位置增益对伺服进给系统定位精度影响的试验研究
伺服系统增益作用及调整原则
伺服系统增益作用及调整原则伺服是由3个反应系统构成：位置环、速度环、电流环，越是内侧的环，越需要提高其响应性，不遵守该原则，则会产生偏差和震动。
由于电流环是最内侧的环，以确保了其充分的响应性，所以我们只需要调整位置环和速度环即可。
调整的主要参数是：位置环增益、速度环增益、速度积分时间常数。
位置环增益是决定对指令位置跟随性的参数。
与工件表面的优劣有密切关系，仅在驱动器工作在位置方式时有效，当伺服电机结束运行时，增加位置环比例增益，能提高伺服电机的刚性，即锁机力度。
伺服系统的响应性取决于位置环增益，提高位置环增益，位置环响应和切屑精度都会改善，同时减少调整时间和循环时间,但位置环增益又受限于速度环特性和机械特性。
为了提高响应性，如果仅提高位置环增益，作为伺服系统的整体的响应，容易产生震动，所以请一边注意响应性一边提高速度环增益。
特点：位置环增益提高，响应性越高，定位时间越短。
过大会引起震动和超调位置环增益调整原则：在保证位置环系统稳定工作，位置不超差(过冲)的前提下，增大位置环的增益，以减小位置滞后量。
简单的方法，提高位置环增益直至过冲，然后再降低位置环增益，即为刚度较好的位置环增益速度环比例增益、速度积分时间常数.速度环比例增益、速度积分时间常数仅对电机在运行时(有速度)起作用。
速度环比例增益的大小，影响电机速度的响应快慢，为了缩短调整时间，需要提高速度环增益，控制超程或行程缺陷。
速度环积分时间常数的大小，影响伺服电电机稳态速度误差的大小及速度环系统的稳定性。
当伺服电机带上实际负荷时，由于实际负载转矩和负载惯量与缺省参数值设置时并不相符，速度环的带宽会变窄，如果此时的速度环带宽满足需求，没有发生电机速度爬行或振荡等现象，可以不调整速度环的比例增益及积分时间常数。
如果实际负荷使电机工作不稳定，发生爬行或振荡现象，或者现有的速度环带宽不理想，则需要对速度环的比例增益、积分时间常数开展调整。
速度环参数调整的原则：是保证速度环系统稳定，不振荡的前提下，使速度环响应最快，并且系统稳定工作。
伺服系统中如何实现高精度定位
伺服系统中如何实现高精度定位伺服系统是在现代控制理论基础上发展起来的一种机电传动装置，广泛应用于数控机床、自动化生产线、机器人等自动化设备中。
在伺服系统中，高精度定位是一项至关重要的技术指标，在实际应用中，不仅能够提高设备的加工精度和稳定性，还可以对工作效率和质量产生积极影响。
本文将围绕如何实现伺服系统的高精度定位来进行讨论。
一、伺服系统的组成和原理伺服系统通常包括伺服电机、减速器、编码器、伺服控制器等组成部分，其中，伺服电机的转速和转矩能够通过伺服控制器的控制输出来实现精确定位和精确控制。
伺服系统运作的核心是通过对反馈信号的采集和处理，对电机的输出转矩进行控制，实现精准的旋转和定位。
二、提高编码器分辨率编码器是伺服系统反馈控制的重要组成部分，主要用于采集伺服系统的位置和速度信息。
在实际应用中，提高编码器的分辨率是一种简单有效的方式，可以大幅提高定位精度。
常见的提高编码器分辨率的方法包括增大光栅片的尺寸和位数、增加编码器的采样频率等。
三、减小机械间隙在伺服系统中，机械间隙是影响定位精度的关键因素之一。
机械间隙分为传动系统间隙和系统刚性间隙两类。
在实际应用中，应通过调整传动件紧密度、优化传动系统设计等方式，尽量减小机械间隙，提高伺服系统的定位精度。
四、提高伺服控制器的响应速度伺服控制器的响应速度直接影响伺服系统的跟踪精度。
在实际应用中，可以通过增加控制器的带宽，提高信号采样频率等方式，提高控制器的响应速度和稳定性。
五、改进PID控制算法伺服系统的控制算法是影响定位精度的关键因素之一。
传统的基于PID控制算法的控制方法存在响应速度慢、超调量大等问题。
在实际应用中，可以通过改进PID控制算法。
如采用自整定PID控制算法、先进的模糊控制算法等，可以实现更为准确和稳定的控制。
六、结语在伺服系统中，高精度定位是实现精准控制和定位的重要技术指标。
通过改进编码器精度、减小机械间隙、提高控制器响应速度、改进控制算法等措施，可以不断提高伺服系统的定位精度和稳定性，在实际应用中发挥更好的作用。
数控机床伺服系统刚度对定位精度影响的研究
数控机床伺服系统刚度对定位精度影响的研究作者：张小红来源：《读写算》2014年第43期【摘要】数控机床的定位精度是衡量伺服系统刚度的重要标准之一，笔者通过研究数控机床定位精度的不同因素，尤其注重研究伺服系统的刚度影响数控机床定位精度的因素，分析其内在关联，为改善数控机床伺服系统的刚度以提高定位精度寻找改良方法。
【关键词】数控机床；伺服系统；定位精度；影响；一、绪论传统的数控机床工作空间小、数控体统运行稳定性弱、刚性不强，不能够胜任于复杂的曲面加工对象，使得数控机床的加工精度和加工质量达不到理想的效果。
伺服系统是一类具有结构发杂稳定、运作高效、控制精确特点的高精密机电系统，笔者以新型的并联数控机床为研究对象，分析伺服系统的参数匹配，伺服进给系统机电耦合对机构运动的制约机制的相关机理，为处理数控机床因机电耦合差误而导致的加工精度无法满足要求、运作可靠性低的问题提供解决依据。
