伺服系统的分类和基本组成形式
伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把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。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
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，这就要求高质量的速度和位置伺服。以上指的主要是进给伺服控制，另外还有对主运动的伺服控制，不过控制要求不如前者高。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。
伺服系统的分类
伺服系统按其驱动元件划分，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。按控制方式划分，有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等，实际上数控系统也分成开环、闭环和半闭环3种类型。
1、开环系统
开环系统，它主要由驱动电路，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，通常称以步进电机作为执行元件的开环系统为步进式伺服系统，在这种系统中，如果是大功率驱动时，用步进电机作为执行元件。驱动电路的主要任务是将指令脉冲转化为驱动执行元件所需的信号。
2、闭环系统
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。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。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。通常把安装在丝杠上的检测元件组成的伺服系统称为半闭环系统;把安装在工作台上的检测元件组成的伺服系统称为闭环系统。由于丝杠和工作台之间传动误差的存在，半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些。
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。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。
由于比较环节输出的信号比较微弱，不足以驱动执行元件，故需对其进行放大，驱动电路正是为此而设置的。
执行元件的作用是根据控制信号，即来自比较环节的跟随误差信号，将表示位移量的电信号转化为机械位移。常用的执行元件有直流宽调速电动机、交流电动机等。执行元件是伺服系统中必不可少的一部分，驱动电路是随执行元件的不同而不同的。
伺服系统的基本组成形式
模拟式、混合式、数字式。模拟式和混合式的输入部分是模拟输入，区别在于混合式伺服系统的输入经过数字偏差器后进入模拟调节器。这三种方式的伺服系统都有位置反馈和速度反馈。
目前的伺服驱动技术是数控技术的重要组成部分。与数控装置相配合，伺服系统的静态和动态特性直接影响机床的位移速度，定位精度和加工精度。现在，直流伺服系统被交流数字伺服系统所取代;伺服电机的位置，速度及电流环都实现了数字化;并采用了新的控制理论，实现了不受机械负荷变动影响的高速响应系统。
其主要新发展的技术有：
a.前馈控制技术。过去的伺服系统，是把检测器信号与位置指令的差值乘以位置环增益作为速度指令。这种控制方式总是存在着跟踪滞后误差，这使得在加工拐角及圆弧时加工精度恶化。所谓前馈控制，就是在原来的控制系统上加上速度指令的控制方式，这样使伺服系统的跟踪滞后误差大大减小。
b.机械静止摩擦的非线性控制技术。对于一些具有较大静止摩擦的数控机床，新型数字伺服系统具有补偿机床驱动系统静摩擦的非线性控制功能。
c.伺服系统的位置环和速度环(包括电流环)均采用软件控制，如数字调解和矢量控制等。为适应不同类型的机床，不同精度和不同速度要术，预先调整加、减速性能。
d.采用高分辨的位置检测装置。如高分辨率的脉冲编码器，内有微处理器组成的细分电路，使得分辨率大大提高，增量位置检测为10000 p/r(脉冲数/每转)以上;绝对位置检测为1000000 p/r以上。
e. 补偿技术得到了发展和应用。现代数控系统都具有补偿功能，可以对伺服系统进行多种补偿，如丝杠螺距误差补偿，齿侧间隙补偿、轴向运动误差补偿、空间误差补偿和热变形补偿等。
另外，伺服电机和步进电机在数控系统中都有应用，这里介绍一下二者的区别：
步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。目前国内的
数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中，特别在运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然在控制方式上两者相似(脉冲串和方向信号)，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异：
1.控制精度不同：两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°;德国百格拉公司(BERGER LAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。而交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证，以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
2.低频特性不同：步进电机在低速时易出现低频振动现象，振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。而交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能(FFT)，可检测出机械的共振点，便于系统调整。
3.矩频特性不同：步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。
