誤差，從而影響加工精度。