2 半闭环数控系统 半闭环数控系统的位置采样点是从驱动装置（常用伺服电机）或丝杠 引出，通过采样旋转角度而不是采样运动部件的实际位置做检测。 因此，由丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的误差难以消除。半闭环数 控系统闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可以获得 稳定的控制性能，而机械传动环节带来的误差可用误差补偿的方法消 除，因此仍可以获得比较满意的精度。这种系统结构简单，测试方便， 精度也较高，因而在现代数控机床中得到了广泛的应用。

  全闭环控制（FULL-CLOSE LOOP） 利用光栅尺等位置传感器，直接将物体 的位移量同步返回到控制系统。

  伺服是一个闭环系统，它是由电流环、速度 环、位置环组成，位置环的输出作为速度环 的给定速度环的输出又是电流环的给定。 它本质上是一个跟随系统：

  此环节是用来检测电机的旋 转速度是否依照指令旋转，相 对于控制装置所提供之指令， 速度环控制电机的旋转速度。

  3 闭环数控系统 由于机械传动装置的刚性、摩擦阻尼等非线性因素和传动间隙等都不 包括在半闭环伺服系统环内，因而其大部分传动间隙，弹性变形，滚 珠丝杠螺母的误差及滞后都对机床精度产生影响。为了解决这些问题， 闭环数控系统应运而生。闭环数控系统的位置采样点如图1所示，是从 机床运动部件上直接引出，通过采样运动部件的实际位置进行仔细的检测， 可以消除整个放大和传动环节的误差、间隙和失动，因而具有很高的 位置控制精度。但是由于位置环内的许多物理运动环节的摩擦特性、 刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环数控 系统的设计、安装和调试都相当困难。闭环数控系统主要应用于精度 要求很高的精镗床、超精车床、超精磨床等。

  开环控制（OPEN LOOP） 由控制器输出指令信号，用来驱动电机 按指令值位移并且停在所指定的位置。

  半闭环控制（SEMI-CLOSE LOOP） 将位置或速度传感器，安装于电机轴上 以取得位置反馈信号及速度反馈信号。

  此环节是用来检测由控制器所输 出位置控制指令之后，伺服电机是 否移动至指令位置。相对于位置指 令值，当检测值过大或过小时，控 制伺服电机移动其误差值的部份， 达到定位之目的。

  伺服电机在驱动时由于负载的关系 而产生扭矩的缘故，使得流进电机的 电流增大，一旦流进电机的电流过大 时会造成电机烧毁的情形。为防止此 一情形发生，在电机的输出位置加入 电流感测装置，当电机电流超过一定 电流时，切断伺服驱动器以保护电机 。

  平滑功能是对脉冲指令 进行加速度/减速度处 理，在以下几种情况下 使用：

  按有无检测装置，数控系统可以分为开环与闭环数控系统，而按检 测装置的安装位置又可以分为闭环与半闭环数控系统。下面对几种 数控系统分别进行分析与研究：

  1 开环数控系统 开环数控系统结构相对比较简单，没有检测和反馈装置，数控装置发出的指令 信号是单向的，所以不存在系统稳定性问题。因为无位置反馈装置， 所以精度不高，其精度主要取决于伺服系统的性能。开环数控系统具 有工作稳定，反应迅速，调试方便，维修简单，价格低等优点，在 精度和速度要求不高，驱动力矩不大的场合得到普遍应用。但是长期 运行或启动及结束时易产生丢步和超步的现象，很难提高加工精度。 在我国，经济型数字控制机床一般都采用开环数控系统。

  CPU比较电流指令和电 流反馈，作为结果的波 形送入放大器，再经过 PWM后将信号送到功 率晶体管。

  PWM（脉宽调制）是一种将模拟 信号转换为数字信号的方法。在 模拟信号上加上一个载波频率， 其大小依赖于功率模块的开关次 数。每当模拟信号与载频波形交 叉时，PWM输出就发生一次转换 ，一系列的转换就形成了方波信 号，其表现为模拟信号的平均值 ，相当于该信号的数字形态。

  4、双闭环数控系统 双闭环数控系统是半闭环和闭环控制相结合的产物，不仅仅具备高精度 的位置控制功能，而且还具有极高的稳定性和易调试性，其系统组成 如图2所示。该系统的特点是，总系统由内外两个位置环组成，其中 内部闭环为转角位置闭环，其检测元件为装于电机轴上的光电编码盘， 驱动装置为交流伺服系统，由此构成一以电机转角θo为输出，指令转 角θi为输入的角度随动系统。外部位置闭环采用光栅、感应同步器等 线位移检测元件直接获得机床工作台的位移信息，并以内环的转角随 动系统为驱动装置驱动工作台运动。该数控系统即有较好的稳定性， 又可达到很高的控制精度，具有广泛的适用范围。

  电流传感器CT1和CT2在 电流环中的作用就是感应 通过电机的电流，并且将 它转换为一个模拟电压信 号。然后这个模拟电压信 号经过PWM转换电路到 ASIC。在这里只需要2个 电流传感器，因为CPU能 够根据公式IuIvIw=0 计算出W相的电流。

  培训纲要 1 伺服系统概述 2 埃斯顿驱动器简介 3 伺服扭矩、速度、位置控制方式 4 电流环、速度环、位置环等环节 5 主回路、动态制动、再生等 6 选型讨论

  在电流环中包括6个功率晶体管。 伺服驱动器中使用的是IPM—智能 功率模块，内置有6个IGBT及其驱 动电路，另外，还包括过流检测、 过热检测。

  奴隶的功用是忠实地遵从主人的命令从 事体力工作,也就是“依指令准确执行动 作的驱动装置；能够高精度的灵敏动作表