4.过载能力不同：步进电机一般不具有过载能力，而交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。
5.运行性能不同：步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或
堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。
6.速度响应性能不同：步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。
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永磁交流伺服系统研究背景意义及现状 1研究背景及意义 伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标或给定值任意变化的自动控制系统，是控制理论、电力电子技术、电机技术、微电子技术、检测技术等学科相互发展融合的产物，是自动化学科及工业生产领域重要的分支。在机械制造行业、冶金工业，交通运输以及军事上都得到了广泛的应用。 伺服系统强调对控制命令的快速跟踪和响应，所以伺服控制系统可以认为是随动控制系统，既可以是转速的随动控制，也可以是位置的随动控制。在广义的角度上看，电动机的调速系统也可以认为是伺服控制的一种，只不过在调速系统中，强调的被调量是电动机的转速，更加有效的实现功率变换。而伺服系统则强调忠实跟踪给定信号，即按控制器发出的控制命令而动作，并产生足够的力或力矩，使被驱动的机械获得期望的运动速度和位姿。 伺服系统的发展经历了由液压伺服到电气伺服的过程。在电气伺服系统中，按驱动装置的执行元件电动机类型来分，通常分为直流伺服系统和交流伺服系统两大类。六十年代以后，特别是七十年代以来，随着电力电子学、微电子学、传感技术、永磁技术和控制理论的惊人发展，尤其是先进控制策略的成功应用，交流伺服系统的研究和应用取得了举世瞩目的发展，己具备良好的技术性能，其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美，交流伺服系统取代直流伺服系统己成定局。其中交流永磁同步电机 (PMSM)又以其结构简单、气隙磁密高、功率密度大、转动惯量小的优点，成为研究的热点。和直流电机相比，交流永磁同步电机没有直流电机的换向器和电刷等缺点，和其他类型交流电动机相比，它由于没有励磁电流，因而功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好。现已广泛用于数控机床、工业机器人、超大规模集成电路制造、柔性制造系统、载人宇宙飞船、电动工具以及家用电器等高科技领域。 另一方面，高速数字信号处理芯片(DSP) 的快速发展也对伺服系统的发展起到了推动作用。DSP强大的数据处理能力和高运行速度使得先进的控制技术如矢量控制、直接转矩控制等得以实现。并且DSP芯片内部集成了A/D转换、数字输
伺服电机是自动控制系统和计算装置中广泛应用的一种执行元件，很多第一次接触到这个产品的朋友肯定一头雾水，不知道它到底是什么。下面小编就给大家详细介绍一下到底伺服电机是什么东西以及它的分类。 伺服电动机（或称执行电动机）是自动控制系统和计算装置中广泛应用的一种执行元件。其作用为把接受的电信号转换为电动机转轴的角位移或角速度。按电流种类的不同，伺服电动机可分为直流和交流两大类。 一、交流伺服电动机 结构和原理交流伺服电动机的定子绕组和单相异步电动机相似，它的定子上装有两个在空间相差90°电角度的绕组，即励磁绕组和控制绕组。运行时励磁绕组始终加上一定的交流励磁电压，控制绕组上则加大小或相位随信号变化的控制电压。转子的结构形式笼型转子和空心杯型转子两种。 笼型转子的结构与一般笼型异步电动机的转子相同，但转子做的细长，转子导体用高电阻率的材料作成。其目的是为了减小转子的转动惯量，增加启动转矩对输入信号的快速反应和克服自转现象。空心杯形转子交流伺服电动机的定子分为外定子和内定子两部分。外定子的结构与笼型交流伺服电动机的定子相同，铁心槽内放有两相绕组。 空心杯形转子由导电的非磁性材料（如铝）做成薄壁筒形，放在内、外定子
之间。杯子底部固定于转轴上，杯臂薄而轻，厚度一般在0.2—0.8mm，因而转动惯量小，动作快且灵敏。交流伺服电动机的工作原理和单相异步电动机相似，LL是有固定电压励磁的励磁绕组，LK是有伺服放大器供电的控制绕组，两相绕组在空间相差90°电角度。如果IL与Ik 的相位差为90°，而两相绕组的磁动势幅值又相等，这种状态称为对称状态。与单相异步电动机一样，这时在气隙中产生的合成磁场为一旋转磁场，其转速称为同步转速。旋转磁场与转子导体相对切割，在转子中产生感应电流。转子电流与旋转磁场相互作用产生转矩，使转子旋转。如果改变加在控制绕组上的电流的大小或相位差，就破坏了对称状态，使旋转磁场减弱，电动机的转速下降。电机的工作状态越不对称，总电磁转矩就越小，当除去控制绕组上信号电压以后，电动机立即停止转动。这是交流伺服电动机在运行上与普通异步电动机的区别。 交流伺服电动机有以下三种转速控制方式：（1）幅值控制控制电流与励磁电流的相位差保持90°不变，改变控制电压的大小。（2）相位控制控制电压与励磁电压的大小，保持额定值不变，改变控制电压的相位。（3）幅值—相位控制同时改变控制电压幅值和相位。交流伺服电动机转轴的转向随控制电压相位的反相而改变。
建筑基础都有那些类型 基础的类型: 基础按受力特点及材料性能可分为刚性基础和柔性基础；按构造的方式可分为条形基础、独立基础、片筏基础、箱形基础等。 1．按材料及受力特点分类 (1)刚性基础: 受刚性角限制的基础称为刚性基础。 刚性基础所用的材料的抗压强度较高，但抗拉及抗剪强度偏低。 刚性基础中压力分布角a称为刚性角。在设计中，应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角相一致，目的：确保基础底面不产生拉应力，最大限度地节约基础材料。构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求。常用的有：砖基础。灰土基础。三合土基础。毛石基础。混凝土基础。毛石混凝土基础。 1)大放脚为保证基础外挑部分在基底反力作用下不至发生破坏。 2)灰土基础灰土基础适用于地下水位较低的地区，并与其他材料基础共用，充当基础垫层。 3)三合土基础三合土基础一般多用于地下水位较低的四层和四层以下的民用建筑工程中。 4) 毛石基础具有强度较高、抗冻、耐水、经济等特点。
