本章讨论了5种伺服系统，即开环步进系统、鉴相系统、鉴幅系统、数字比较系统和CNC伺服系统。

开环步进系统中的控制环节主要是环形分配器，执行元件为步进电机。利用进给脉冲的数量、频率和方向控制电机的角位移、角速度和转向，进而控制工作台移动距离、速度和方向。此外，为了改善精度，常在其控制线路中增设“自动升降速”电路，还有的在控制线路中采取细分措施等。

在闭环系统中，讨论了3种，即鉴相、鉴幅和数字比较系统。这3种系统的测量元件和执行元件可以是相同的，区别仅在于比较器和测量反馈信号的不同。相位比较系统的测量信号是与标准信号有一定相位差的信号，将它与进给信号在鉴相器中比较，输出的电压信号与二者相位差近似成正比。鉴相系统中的关键环节是数字相位转换器和鉴相器。数字相位转换器的作用是将进给脉冲的增加与减少(正与负)变成与基准脉冲的相位超前与滞后的调制信号 。鉴相器比较此两信号的相位，根据所比较信号的性质可分为模拟式和数字式鉴相器两种。鉴幅系统中，测量信号(正弦信号)的幅值反映了实际位置，将此信号进行一系列的变换后，变为数字脉冲信号，再和进给信号比较，便可推知理论位置和实际位置的差值，从而实施调节。鉴幅系统的关键环节是测量元件的信号处理线路，包括解调线路、电压频率转换器和sin／cos发生器 。在数字比较系统中，测量元件直接提供的是机床工作台位置的数字信号，将此信号与进给数字信号作比较，求出差值，以控制机床运行。它的关键环节是比较器、数字脉冲与数码的相互转换线路。此外，本章还介绍了CNC伺服系统的组成和工作原理，并且介绍了7360和7M两系统的伺服系统。实质上，在CNC伺服系统中，测量元件及伺服系统工作原理与前述基本相同，只是部分硬件功能被软件所代替。此外，由于计算机的引入，它更加完善了伺服系统。

习 题 五

*5—1 数控机床的伺服系统应满足哪些要求?为什么?

*5—2 试比较开环、半闭环和闭环伺服系统的优缺点。

5—3 欲设计一步进式开环伺服系统，已知系统选定的脉冲当量为0.03 mm／脉冲，机床丝杠与工作台以螺杆螺母传动，螺杆的螺距为7.2 mm。试问：

(1) 步进电机的步距角选多大为佳?

(2) 若已选步进电机的转子上开有40个小齿，试决定环形分配器的输出应为几相几拍，并写出正向和反向进给时环形分配器输出信号状态的变化顺序。

5—4 在步进系统中，加减速电路的作用是什么?为什么要设置该线路?

5—5 在步进系统中，加减脉冲分配电路的作用是什么?没有该线路行不行?为什么?试设计一个加减脉冲分配电路。

5—6 试用计算机软件设计一个加减速电路，使之实现硬件线路的全部功能。

5—7 用软件设计一个三相六拍环形分配电路。

*5—8 细分线路的作用是什么?开环伺服系统采用细分线路之后，系统的驱动控制线路应作哪些相应的调整?细分线路放在驱动控制线路的哪个环节之后?为什么?

5—9 在鉴相系统中，为什么要设置基准信号发生器?它的作用有哪些?

5—10 在鉴相系统中，旋转变压器的感应信号并没有和它的激磁信号进行相位比较，而是与指令信号的相位进行比较，请问：

(1) 该旋转变压器是如何实现位移测量的?

(2) 因感应信号是周期性变化的，是否需要将被测角位移限制在每次不超过180°的范围内?为什么?

*5—11 进入鉴相系统的指令脉冲的频率对伺服系统有何影响?该频率可以无限制地高吗?为什么?

*5—12 为什么要进行伺服系统的稳定性校验?系统稳定的条件是什么?可采取哪些措施来提高系统的稳定性?采取这些措施对系统的其他特性有何影响?

5—13 试述鉴幅系统的工作原理。

5—14 在鉴幅系统中，测量元件及信号处理线路是如何实现位移测量的?

5—15 哪些测量元件