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數字脈沖比較式伺服系統
日期：2010年12月08 來源：沈陽第一機床廠 關鍵字：數控車床
隨著數控技術的發展，在位置控制伺服系統中，采用數字脈沖的方法構成位置閉環控制，由于結構較為簡單，受到了普遍的重視。
1數字脈沖比較系統的構成
一個數字比較系統最多可由6個主要環節組成。
•由數控裝置提供的指令信號。它可以是數碼信號，也可以是脈沖數字信號。
•由測量元件提供的機床工作臺位置信號，它可以是數碼信號，也可以是敷字脈沖信號。
•完成指令信號與測量反饋信號比較的比較器。
•數字脈沖信號與數碼的相互轉換部件。它依據比較囂的功能以及指令信號和反饋信號的性質而決定取舍。
•驅動執行元件。它根據比較器的輸出帶動機床工作臺移動。
•比較器。常用的數字比較器大致有三類：數碼比較器、數字脈沖比較器、數碼與數字脈沖比較器。
由于指令和反饋信號不一定能適合比較的需要，因此，在指令和比較器之間以及反饋和比較器之間有時需增加“數字脈沖—數碼轉換”的線路。
比較器的輸出反映了指令信號和反饋信號的差值以及差值的方向。數控車床將這一輸出信號放大后，控制執行元件。數控車床執行元件可以是伺服電機、液壓伺服馬達等。
一個具體的數字脈沖比較系統，根據指令信號和測量反饋信號的形式，以及選擇的比較器的形式，可以是一個包括上述6個部分的系統，也可以僅由其中的某幾部分組成。
2數字脈沖比較系統的主要功能部件
(1)數字脈沖一數碼轉換器
數字脈沖轉換為數碼。對于數字脈沖轉化為數碼，最簡單的實現方法可用一個可逆計數器，它將輸入的脈沖進行計數，以數碼值輸出。根據對數碼形式的要求不同，可逆計數器可以是二進制的、二一十進制的或其他類型的計數器，圖5-44所示是由兩個二一十進制可逆計數器組成的數字脈沖一數碼轉換器。
數碼轉換為數字脈沖。對于數碼轉化為數字脈沖，常用的有兩種方法。第一種方法是采用減法計數器組成的線路，如圖5-45Fj7F,先將要轉換的數碼置入減法計數器，當時鐘脈沖CP到來之后，一方面使減法計數器作減法if數，另～方面進入與門。
若減法計數器的內容不為'o"，該CP脈沖通過與門輸出，若減法計數器的內容變為“o",則與門被關閉，CP脈沖不能通過。計數器從開始計數到減為“O”。數控車床剛好與置AW數器中數碼等值的數字脈沖從與門輸出，從而實現了數碼—數字脈沖的轉換。第二種方法是用一個脈沖乘法器，數字脈沖乘法器實質上就是將輸入的二進制數碼轉化為等值的脈沖個數輸出，其示意圖如圖5-46所示。
(2)比較器
在數字脈沖比較系統中，使用的比較器有多種結構，根據其功能可分為兩類：一是數媽比較器；二是數字脈沖比較器。數控車床在數碼比較器中，比較的是兩個數碼信號，而輸出可以是定性的，即只指出參加比較的數誰大誰小，也可以是定量的，指出參加比較的數誰大，大多少。在數字脈沖比較器中，常用方法是帶有可逆回路的可逆計數器。
3數字脈沖比較系統的工作過程
下面以用光電脈沖編碼器為測量元件的數字脈沖比較系統為例說明其工作過程。數控車床光電編碼器是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器，是目前應用最多的傳感器。數控車床光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與伺服電動機同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經發光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數就能反映當前電動機的轉速。數控車床此外，為判斷旋轉方向，碼盤還j提供有相位差的兩路脈沖信號。
若工作臺靜止，指令脈沖t=o。此時，反饋脈沖只亦為零，經比較環節得偏差。P。-P．=o，則伺服電機的轉速給定為零，工作臺保持靜止。隨著指令脈沖的輸出，Pc≠0，在工作臺尚未移動之前，P，仍為零，此時e:P。- Pf#0，若指令脈沖為正向進給脈沖，則e>0，由速度控制單元驅動電機帶動工作臺正面進給。隨著電機運轉，光電脈沖編碼器不斷將P，送人比較器與P。進行比較。若e≠。繼續運行，直到e=0即反饋脈沖數等于指令脈沖數時，工作臺停止在指令規定的位置上。數控車床此時，如繼續給正向指令脈沖，工作臺繼續運動。
當指令脈沖為反向進給脈沖時，控制過程與上述過程基本類似，只是此時e<0，工作臺作反向進給。
數字脈沖比較伺服系統的特點是：指令位置信號與位置檢測裝置的反饋信號在位置控制單元中是以脈沖、數字的形式進行比較的，比較后得到的位置偏差經D/A轉換（全數字伺服系統不經D/A轉換），發送給速度控制單元。
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