闭环伺服系统

一、概述机床作为制造业中常见的设备之一，对于产品加工具有至关重要的作用。

而机床的运动控制系统中的伺服系统更是其核心部分之一。

双闭环机床伺服系统作为目前应用较为广泛的一种机床伺服系统，其组成及各部分作用备受关注。

本文旨在对双闭环机床伺服系统的组成及各部分作用进行系统的介绍，以期对读者有所启发。

二、双闭环机床伺服系统的基本概念1.1 双闭环机床伺服系统的定义双闭环机床伺服系统是一种具有两个闭环控制的机床伺服系统，分别是速度环和位置环。

通过这两个闭环系统的协同作用，可以更加精准地控制机床的运动，提高加工精度和效率。

1.2 双闭环机床伺服系统的优势双闭环机床伺服系统相较于单闭环系统具有许多优势，如运动精度更高、动态性能更好、抗干扰能力更强等。

三、双闭环机床伺服系统的组成2.1 电机部分电机是双闭环机床伺服系统的核心部分，负责将电能转换为机械能，驱动机床的各种运动。

通常采用的是交流伺服电机或直流伺服电机。

2.2 传感器部分传感器是用来感知机床运动状态的装置，可以采集到机床位置、速度等信息，并反馈给控制系统，以实现闭环控制。

常见的传感器包括编码器、光栅尺等。

2.3 控制器部分控制器是双闭环机床伺服系统的大脑，负责接收传感器反馈的信号，计算控制算法得出控制指令，并驱动电机实现所需的运动。

常见的控制器包括PLC、DSP等。

2.4 励磁部分励磁部分是用来控制电机的磁场强度的部分，可以根据运动需要调节电机的磁场，以实现精确的运动控制。

通常采用的是三相功率放大器。

四、双闭环机床伺服系统各部分的作用3.1 电机的作用电机是双闭环机床伺服系统的动力来源，可以根据控制器输出的控制指令实现精确的运动控制。

其性能的好坏直接影响着机床的加工精度和效率。

3.2 传感器的作用传感器负责采集机床的运动状态信息，并将其反馈给控制器，以实现闭环控制。

传感器的准确性和稳定性对机床的运动控制起着至关重要的作用。

3.3 控制器的作用控制器是整个双闭环机床伺服系统的大脑，负责接收传感器反馈的信号，计算控制算法，并输出控制指令驱动电机运动。

机床加工，大多是低速时进行切削，即在低速时进给驱动要有大的转矩输出。

二、进给伺服系统的组成如图所示为数控机床进给伺服系统的组成。

从图中可以看出，它是一个双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。

位置环的输入信号是计算机给出的指令信号和位置检测装置反馈的位置信号，这个反馈是一个负反馈，即与指令信号的相位相反。

指令信号是向位置环送去加数，而反馈信号向位置环送去减数。

位置检测装置通常有光电编码器、旋转变压器、光栅尺、感应同步器或磁栅尺等。

它们或者直接对位移进行检测，或者间接对位移进行检测。

开环伺服系统开环伺服系统是最简单的进给伺服系统，无位置反馈环节。

如图所示，这种系统的伺服驱动装置主要是步进电动机、功率步进电动机、电液脉冲电动机等。

由数控系统发出的指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电动机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠螺母副驱动执行部件。

闭环伺服系统闭环伺服系统原理图如图所示。

系统所用的伺服驱动装置主要是直流或交流伺服电动机以及电液伺服阀—液压马达。

与开环进给系统最主要的区别是：安装在执行部件上的位置检测装置，测量执行部件的实际位移量并转换成电脉冲，反馈到输入端并与输人位置指令信号进行比较，求得误差，依此构成闭环位置控制。

由于采用了位置检测反馈装置，所以闭环伺服系统的位移精度主要取决于检测装置的精度。

闭环伺服系统的定位精度一般可达±0.01mm～±0.005 mm。

半闭环伺服系统半闭环伺服系统如图所示。

将检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件位置的系统称为半闭环系统。

闭坏系统可以消除机械传动机构的全部误差，而半闭环系统只能补偿系统环路内部分元件的误差，因此，半闭环系统的精度比闭环系统的精度要低一些，但是它的结构与凋试都比较简单。

全数字伺服系统随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已经开始采用高速度、高精度的全数字伺服系统。

