鑒相式伺服系統(tǒng)——閉環(huán)伺服系統(tǒng)

 采用相位比較的方法實現(xiàn)位置閉環(huán)或半閉環(huán)控制

1.      基本組成

1) 基準信號發(fā)生器:  輸出的一列具有一定頻率的脈沖信號，為伺服系統(tǒng)提供相位比較的基準。

2).脈沖調(diào)相器(數(shù)字相位轉(zhuǎn)換器) ：將進給脈沖信號轉(zhuǎn)換為相位變化信號（可用正弦波或方波表示）

若沒有進給脈沖信號輸入，脈沖調(diào)相器的輸出與基準信號發(fā)生器輸出的基準信號同相位，即兩者沒有相位差；若有進給脈沖到來，則每輸入一個正向或反向脈沖，脈沖調(diào)相器的輸出將超前或滯后基準信號一個相應(yīng)的相位角。

3).檢測元件及信號處理線路：將工作臺的位移檢測出來，并表達成基準信號之間的相位差；相位差的大小代表了工作臺的實際位移量。

4) .鑒相器：有兩路輸入信號，一是來自脈沖調(diào)相器的指令進給信號，二是來自于檢測元件及信號處理線路的反饋信號；兩路信號同頻率、同周期；且都用它們與基倍號之間的相位差表示；鑒相器其作用是示鑒別出這兩個信號之間的相位差，并輸出與此相位差信號成正比的電壓信號。 

 5).直流放大器：對鑒相器的輸出信號進行電壓和功率放大，然后再去驅(qū)動執(zhí)行元件。 

.鑒相式伺服系統(tǒng)的工作原理：

利用相位比較原理:當數(shù)控裝置要求工作臺沿一個方向向進給時，插補器或插補軟件便產(chǎn)生一列進給脈沖；該進給脈沖作為指令信號送入伺服系統(tǒng)。

在伺服系統(tǒng)中，進給脈沖首先經(jīng)脈沖調(diào)相器轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬τ诨鶞市盘柕南辔徊睿�設(shè)為φ（代表了指令要求工作臺的進給距離）；另一方面，來自于測量元件及信號處理線路的反饋信號也表示成相對于基準信號的相位差，設(shè)為θ(代表了機床工作臺實際移動的距離)。

在鑒相器中：φ 和θ進行比較；兩者的差值φ–θ，稱為跟隨誤差；跟隨誤差信號經(jīng)電壓和功率放大后，驅(qū)動執(zhí)行元件帶動工作臺移動。

進給開始時: θ=0；

進給過程中:                 

當           時, 進給停止 

3．鑒相式伺服系統(tǒng)的類別

若選用不同的測量元件，因其工作原理和輸出的信號形式的不同，會造成了測量元件的控制及其輸出信號的處理方法不同。

旋轉(zhuǎn)變壓器 / 或感應(yīng)同步器輸出正弦信號，工作時需要一組基準激磁信號；光柵則輸出信號經(jīng)處理后一般為方波信號，工作時不需任何激磁信號，只是在信息處理時，需要一個基準脈沖信號。選用的測量元件不同，鑒相式伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同。當測量元件的輸出是正弦信號，則要將脈沖調(diào)相器的輸出設(shè)計成正弦信號形式或者將測量元件輸出的正弦信號轉(zhuǎn)換成方波信號，以保證相同形式的信號在鑒相器中進行比較�？紤]到系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和簡化鑒相器結(jié)構(gòu)，當測量元件的輸出是方波信號時，脈沖調(diào)相器的輸出設(shè)計成方波形式，兩列方波信號在鑒相器中進行比較。不同的執(zhí)行元件也使鑒相式伺服系統(tǒng)的構(gòu)成有所不同。 

鑒相式伺服系統(tǒng)的類別

(1)     以旋轉(zhuǎn)變壓器為測量元件的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)

基準信號發(fā)生器：一方面控制脈沖調(diào)相器，使進給脈沖按一定的比例轉(zhuǎn)換成相位的變化，另一方面經(jīng)勵磁線路產(chǎn)生出旋轉(zhuǎn)變壓器的激磁信號。 

整形線路：將旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出變成與脈沖調(diào)相器的輸出同形式的信號。 

（2)以直線感應(yīng)同步器為測量元件的閉環(huán)伺服系統(tǒng)：基本同上；但感應(yīng)同步器是直接安裝在機床的工作臺上，位置反饋信號直接代表了工作臺的實際位移，構(gòu)成了閉環(huán)系統(tǒng)，因而精度高，但調(diào)試比半閉環(huán)系統(tǒng)難。

（3)以光柵為測量元件的數(shù)字相位比較伺服系統(tǒng)

光柵的輸出信號經(jīng)信號處理線路即鑒向倍頻線路之后，進入它的數(shù)字相位變換器，把代表工作臺實際位移的數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換成與基準信號成一相位差的方波信號。

進給脈沖經(jīng)它的脈沖調(diào)相器即數(shù)字相位變換器之后，變成另一與基準信號成一相位差的方波信號。

上述兩路方波信號共同進入鑒相器，在鑒相器中進行比較，其差值以電壓信號的形式輸出。

3.鑒相式伺服系統(tǒng)的主要控制線路

（1)脈沖調(diào)相器

（2）鑒相器