研究小组以提高数控机床性能和生产力水平为目标，研究一种适用范围广的曲面复杂加工的串并联机机构，综合研究机床机构构型、运动副类型、连接元件以及可靠性不高的等难题，找出影响伺服系统刚度对定位精度的制约因素，精确化数据机床实际加工范围。
二、数控机床伺服系统概念数控机床伺服系统是数控机床的“执行体”，数控机床通过其“大脑”--CNC装置，CNC装置通过“发号指令”指挥伺服系统工作。
伺服系统忠实并精准地执行数据机床中CNC装置输出的的插补命令，是数据机床的重要组成部分。
数控机床伺服系统通过工作台、主轴或者刀具等移动部件，自动控制机械运行速度，也被称为随动系统或拖动系统。
伺服系统作为联系机床的关键环节，一定程度上影响数控机床的精度、跟踪精度和工作台的移动速度等运行技术的指标。
一般情况可将数据机床伺服系统分为开环和闭环两类，步进电动机是开环系统的控制对象，闭环系统的控制对象为直流伺服电动机或交流伺服电动机。
CNC装置根据开环环节只有前想通路的特性，放大功率后生成插补脉冲经直接控制电动机的转动，在此运行环节当中，脉冲频率控制步进电动机的运动速度，在步进电动机轴上或工作台上输出脉冲数量控制其位移，收集反馈信息。
伺服进给系统定位精度的试验研究
见 图 １ 。
驱动特性 的改善 以及 功能的扩大 。为此 ，数控机床对 伺服进 给系统的位 置控制 、速度 控制 、伺 服 电动机 、 机械传动等方 面都 有很 高的要求 。所 以，研究与开发 性能优 良的伺 服进给系统是现代数控机床 的关键技术
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２１ ０ ２年 ４月 第 加 卷 第 ７期
机床 与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｃ ＩＳ
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之一 。
伺 服 控 制 软件
１ 伺服 进给 控 制试 验 系统 的组成 试 验系统主要 由工作 台、三菱 电机及驱动 器以及 配套 的伺服 控 制软 件 、位 置检 测 装置 （ 由电感 式 的 电涡流传感器 、 ６通 道采 集仪 及 双通 道 振 动监 视仪 １ 组成 ）组 成 。位 置检 测 过程 是将 电涡流 传感 器 检测 到的位移信号 ，经过转换 电路分别输入 到数 据采集 仪
伺服进给系统定位精度的试验研究
如何提高伺服电机定位精度
如何提高伺服电机定位精度伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。
直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。
因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。
控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。
电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。
交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。
大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。
因而适合做低速平稳运行的应用。
伺服电机内部的转子是永磁铁，伺服驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。
直流伺服是梯形波。
但直流伺服比较简单，便宜。
数控机床伺服系统刚度对定位精度影响的研究的开题报告
数控机床伺服系统刚度对定位精度影响的研究的开题报告一、选题背景和意义数控机床伺服系统定位精度是数控机床工作精度的重要指标之一，其受多种因素的影响，其中机床的刚度是影响机床定位精度的一个重要因素。
因此，研究数控机床伺服系统刚度对其定位精度的影响，对于提高数控机床定位精度、提高加工精度具有非常重要的意义。
二、研究内容和方法本研究将对数控机床伺服系统刚度对定位精度的影响进行研究，其研究内容包括以下几个方面：1. 研究不同刚度的数控机床伺服系统对定位精度的影响。
为了研究不同刚度对定位精度的影响，本研究将制造一组不同刚度的数控机床试样，并对其定位精度进行测试，从而探究不同刚度对机床定位精度的影响。
2. 研究不同刚度下伺服系统响应特性的差异。
通过改变试样的结构参数，比如材料选用、梁的截面形状和尺寸等，在保持试样尺寸不变的情况下，制造不同刚度的试块，并测试其伺服系统的响应特性，得出不同刚度下伺服系统的响应特性差异，并分析对定位精度的影响。
3. 研究刚度与加工误差之间的关系。
通过在不同刚度下采用数控机床进行机械加工实验，测量不同刚度条件下加工件的尺寸误差，并研究不同刚度条件下加工误差的变化规律，探究刚度与加工误差之间的关系。
本研究将利用实验方法对伺服系统刚度对定位精度的影响进行更为详细的研究。
实验将主要采用数控机床加工实验的方式进行，通过测量实验结果，得出刚度对定位精度的影响规律，同时结合理论知识进行分析和解释。
三、研究预期成果通过本研究，预期得到以下成果：1. 得出不同刚度条件下数控机床伺服系统的定位精度和加工误差，探究刚度与定位精度和加工误差之间的关系。
