一、常規(guī)數(shù)字式位置控制

   數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床中正得到越來越廣泛的應(yīng)用。由其構(gòu)成的位置控制系統(tǒng)的基本組成如圖1所示。圖中，數(shù)字式伺服驅(qū)動模塊與伺服電機等共同組成一高精度角度閉環(huán)隨動系統(tǒng)，其輸入為數(shù)控系統(tǒng)給出的指令脈沖，輸出為電機轉(zhuǎn)角。在以光碼盤等為反饋環(huán)節(jié)所實現(xiàn)的閉環(huán)控制下，電機軸的轉(zhuǎn)角將嚴格跟隨指令值變化。通過齒輪副和絲杠螺母副傳動，電機的角位移被轉(zhuǎn)換為所需的定位裝置直線位移。

  由圖可見，雖然以轉(zhuǎn)角為輸出的數(shù)字式伺服系統(tǒng)本身是一閉環(huán)系統(tǒng)，但從以機床定位裝置位移為最終被控量的角度看，由其構(gòu)成的位置控制系統(tǒng)卻是一開環(huán)系統(tǒng)(或稱半閉環(huán)系統(tǒng))。因此，其位置控制精度不但與控制系統(tǒng)的性能有關(guān)，而且還在很大程度上取決于機床的機械結(jié)構(gòu)。這樣，系統(tǒng)中信息傳遞環(huán)節(jié)的誤差、機械傳動環(huán)節(jié)的誤差以及各種非線性因素的影響，都會使工作臺位移偏離指令值，而開環(huán)系統(tǒng)又無法對其進行有效校正，因而使得常規(guī)數(shù)控機，床即使使用了高性能的數(shù)字式伺服系統(tǒng)也難以達到高的加工精度。

二、數(shù)字式全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)的組成

為解決上述問題，本文提出一種數(shù)字化全閉環(huán)位置控制方法，其基本思想是；在對機床運動部件進行數(shù)字式驅(qū)動的基礎(chǔ)上，引入直接檢測運動部件最終位移的數(shù)字式測量環(huán)節(jié)，以充分獲取和利用系統(tǒng)信息，從反饋控制的角度對機床各坐標的運動進行數(shù)字化控制，由此構(gòu)成包含各種誤差源和非線性環(huán)節(jié)的數(shù)字化全閉環(huán)系統(tǒng)。這樣，該系統(tǒng)不但可使運動部件的定位精度由檢測環(huán)節(jié)的測量精度決定，而且可對各種干擾和非線性因素對運動部件位移產(chǎn)生的影響進行有效的動態(tài)校正，使任何時刻運動部件的實際位移總是嚴格跟隨指令值變化，從而保證機床各坐標的運動具有很高的動、穩(wěn)態(tài)精度。

根據(jù)上述思路構(gòu)成的數(shù)字化全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)的基本組成如圖2所示。該系統(tǒng)采用光柵作為線位移檢測裝置直接獲取機床工作臺的
位移信息，此信息經(jīng)過前置處理后得到相位差90度的兩路位移脈沖信號，其頻率與工作臺位移速度成正比，其數(shù)量為工作臺實際位移量除
以脈沖當量。位移脈沖被送入可逆計數(shù)器進行計數(shù)，該計數(shù)器中的計數(shù)值即表示了工作臺的當前實際位置。系統(tǒng)中位置控制器的作用是，根據(jù)位置給定值與位置反饋值之差，按預(yù)先設(shè)計的數(shù)字化控制規(guī)律控制整個系統(tǒng)的運行，以保證工作臺位移嚴格跟隨指令值變化。