5)混凝土基础常用于地下水位高，受冰冻影响的建筑物。 6)在上述混凝土基础中加入一定体积毛石，称为毛石混凝土基础。 2)柔性基础。在混凝土基础底部配置受力钢筋，利用钢筋受拉，这样基础可以承受弯矩，也就不受刚性角的限制。所以钢筋混凝土基础也称为柔性基础。 钢筋混凝土基础断面可做成梯形，最薄处高度不小于 200mm；也可做成阶梯形，每踏步高300-500mm。通常情况下，钢筋混凝土基础下面设有C7．5或C10素混凝土垫层，厚度lOOmm左右；无垫层时，钢筋保护层为75mm，以保护受力钢筋不受锈蚀。 2．按构造分类 (1)独立基础(单独基础)。 1)柱下单独基础。单独基础是柱子基础的主要类型。 2)墙下单独基础。墙下单独基础是当上层土质松软，而在不深处有较好的土层时，为了节约基础材料和减少开挖土方量而采用的一种基础形式。 (2)条形基础。 1)墙下条形基础。条形基础是承重墙基础的主要形式。当上部结构荷载较大而土质较差时，可采用钢筋混凝土建造，墙下钢筋混凝土条形基础一般做成无肋式；肋式的条形基础条件：地基在水平方向上压缩性不均匀，为了增加基础
《运动控制系统》复习题 第一章伺服系统的作用及组成 1.在伺服控制系统中，使输出量能够以一定跟随输入量的变换而变换的系统称为，亦称为伺服系统。(准确度、随动系统) 2.伺服系统按调节理论分类可分为：开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环伺服系统。 3.伺服系统按使用的驱动元件分类可分为：步进伺服系统、直流伺服系统、交流伺服系统。 第二章伺服控制基础知识 GTR/MOSFET/IGBT各自的特点及应用范围。 。 第三章步进电动机的控制 1.简述反应式步进电机的工作原理。 2.一台无相步进电动机，工作在十拍方式，转子齿数为48，在单相绕组中测得的电流频率为500Hz，试求电动机的齿距角、步距角和转速。 ；
3.三相步进电动机工作在双三拍方式，已知步距角为3°,最大转矩T max =，转动部分的转动惯量J=×,试求该步进电动机的自由振荡频率和周期。 ！ 4.若一台BF 系列四相反应式步进电动机，其步距角为°/°。试问：(1) °/°表示什么意思(2)写出四相八拍运行方式的一个通电顺序。(4)在A 相测得电源频率为400Hz 时，每分钟的转速为多少 / 5.正常情况下步进电机的转速取决于( ) A.控制绕组通电频率 B.绕组通电方式 C.负载大小 D.绕组的电流 # 6.某三相反应式步进电机的转子齿数为50，其齿距角为( ) ° °电角度 °电角度 7.某四相反应式步进电机的转子齿数为60，其步距角为( ) °电角度 °电角度 8.某三相反应式步进电机的初始通电顺序为C B A →→，下列可使电机反转的通电顺序为（A ） A.A B C →→ B.A C B →→ C.B C A →→ D.C A B →→
数控机床中伺服系统的现状分析 一、概述 伺服系统是以机械运动的驱动设备，电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放调与整大后，由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴等，带动工作台及刀架，通过轴的联动使刀具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所要求的复杂形状的工件。 作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。数控机床中的伺服系统种类繁多，本文通过分析其结构及简单归分，对其技术现状及发展趋势作简要探讨。 二、伺服系统的结构及分类 从基本结构来看，伺服系统主要由三部分组成：控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机（图1）。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量；功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机则按供电大小拖动机械运转。 图1 伺服系统的结构 图1 伺服系统的结构 图1中的主要成分变化多样，其中任何部分的变化都可构成不同种类的伺服系统。如根据驱动电动机的类型，可将其分为直流伺服和交流伺服；根据控制器实现方法的不同，可将其分为模拟伺服和数字伺服；根据控制器中闭环的多少，可将其分为开环控制系统、单环控制系统、双环控制系统和多环控制系统。考虑伺服系统在数控机床中的应用，本文首先按机床中传动机械的不同将其分为进给伺服与主轴伺服，然后再根据其它要素来探讨不同伺服系统的技术特性。 三、进给伺服系统的现状与展望
电测速盘位置检测：①感应同步器 ②光栅莫尔条纹特性的三种效应：①莫尔条纹的移动与栅距成比例 均效应③放大效应 2.晶闸管的伏安特性曲线，以及导通条件和关断条件，维持电流, 器件写出三种名称（IGBT , GTO MOSFET 优缺点; GTO 缺点：门极反向关断电流大，开关缓冲电路要消耗一定能量，且需要快速恢复无感电 阻、无感电容、二极管等元器件。优点：在于 GTO 是四层器件，开关频率较高，不需要辅助转流电路和开关容 量等。 绝缘门极晶体管IGBT ：优点：具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单、通态电压低、能承受高电压 大电流等优点。缺点：若为大电感负载IGBT 的关断时间不宜过短。IGBT 不适合于要求器件压降低于 0.7V 的场 合下使用。击穿电压高的 IGBT 器件电流容量较低。 功率场效应晶体管 MOSFET 优点：单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动 功率小而且驱动电路简单。缺点：波形失真，只能做普通功率管，不能做信号 1.伺服系统的定义、概念；伺服系统的基本要求；主要特点，伺服系统分类 （按照 控制理论，按照反馈方式）它们各有什么特点？；位置速度检测元件 （名称）莫 尔 条纹的特性3种效应。 