由于組成伺服系統(tǒng)的元件及控制方法多樣，所以其分類方法也各不相同。伺服系統(tǒng)主要可按照四種方法分類：按照參數(shù)特性分類、按照驅(qū)動(dòng)元件類型分類、按照控制原理分類以及 按機(jī)床加工系統(tǒng)分類。本節(jié)首先介紹了脈沖伺服系統(tǒng)、相位伺服系統(tǒng)、幅值伺服系統(tǒng)以及全 數(shù)字伺服系統(tǒng)，然后講述了步進(jìn)伺服系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)以及交流伺服系統(tǒng)，接著介紹了開 環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)以及閉環(huán)伺服系統(tǒng)，最后介紹了主軸伺服系統(tǒng)及進(jìn)給伺服系統(tǒng)。 通過對(duì)各類伺服系統(tǒng)詳細(xì)說(shuō)明，使讀者對(duì)伺服系統(tǒng)分類有深刻認(rèn)識(shí)。

  按參數(shù)特性分類

  1. 脈沖伺服系統(tǒng)

  如圖3-9所示，脈沖伺服系統(tǒng)也被稱為脈沖比較伺服系統(tǒng)，它主要應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床中，數(shù)字脈沖由插補(bǔ)器給出。機(jī)床位移量檢測(cè)裝置有磁尺、光柵、光電編碼器，都以數(shù)字脈沖作為數(shù)字信號(hào)，并以光柵作為位置反饋裝置。

  (圖3-9 脈沖伺服系統(tǒng)框圖)

  e=R-f

  由于給定量R與反饋量f都為脈沖信號(hào)，因而可對(duì)其直接進(jìn)行比較，得到位置偏差信號(hào)e。

  當(dāng)輸入脈沖R為0時(shí)，無(wú)反饋信號(hào)(即f=0),由偏差公式(3-1)可得e=0,工作臺(tái)靜 止;當(dāng)輸入脈沖尺為正時(shí)，工作臺(tái)尚未移動(dòng)(即f=0),由式(3-1)得c>0,工作臺(tái)正向進(jìn)給;類似當(dāng)輸入脈沖尺為負(fù)時(shí)，工作臺(tái)反向進(jìn)給。數(shù)字量e經(jīng)數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換后得到的校 擬電壓信號(hào)控制伺服電動(dòng)機(jī)。

  2. 相位伺服系統(tǒng)

  如圖3-10所示，相位伺服系統(tǒng)也被稱為相位比較伺服系統(tǒng)。相位伺服系統(tǒng)具有載波頻率 高、響應(yīng)快、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)……適用于連續(xù)控制系統(tǒng)，也適用于感應(yīng)式檢測(cè)元件(如旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器)。

  (圖3-10相位伺服系統(tǒng)框圖)

  脈沖調(diào)相器將進(jìn)給指令脈沖R轉(zhuǎn)換成相位信號(hào)，即變換成重復(fù)頻率為f的相位信號(hào)PA(θ); 感應(yīng)同步器采用相位工作狀態(tài)，即用定尺檢測(cè)相位信號(hào);感應(yīng)同步器輸出經(jīng)濾波放大后產(chǎn)生

  的位置反饋信號(hào)Pg(6),PB(θ)代表機(jī)床的實(shí)際位置;相位差△反映了信號(hào)PA(θ)和Pg(θ)的偏 差，偏差信號(hào)經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)機(jī)床按指令位置進(jìn)給，從而實(shí)現(xiàn)精確的位置控制。

  3. 幅值伺服系統(tǒng)

  幅值伺服系統(tǒng)也被稱為幅值比較伺服系統(tǒng)，其位置檢測(cè)元件(旋轉(zhuǎn)變壓器或感應(yīng)同步 器)采用幅值工作狀態(tài)輸出模擬量信號(hào)。幅值伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)是幅值大小與機(jī)械位移量成正比。位置反饋信號(hào)由幅值大小決定，該信號(hào)與指令信號(hào)比較構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)稱為幅值比較伺服系統(tǒng)。

  圖3- 11 給出了幅值比較伺服原理框圖。在鑒幅式伺服系統(tǒng)中，數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路的作用是將比較器輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)。鑒幅系統(tǒng)工作前，插補(bǔ)裝置和測(cè)量元件的信號(hào)處理線路沒有脈沖輸出，即比較器的輸出為零，這時(shí)執(zhí)行元件不能帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng);出現(xiàn)進(jìn)給脈沖信號(hào)之后，比較器的輸出不再為零，執(zhí)行元件開始帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。同時(shí)，鑒幅式工 作測(cè)量元件又將工作臺(tái)的位移檢測(cè)出來(lái)，經(jīng)信號(hào)處理線路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字脈沖信號(hào)。數(shù)字 脈沖信號(hào)與進(jìn)給脈沖進(jìn)行比較，若兩者相等，則比較器的輸出為零，工作臺(tái)停止;若兩者不相等，說(shuō)明工作臺(tái)實(shí)際移動(dòng)的距離不等于指令信號(hào)要求工作臺(tái)移動(dòng)距離，則執(zhí)行元件繼續(xù)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)，直到比較器輸出為零時(shí)停止。

  (圖3-11 幅值比較伺服系統(tǒng)框圖)

  4. 全數(shù)字伺服系統(tǒng)

  數(shù)字伺服系統(tǒng)是指以計(jì)算機(jī)為控制器的伺服系統(tǒng)，數(shù)字計(jì)算機(jī)具有快速?gòu)?qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力、邏輯判斷以及信息加工能力，還能提供更復(fù)雜、更全面的控制方案，為現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用提供了功能強(qiáng)大的工具。圖3-12給出了一個(gè)單機(jī)控制的數(shù)字伺服系統(tǒng)的硬件框圖。數(shù)字伺服系統(tǒng)的微處理器將系統(tǒng)信息快速、準(zhǔn)確地顯示在主機(jī)上;可實(shí)現(xiàn)打印各部分信息內(nèi)容;鍵盤給主機(jī)輸入信息，使得信息輸入更加便捷;通過總線實(shí)現(xiàn)主機(jī)與各個(gè)輸出、輸入通道的通信。

  (圖3-12 數(shù)字伺服系統(tǒng)框圖)