Page 31 - 机电技术运用及管理探究

第一章 现代电机控制技术研究

控机床（CNC）输出的位置指令和机床工作台（或刀架）实际位置的差值。显然，
其闭环伺服系统不能反映运动的实际位置。因此，需要有位置检测系统，该系统
测出实际位移量或者实际所处位置，并将测量值反馈给 CNC 装置，与指令进行

比较，求得误差，构成闭环位置控制。由于闭环伺服系统是反馈控制，反馈测量
系统精度一般比较高，所以系统传动链的误差，环内各元件的误差以及运动中造
成的误差都可以得到补偿，从而大大提高了跟随精度和定位精度。闭环数控机床
的分辨率多数为 1μm，定位精度可达 ±0.01mm~±0.005mm；高精度的分辨率

可达 0.1μm。整个装置的精度主要取决于测量系统的制造精度和安装精度。
（3）半闭环伺服系统
开环伺服系统的位置检测元件不直接安装在装置的最终运动部件上，最终运

动部件的位置需要经过中间机械传动部件的转换才能获得，因而为间接测量。也
就是说整个装置的传动链有一部分在位置闭环以外，这之外的传动误差就不能获
得完全补偿，因而这种伺服系统的精度低于闭环伺服系统，即半闭环伺服系统。
半闭环伺服系统和闭环伺服系统的不同点在于闭环系统环内包括较多的机械
传动部分，传动误差均可被补偿。理论上精度可以达到很高，但由于受机械变形、

温度变化、振动以及其他影响，系统稳定性难以调整。此外，机床运行一段时间
后，由于机械传动部件的磨损、变形及其他因素的改变，容易使系统稳定性改变，
精度发生变化。因此，目前使用半闭环系统较多，只在具备传动部件精密度高、

性能稳定、使用过程温差变化不大的高精度数控机床上才使用全闭环伺服系统。
2. 根据输入能量的类型分类
根据输入能量类型，伺服系统可分为气动伺服系统、电液伺服系统、电气伺
服系统。其中，电液伺服系统的能换部件为液动机和液压缸，并辅有电气元件，
常用的有电液脉冲马达和电液伺服马达。数控机床发展初期，多数采用电液伺服

系统，电液伺服系统具有在低速下可以得到很高的输出力矩，以及刚性好、时间
常数小、反应快和速度平稳等优点。然而，液压系统需要油箱、油管等供油系统，
体积大。此外，还有漏油、噪声等问题，故从 20 世纪 70 年代起逐步被电气伺服

系统代替。一般在有特殊要求的场合才采用电液伺服系统。电气伺服系统全部采
用电子器件，操作维护方便、可靠性高，电气伺服系统中的能换部件主要有步进
电机、直流伺服电机和交流伺服电机。它们没有噪声、污染和维修费用高等问题，
但反应速度和低速力矩不如液压系统高。借助于电力电子技术、计算机技术、控

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