定义：在自动控制系统中，使输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为随动系统, 亦称 为伺服系统。要求：①稳定性好②精度高③快速响应并无超调 ④低速大转矩和调速范围宽 主要特点: ①精确的检测装置 ②有多种反馈比较原理与方法 ③高性能伺服电动机 ④宽调速范围的速度调节系统 控制理论分类：①开环伺服系统（信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来） ②闭 环伺服系统（若各种参数匹配不当，将会引起系统振荡，造成不稳定，影响定位精度，而且系统复杂和成本高） ③半闭环伺服系统（不能补偿位置闭环系统外的传动装置的传动误差，却可以获得稳定的控制特性。介于开环 与闭环之间，精度没有闭环高，调试却比闭环方便，因而得到广泛应用。 ） 按反馈方式分类：①脉冲、数字 比较伺服系统（结构简单，容易实现，整机工作稳定，在一般数控伺服系统中应用十分普遍） ②相位比较伺 服系统（适用于感应式检测元件的工作状态，可得到满意的精度。相位比较伺服系统的载波频率高，响应快, 抗干扰性强，因而很适于用做连续控制的伺服系统） ③幅值比较伺服系统（幅值大小与机械位移量成正比） 全数字伺服系统（高速度、高精度、大功率）速度检测：①异步（交流）测速发电机 ②直流测速发电机 ③光 导通条件：晶闸管的阳极和控制极同时加正向电压时晶 闸管才能导通，这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件。 关断条件：在晶闸管导通之后，其控制极就失去控制作用。 欲使晶闸管恢复阻断状态，必须把阳极正向电压降低到一 定值（或断开，或反向）。所以说晶闸管是控制导通而不控 制关断的半控器件。 维持电流IH :使晶闸管维持导通 所必需的最小电流 擎住电流IL :晶闸管刚从断态转入通 S 2-3晶阐S 的伏宝W 性曲找. 态并移除触发信号后, 能维持导通所需的最小电流。 ②平 擎住电流；全控 门极关断晶闸管
独立基础：当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重时，基础常采用方形、圆柱形和多边形等形式的独立式基础，这类基础称为独立式基础.也称单独基础，是整个或局部结构物下的无筋或配筋基础.一般是指结构柱基，高烟囱，水塔基础等的形式． 独立基础分：阶形基础、坡形基础、杯形基础3种。 条形基础：是指基础长度远远大于宽度的一种基础形式。按上部结构分为墙下条形基础和柱下条形基础。基础的长度大于或等于10倍基础的宽度。横向配筋为主要受力钢筋，纵向配筋为次要受力钢筋或者是分布钢筋。主要受力钢筋布置在下面。 筏型基础：筏型基础又叫笩板型基础，即满堂基础。是把柱下独立基础或者条形基础全部用联系梁联系起来，下面再整体浇注底板。由底板、梁等整体组成。建筑物荷载较大，地基承载力较弱，常采用砼底板，承受建筑物荷载，形成筏基，其整体性好，能很好的抵抗地基不均匀沉降。筏板基础分为平板式筏基和梁板式筏基。一般说来地基承载力不均匀或者地基软弱的时候用筏板型基础。而且筏板型基础埋深比较浅，甚至可以做不埋深式基础。 桩基础：桩基础由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中，桩基础应用广泛。 箱型基础：箱型基础是由钢筋混凝土的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙构成封闭的箱体，基础中部可在内隔墙开门洞作地下室。这种基础整体性
和刚度都好，调整不均匀沉降的能力较强，可消除因地基变形使建筑物开裂的可能性，减少基底处原有地基自重应力，降低总沉降量。它适用于作软弱地基上的面积较小，平面形状简单，荷载较大或上部结构分布不均的高层重型建筑物的基础及对沉降有严格要求的设备基础或特殊构筑物，但混凝土及钢材用量较多，造价也较高。但在一定条件下采用，如能充分利用地下部分，那么在技术上、经济效益上也是较好的。
伺服系统的发展及展望 摘要：本文主要介绍了伺服系统的三个发展阶段，包括步进电动机开环伺服系统阶段、直流伺服电动机闭环伺服系统阶段、无刷直流伺服电动机、交流伺服电动机伺服系统阶段，并分析了伺服系统的发展趋势：交流化、智能化、网络化、小型化。 关键词：伺服；智能化；小型化 伺服系统也叫位置随动系统，它的根本任务是实现执行机械对位置指令（给定量）的准确跟踪，当给定量随机变化时，系统能使被控制量准确无误地跟随并复现给定量，是一个位置反馈控制系统[1]，主要包括电机和驱动器两部分，广泛用于航空、航天、国防及工业自动化等自动控制领域。随着电力电子、控制理论、计算机术等技术的快速发展以及电机制造工艺水平的不断提高，伺服系统近年来获得了迅速发展。 1伺服系统的发展阶段 伺服系统的发展与伺服电动机的不同发展阶段相联系，
由直流电机构成的伺服系统是直流伺服系统，由交流电机构成伺服系统是交流伺服系统。伺服电动机至今经历了三个主要发展阶段： 1.1 第一个发展阶段（20世纪60年代以前）：步进电动机开环伺服系统 伺服系统的驱动电机为步进电动机或功率步进电动机，位置控制为开环系统。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。 步进电机存在一些缺点：在低速时易出现低频振动现象；一般不具有过载能力；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高易出现过冲现象。 1.2 第二个发展阶段（20世纪60-70年代）：直流伺服电动机闭环伺服系统 由于直流电动机具有优良的调速性能，很多高性能驱动装置采用了直流电动机，伺服系统的位置控制也由开环系统发展成为闭环系统。在数控机床的应用领域，永磁式直流电动机占统治地位，其控制电路简单，无励磁损耗，低速性能好。 1.3 第三个发展阶段（80年代至今）：无刷直流伺服电动机、交流伺服电动机伺服系统