使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。

伺服系统的开环控制与闭环控制伺服系统是一种能够对输出进行精确控制的系统。

在伺服系统中，输出通常指的是某种物理量，例如位置、速度或者力。

开环控制和闭环控制是伺服系统两种主要的控制方式。

一、开环控制开环控制又称为非反馈控制。

在该模式下，控制器没有反馈被控制量的信息。

相反，控制器根据已知的输入信号和系统的静态和动态特性进行计算，输出控制信号。

由于开环控制没有考虑系统的实际输出值，所以结果可能会受到许多外部因素的影响而导致不稳定，例如系统的负载或环境温度变化。

开环控制通常应用于简单的系统或者那些对输出精确度要求不高的系统中。

二、闭环控制闭环控制又称为反馈控制。

在该模式下，控制器通过传感器获取被控制量的实际输出值，并将其返回至控制器，以便计算误差并相应地调整输出信号。

闭环控制通常比开环控制更加精确，因为它可以对实际输出值进行即时调整。

当然，在闭环控制模式下，系统所需的硬件和软件成本也更高。

闭环控制通常应用于对输出精度要求高且稳定性要求高的系统中。

三、开环控制和闭环控制的比较总的来说，开环控制和闭环控制各有优缺点。

开环控制通常比较简单，并且可以为系统提供基本的控制。

但是，由于其不考虑实际输出值的变化，所以其控制精度较低，对于环境变化比较敏感。

闭环控制虽然成本高，但其控制精度相对较高，可以从控制误差中学习并自我调节。

此外，由于它可以实施实时调整，所以闭环控制通常比开环控制更稳定。

四、结论在伺服系统中，开环控制和闭环控制是两种常见的控制模式。

适合哪种控制模式应该根据具体情况而定，包括对所需控制的输出精度要求、系统成本、环境条件等各种因素的影响。

闭环伺服系统结构特点
一、引言
闭环伺服系统是一种常见的控制系统，其结构特点决定了其在工业自动化领域的广泛应用。

本文将从以下几个方面对闭环伺服系统的结构特点进行详细介绍。

二、闭环伺服系统的基本组成
1. 传感器：用于检测被控对象的状态或位置，将信号转换为电信号送入控制器；
2. 控制器：处理传感器反馈信号，并根据设定值和反馈信号计算出控制指令；
3. 执行机构：根据控制指令执行动作，如电机、液压缸等。

三、闭环伺服系统的工作原理
1. 传感器检测被控对象状态或位置，并将信号送入控制器；
2. 控制器处理传感器反馈信号，并根据设定值和反馈信号计算出控制指令；
3. 控制指令送入执行机构，执行机构按照指令执行动作；
4. 执行机构动作产生反馈信号，传回给控制器；
5. 控制器根据反馈信号调整控制指令，使得被控对象达到设定值。

四、闭环伺服系统的优点
1. 精度高：闭环伺服系统通过反馈控制，可以实现对被控对象的精确控制；
2. 稳定性好：闭环伺服系统可以根据反馈信号实时调整控制指令，保证被控对象的稳定性；
3. 响应速度快：闭环伺服系统可以根据反馈信号实时调整控制指令，响应速度快。

五、闭环伺服系统的应用领域
1. 机器人：闭环伺服系统可以用于机器人的运动控制；
2. 飞行器：闭环伺服系统可以用于飞行器的姿态控制；
3. 机床：闭环伺服系统可以用于机床的位置和速度控制。

六、结论
闭环伺服系统是一种精确、稳定、响应速度快的控制系统，其基本组成包括传感器、控制器和执行机构。

在机器人、飞行器、机床等领域得到了广泛应用。

伺服压力机工作原理：
1、伺服电机带动精密滚珠丝杆，通过控制电机转动角度实现对压头的精准位置控制。

2、压头前端安装压力传感器，实时采集压力-位移，实现压力闭环控制。

3、通过高速采集压装过程中的位置-压力数据，实现精密压装的在线质量判断和数据信息化管理。

压装过程大致分为几个阶段：快进-探测-预压-压装-保压-回退。

快进：空行程，速度要快。

探测：零件找正过程，速度要慢。

预压：找正后快速压入，速度要快。

压装：压装结束前需要及时停止，速度要慢。

保压：压装结束后保压。

回退：保压结束快速回到起始位置，速度要快。

数控机床伺服系统的分类数控机床伺服系统按用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统；按控制原理和有无检测反馈环节分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统；按使用的执行元件分为电液伺服系统和电气伺服系统。

1.按用途和功能分：(1)进给驱动系统：是用于数控机床工作台坐标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力矩。

主要关心其力矩大小、调速范围大小、调节精度高低、动态响应的快速性。

进给驱动系统一般包括速度控制环和位置控制环。

(2)主轴驱动系统：用于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。

主要关心其是否有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围；它只是一个速度控制系统。

2.按使用的执行元件分：(1)电液伺服系统其伺服驱动装置是电液脉冲马达和电液伺服马达。

其优点是在低速下可以得到很高的输出力矩，刚性好，时间常数小、反应快和速度平稳；其缺点是液压系统需要供油系统，体积大、噪声、漏油等。

（2）电气伺服系统其伺服驱动装置伺服电机（如步进电机、直流电机和交流电机等）。

其优点是操作维护方便，可靠性高。

其中，1）直流伺服系统其进给运动系统采用大惯量宽调速永磁直流伺服电机和中小惯量直流伺服电机；主运动系统采用他激直流伺服电机。

其优点是调速性能好；其缺点是有电刷，速度不高。

2）交流伺服系统其进给运动系统采用交流感应异步伺服电机（一般用于主轴伺服系统）和永磁同步伺服电机（一般用于进给伺服系统）。

优点是结构简单、不需维护、适合于在恶劣环境下工作；动态响应好、转速高和容量大。

3.按控制原理分（1）开环伺服系统系统中没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。

开环伺服系统的特点：1. 一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。

2. 无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，机床运动精度主要取决于伺服驱动电机和机械传动机构的性能和精度。

步进电机步距误差，齿轮副、丝杠螺母副的传动误差都会反映在零件上，影响零件的精度。