交流伺服系统发展现状及其趋势运动控制系统作为电气自动化的一个重要的应用领域，已经被广泛应用于国民经济各个部门。运动控制系统主要研究电动机拖动及机械设备的位移控制问题。交流伺服系统是运动控制系统所研究的重要的一部分，而纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存与各个生产领域，随着工业技术的发展，两者相互竞争，相互促进。 1990年以前，由于技术成本等原因，国内伺服电机以直流永磁有刷电机和步进电机为主，而且主要集中在机床和国防军工行业。1990年以后，进口永磁交流伺服电机系统逐步进入中国，此期间得益于稀土永磁材料的发展、电力电子及微电子技术日新月异的进步，交流伺服电机的驱动技术也得以很快发展。如今约占整个电力拖动容量80%的不变速拖动系统都采用交流电动机，而只占20%的高精度、宽广调速范围的拖动系统采用直流电动机。自20世纪80年代以来，随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、控制技术及计算机技术等支撑技术的快速发展，交流伺服控制技术的发展得以极大的迈进，使得先前困扰着交流伺服系统的电机控制复杂、调速性能差等问题取得了突破性的进展，交流伺服系统的性能日渐提高，价格趋于合理，使得交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。 一、交流伺服系统的概述 伺服来自英文单词Servo，指系统跟随外部指令进行人们所期望的运动，运动要素包括位置、速度和力矩。伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包括伺服电机、反馈装置和控制器。在20世纪60年代，最早是直流电机作为主要执行部件，在70年代以后，交流伺服电机的性价比不断提高，逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导执行电机。控制器的功能是完成伺服系统的闭环控制，包括力矩、速度和位置等。我们通常说的伺服驱动器已经包括了控制器的基本功能和功率放大部分。虽然采用功率步进电机直接驱动的开环伺服系统曾经在90年代的所谓经济型数控领域获得广泛使用，但是迅速被交流伺服所取代。进入21世纪，交流伺服系统越来越成熟，市场呈现
机电一体化系统设计基础课程教学辅导 第四章：伺服驱动系统的原理与种类 一、教学建议 ●通过文字教材掌握伺服驱动的基本原理，了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其 特性。 ●流媒体课件第15讲介绍了机电一体化系统伺服驱动的基本原理、种类及其特性； ●在学习的过程中，如果有学习的心得和体会，请在课程论坛上和大家分享；如果有 什么疑惑，也可以在课程论坛寻找帮助。 二、教学要求 1．掌握伺服驱动的基本原理 一般来说，伺服系统组成框图如图1所示。 图1 伺服系统组成框图 （1）控制器：伺服系统中控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制策略，控制器通常由电子线路或计算机组成。 （2）功率放大器：伺服系统中功率放大器的作用是将信号进行放大，并用来驱动执行机构完成某种操作，功率放大装置主要由各种电力电子器件组成。 （3）执行机构：执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成。 （4）检测装置：检测装置的任务是测量被控制量，实现反馈控制。无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是低于检测装置的精度，因此要求检测装置精度高、线性度好、可靠性高、响应快。 2．了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其特性 （1）根据使用能量的不同，可以分为电气式、液压式和气压式等几种类型，特性如表1所示。 表1 伺服驱动系统的特点及优缺点 种类特点优点缺点 电 气 式 可使用普通电源；信号与动力 的传送方向相同；有交流和直 流之别，须注意电压之大小 操作简便；编程容易；能实现定 位伺服；响应快、易与CPU接 口；体积小，动力较大；无污染 瞬时输出功率大，但过载能力差，由于某 种原因而卡住时，会引起烧毁事故，易受 外部噪声影响 气 压 式 空气压力源的压力为（5~7） ×105Pa；要求操作人员技术 熟练 气源方便、成本低；无泄漏污染； 速度快、操作比较简单 功率小，体积大，动作不够平稳；不易小 型化；远距离传输困难；工作噪声大、难 于伺服 液 压 式 要求操作人员技术熟练；液压 源的压力为（20~80）×105Pa 输出功率大，速度快，动作平 稳，可实现定位伺服 设备难于小型化；液压源或液压油要求（杂 质、温度、测量、质量）严格；易泄漏且 有污染
目录 摘要 (1) 1绪论 (1) 2数控技术国外现状 (1) 2.1开放结构的发展 (1) 2.2伺服系统 (1) 2.3 CNC系统联网 (1) 2.4功能不断发展扩大 (1) 3数控技术发展趋势 (1) 3.1性能发展方向 (1) 3.2功能发展方向 (1) 3.3体系结构发展方向 (1) 3.4智能化新一代PCNC数控系 (1) 3.5新一代数控技术关键问题 (1) 结语 (1) 参考文献 (1) 致 (1)
数控技术的现状和发展趋势 CNC technology, the status quo and development trends 摘要 本文简要介绍了当今世界数控技术发展的趋势及国外数控技术发展的现状，在此基础上本文从性能、功能和体系结构三个方面介绍了数控技术的发展方向。阐述肯定了当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能并提出了实现文中所述发展方向的关键技术。 关键词：数控，发展趋势，功能，性能，开放性。 Abstract: This paper mainly introduces the current d evelopment ambition of numerical control technology a nd the developing .ON the basis of this the paper introduce the development direction from the aspect s of capacity, function and structure. PCNC is the key technology to achieve this, because PCNC adapt s to the complex producing procedure and is a new generation of intelligence. Key words：NC, trends, features, performance, openness
伺服系统原理及发展趋势 姓名：王刚学号：50128523405 摘要：伺服系统是机电产品中的重要环节，其控制性能反映了机电设备的控制质量。高性能的伺服系统可以提供灵活、方便、准确、快速的驱动。本文在理解《伺服驱动与控制技术》这门课程的理论基础上，介绍了伺服系统的发展过程和伺服系统的分类、原理，并具体阐述了伺服系统的发展趋势。 关键词：伺服系统；控制；电机；发展 Abstract：Servo-system is the important link in the mechanical-electrical products ,its control property reflects the control quality of mechanical-electrical device.High-performance servo system can provide a flexible, convenient, accurate and fast driver. Based on understanding the servo drive and control technology based on the theory of this course, the developing of the Servo-system are introduced and the classification, the principle of the servo system, and expounds the development trend of servo system in detail. Keyword：Servo-system；Control；Motor；developing 引言 伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。最基本的伺服系统包括伺服执行元件（电机、液压缸等）、反馈元件和伺服驱动器。
一、相关概念 伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。 在机器人中，伺服驱动器控制电机的运转。驱动器采用速度环，位置环，电流环三环闭环电路，内部还设有错误检出和保护电路。驱动器通过通信连接器，控制连接器，编码连接器跟外部输入信号和输出信号相连。通信连接器主要用于跟电脑或控制器通信。控制连接器用于跟伺服控制器联接，驱动器所需的输入信号、输出信号、控制信号和一些方式选择信号都通过该控制连接器传输，它是驱动器最为关键的连接器。编码连接器跟电机编码器连接，用于接收编码器闭环反馈信号，即速度反馈和换向信号。 伺服电机主要用于驱动机器人的关节。关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需要使用的伺服电机的数量就越多。机器人对伺服电机的要求非常高，必须满足快速响应、高起动转矩、动转矩惯量比大、调速范围宽，要适应机器人的形体做到体积小、重量轻，还必须经受频繁的正反向和加减速运行等苛刻的条件，做到高可靠性和稳定性。伺服电机分为直流、交流和步进，工业机器人用的较多的是交流。 机器人用伺服电机
二、伺服系统的技术现状 2.1视觉伺服系统 随着机器人技术的迅猛发展,机器人承担的任务更加复杂多样,传统的检测手段往往面临着检测范围的局限性和检测手段的单一性.视觉伺服控制利用视觉信息作为反馈，对环境进行非接触式的测量,具有更大的信息量，提高了机器人系统的灵活性和精确性,在机器人控制中具有不可替代的作用。 视觉系统由图像获取和视觉处理两部分组成,图像的获取是利用相机模型将三维空间投影到二维图像空间的过程,而视觉处理则是利用获取的图像信息得到视觉反馈的过程。基本的相机模型主要包括针孔模型和球面投影模型,统一化模型是对球面模型的推广,将各种相机的图像映射到归一化的球面上。视觉伺服中的视觉反馈主要有基于位置、图像特征和多视图几何的方法。 其中,基于位置的方法将视觉系统动态隐含在了目标识别和定位中，从而简化了控制器的设计，但是一般需要已知目标物体的模型，且对图像噪声和相机标定误差较为敏感。基于图像特征的视觉反馈构造方法，其中基于特征点的方法在以往的视觉伺服中应用较为广泛，研究较为成熟，但是容易受到图像噪声和物体遮挡的影响，并且现有的特征提取方法在发生尺度和旋转变化时的重复性和精度都不是太好，在实际应用中存在较大的问题。因此，学者们提出了基于全局图像特征的视觉反馈方法，利用更多的图像信息对任务进行描述，从而增强视觉系统的鲁棒性，但是模型较为复杂，控制器的设计较为困难，且可能陷入局部极小点。目前针对这一类系统的控制器设计的研究还比较少,一般利用局部线性化模型进行控制,只能保证局部的稳定性。多视图几何描述了物体多幅图像之间的关系，间接反映了相机之间的几何关系。相比于基于图像特征的方法，多视图几何与笛卡尔空间的关系较为直接，简化了控制器的设计。常用的多视图几何包括单应性、对极几何以及三焦张量。 2.2伺服系统控制技术 现代的机器人伺服系统多采用交流伺服驱动系统，而且正在逐渐向数字化方向转变。数字控制技术已经五孔不入，如信号处理技术中的数字滤波、数字控制器，把功能更加强大的控制器芯片已经各种智能处理模块应用到工业机器人交流伺服系统中，可以实现更好的控制性能。 最近几十年，由于微电子技术的进步，各种方便用户开发的微控制器与数字信号处理器件大量涌现市场，为各种先进的智能控制算法在控制系统中的应用提供了可能。如今，各种新型的伺服控制策略大量涌现，大有与传统控制策略一较高低的趋势下面简单介绍几种： 1）矢量控制矢量控制技术的提出，为交流伺服驱动系统的快速进步提供了理论支持。矢量控制技术的主要原理为：以转子旋转磁场作为参考系，将电动机定子矢量电流经过两次坐标变换分解为直轴电流和交轴电流分量，且使两电流分量相互正交，同时对交直轴电流分量的
液压传动的现状及发展趋势 摘要:通过对世界流体传动及控制技术发展趋势的分析,介绍了我国液压行业面临的危机和现状以及和世界水平的差距,并提出我国液压行业的发展方向和对策。 关键词：流体传动，液压控制，元件，仿真 动力传动,以及运动控制依然是21世纪全球经济的重要组成部分,流体传动及控制术也依然是其中极为重要和积极的角色。中国加入W TO ,液压工业在中国的发展将面临空前的挑战和机遇。作为液压元件制造行业中的一员,在工作中,有幸接触了众多既是对手又是朋友的国外知名企业,每年的中国P TC展览会也感触颇深。民族工业的振兴,需要每个人都为之努力。希望中国液压工业能够在世界列强中占有一席之地。 1液压传动技术发展现状 近代液压传动技术是由19 世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是舰船上的炮塔转位器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用车床到20 世纪30年代末才用上了液压传动。第二次世界大战期间，由于军事上的需要，出现了以电液伺服系统为代表的响应快、精度高的液压元件和控制系统，从而使液压技术得到了迅猛发展。20 世纪50 年代，随着世界各国经济的恢复和发展，生产过程自动化的不断增长，使液压技术很快转入民用工业，在机械制造、起重运输机械及各类施工机械、船舶、航空等领域得到了广泛的发展和应用。20世纪60 年代以来，随着原子能、航空航天技术、微电子技术的发展，液压技术在更深、更广阔的领域得到了发展，在工程机械，数控加工中心，冶金自动线等国民经济的各个方面也都得到了应用。 目前液压技术应用的主要领域是工程机械和冶金机械等，具体来说，液压系统在以下领域中有着广泛的应用。
伺服系统的特点、分类及发展方向 伺服电机（servomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把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。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 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，这就要求高质量的速度和位置伺服。以上指的主要是进给伺服控制，另外还有对主运动的伺服控制，不过控制要求不如前者高。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。 一、伺服系统的基本要求和特点 1.对伺服系统的基本要求 （1）稳定性好：稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后到达新的或者回复到原有平衡状态。 （2）精度高：伺服系统的精度是指输出量能跟随输入量的精确程度。作为精密加工的数控机床，要求的定位精度或轮廓加工精度通常都比较高，允许的偏差一般都在0.01～0.00lmm之间。 （3）快速响应性好：快速响应性是伺服系统动态品质的标志之一，即要求跟踪指令信号的响应要快，一方面要求过渡过程时间短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫秒；另一方面，为满足超调要求，要求过渡过程的前沿陡，即上升率要大。 2、伺服系统的主要特点 （1）精确的检测装置：以组成速度和位置闭环控制。
我国伺服驱动产业现状及发展建议 一、伺服驱动技术发展概况 伺服控制是指采用自动控制技术，控制各种设备按预定方式运动。伺服驱动系统是机电一体化产品的“手和脚”，对机电一体化产品的精度、刚度、动态特性等有极为重要的影响，是工厂自动化、数控机床、机器人等机电一体化产品中的重要驱动部件。一套完整的伺服驱动系统包括伺服驱动器和伺服电机、连接电缆等。 伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程。电气伺服系统的发展则经历了从直流有刷伺服驱动、直流无刷伺服驱动到永磁同步交流无刷伺服驱动三个阶段。伺服驱动器的控制方案从早期的模拟控制系统发展到现代的基于DSP 控制的全数字控制系统。由于交流伺服驱动系统具有高能量密度、高性能、免维护（无炭刷、换向器等磨损元部件）、高可靠性等特点，目前随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术、电机永磁材料制造工艺的成熟与完善，其功率日益提升，性价比也越来越高，已经逐渐成为主流，特别是随着我国制造业的转型，升级，对加工设备提出了高速度、高精度、高效率的要求，交流伺服驱动系统的应用范围日益广泛，越来越多地取代机械传动、液压和气动传动系统；交流伺服不断取代直流伺服的市场份额，导致直流伺服在整个伺服市场的占有率从目前的15％左右，每年大约下降0.5%；同时交流伺服成本和尺寸不断缩小，逐步取代步进驱动系统，成为工业领域实现自动化的基础技术之一。 二、现代伺服驱动的主要应用领域 现代交流伺服系统最早被应用到宇航和军事领域，比如火炮、雷达控制。上世纪70年代逐渐进入到工业领域和民用领域。工业应用主要包括数控机床、机器人和其他广义的数控机械，比如纺织机械、印刷机械、包装机械、医疗设备、半导体设备、邮政机械、冶金机械、自动化流水线、各种专用设备等。其中伺服用量最大的行业依次是：机床、食品包装、纺织、电子半导体、塑料、印刷和橡胶机械，这些行业对伺服驱动器的需求旺盛。 2006年伺服系统在中国市场收入约36160万美元，增长26.8%，预计在2011年将达到95380万美元，年增长率及预计增长率都超过20%。 目前，我国已成为世界第一机床消费大国和生产大国，就国内外的市场现状看，普及型和高档数控机床使用交流永磁无刷伺服系统代替步进驱动系统已经成为标准配置，其年需求量在20万套以上，部分高档数控机床开始采用交流永磁直线伺服系统如力矩电机、直线电机等。 在工业机器人领域，交流永磁伺服系统得到大量应用。工业机器人拥有多个自由度，每台工业机器人需要的伺服驱动系统数量在6套以上。目前世界范围内工业机器人拥有量超过150万台，机器人的需求量年增长在30％以上。国际上工业机器人采用的伺服系统属专用系统，多轴合一，模块化，特殊的散热结构，特殊的控制方式，对可靠性要求极高。 在注塑机领域，我国的注塑机年产量已达10万台，占世界注塑机总产量的2/3以上。注塑机的发展趋势是从油电式向全电式方向发展，预计在3-5年内可能会形成油压、全电、油电“三分天下”的局面。若电动注塑机占总产量的20%计，注塑机用伺服驱动器一年的需求量达24万台。
按基础构造形式分类 独立基础独立基础也称单基础，是柱基础的主要类型。它适用于多层框架结构或厂房排架柱下基础，其常用断面形式有阶梯形、锥形、杯形等。其优点是土方工程量小，便于地下管道穿越，节约基础材料，但基础之间没有联系，整体性较差，因此适用于土质均匀、荷载均匀的骨架结构中。条形基础基础长度远大于其宽度的长条基础，也称带形基础。条形基础用于多层混合结构的承重墙下，基础沿墙身设置，多做成长条形。当基础条件较差或上部荷载较大时，建筑物采用柱承重结构，为了提高建筑的整体性，防止柱间产生不均匀沉降，可将柱下基础沿一个方向连续设置成条形基础。井格基础当框架结构的基础条件较差时，为了提高建筑的整体性，防止柱间产生不均匀沉降，可将柱下基础沿纵、横方向连接起来，做成“十字”交叉的基础。筏板基础当建筑上部 荷载较大、建筑基础条件比较弱且基础底面积又比较大时，可将墙下或柱下基础连成一个整板，这种基础称为筏板基础。筏板基础由整片混凝土板组成，板直接作用在地基上，整体性好，可以跨越局部基础较差部分，提高地基承载力和调整地基不均匀沉降。箱形基础当建筑上部荷载很大或地基情况较差时，为了提高建筑的整体性，此时基础必须做到很深，常将基础做成箱形基础。箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶
板、外墙和若干横、纵隔墙组成的整体结构。箱形基础具有刚度大、整体性好等特点，常用于高层建筑中。箱形基础是目前而言承受力是最大的，但是要做剪力墙来支撑。桩基础当建筑物上部荷载很大、地基软弱土层厚度大于5.0m时，基础不能埋在软弱土层内或对软弱土层进行人工加固时比 较困难又不经济时，可以采用桩基础。桩基础由桩身和承台组成，桩身深入土中，承受上部荷载；承台用来连接上部结构和桩身。按基础材料不同，常见的有钢桩、素混凝土桩、钢筋混凝土桩、土桩、木桩等；按照桩基础施工方法可分为预制桩、灌注桩；按照桩身断面形式分为圆形桩、方形桩、环形桩和工字桩等等。桩基础的优点是承载力高、沉降量小，能承受竖向荷载、水平荷载等力作用，并且可以减少挖填土方工程量、改善工人的劳动条件等。适用于不允许有过大沉降量和不均匀沉降的高层建筑和重要建筑，但不适于上部坚实土层、下部软弱土层的情况。
伺服电机的发展历史 自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会交流伺服电机上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理
器（DSP）的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行，分别称为摪胧只瘮或抟旌鲜綌、撊只瘮的永磁交流伺服系统。 到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动
器，其中D系列适用于数控机床（最高转速为1000r/min，力矩为0.25～2.8N.m），R系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.016～0.16N.m）。之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D 系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制，力矩波动由24%降低到7%，并提高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.05～6kW）较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配
机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。 以生产机床数控装置而著名的日本法那克（Fanuc）公司，在20世纪80年代中期也推出了S系列（13个规格）和L 系列（5个规格）的永磁交流伺服电动机。L系列有较小 的转动惯量和机械时间常数，适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。 日本其他厂商，例如：三菱电动机（HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、
数控机床中伺服系统现状分析(doc 5)
数控机床中伺服系统的现状分析 一、概述 伺服系统是以机械运动的驱动设备，电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放调与整大后，由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴等，带动工作台及刀架，通过轴的联动使刀具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所要求的复杂形状的工件。 作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。数控机床中的伺服系统种类繁多，本文通过分析其结构及简单归分，对其技术现状及发展趋势作简要探讨。 二、伺服系统的结构及分类 从基本结构来看，伺服系统主要由三部分组成：控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机（图1）。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量；功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机则按供电大小拖动机械运转。 图1 伺服系统的结构 图1 伺服系统的结构 图1中的主要成分变化多样，其中任何部分的变化都可构成不同种类的伺服系统。如根据驱动电动机的类型，可将其分为直流伺服和交流伺服；根据控制器实现方法的不同，可将其分为模拟伺服和数字伺服；根据控制器中闭环的多少，可将其分为开环控制系统、单环控制系统、双环控制系统和多环控制系统。考虑伺服系统在数控机床中的应用，本文首先按机床中传动机械的不同将其分为进给伺服与主轴伺服，然后再根据其它要素来探讨不同伺服系统的技术特性。