2. 建立不同刚度下数控机床伺服系统的加工误差模型，为数控机床加工误差的控制提供理论依据。
3. 提出根据不同机械加工件的加工精度要求来选用适当伺服系统刚度的方法。
四、研究的实现计划本研究的实现计划分为以下步骤：1. 设计试样并制造试样。
2. 测试不同刚度下试样的定位精度和加工误差，得到实验数据。
伺服电机增益调整的原理及方法
伺服电机增益调整的原理及方法实际上私服电机的电流，速度,位置三环控制，其中的每一个环节基本上控制原则都可以采用PID 控制，或是其他的控制算法，我不是很清楚你的增益调整指的是什么?，一般来说对于PID里面来讲，增益应该就是P的作用，就是一个简单的比例控制环节，结合积分和微分，从而实现PID的整定。
按理说如果能够调整好PID的三个参数，那么你的控制系统一定就可以稳定工作了。
我有个总结：PID的基本作用如下：比例（P)控制比例控制是一种最简单的控制方式.其控制器的输出与输入误差信号成比例关系.当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady—state error)。
积分(I）控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。
对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。
为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。
积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加,积分项会增大。
这样，即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使态误差进一步减小，直到等于零。
因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差. 微分(D）控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率）成正比关系。
自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。
其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay）组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。
解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。
这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。
基于伺服电机的高精度定位技术
基于伺服电机的高精度定位技术引言：随着科技的不断进步和工业化的发展，对于高精度定位的需求越来越迫切。
伺服电机作为一种精密控制设备，具有高精度、高效率、高稳定性的特点，在许多行业中得到广泛应用。
本文将探讨基于伺服电机的高精度定位技术，包括其原理、应用领域以及未来发展的趋势。
一、伺服电机的基本工作原理伺服电机是一种能够根据控制信号来精确控制位置、速度和加速度的电机。
它由驱动器、编码器和电机组成。
驱动器接收来自控制系统的信号，并将其转化为适当的电流信号，供给电机驱动运动。
编码器用于反馈当前位置信息，通过与目标位置进行比较，驱动器可以调整电机的旋转角度，从而实现精确的定位。
二、高精度定位技术的关键要素1. 编码器的精度：编码器作为反馈装置，对于实现高精度定位至关重要。
编码器的精度决定了系统的分辨率和定位的准确性。
通常采用光学编码器或磁性编码器，其可以实现非常高的精度，以满足高精度定位的要求。
2. 控制算法的优化：高精度定位技术需要精确的控制算法来实现目标位置的准确控制。
常见的控制算法包括位置环和速度环控制。
对于高精度定位，需要对控制算法进行优化，例如采用PID 控制器等，以提高系统的稳定性和响应速度。
3. 机械结构的刚性：机械结构的刚性对于高精度定位至关重要。
机械结构的扭转和振动会影响定位的准确性。
因此，在设计和制造过程中，需要考虑机械结构的刚性和稳定性，以减少外界干扰和振动。
三、伺服电机高精度定位的应用领域1. 机床行业：在数控机床中，伺服电机的高精度定位技术可以实现工件的高精度加工。
通过控制伺服电机的转速和位置，可以在工件表面实现精确的切削和加工，提高机床的加工精度和效率。
2. 自动化生产线：在自动化生产线中，伺服电机可以被用于物料装配、输送以及定位等任务。
高精度定位技术可以保证各个工作站之间的物料传递准确无误，提高生产效率和产品质量。
3. 机器人技术：伺服电机的高精度定位技术在机器人技术中也得到了广泛应用。
伺服系统的参数调整和性能指标试验
伺服系统的参数伺服系统的参数调整调整调整和和性能性能指标指标指标试验试验1 伺服系统的参数调整理论基础伺服系统包括三个反馈回路（位置回路、速度回路以及电流回路）。
最内环回路的反应速度最快，中间环节的反应速度必须高于最外环。
假使未遵守此原则，将会造成震动或反应不良。
伺服驱动器的设计可确保电流回路具备良好的反应效能。
用户只需调整位置回路与速度回路增益。
伺服系统方块图包括位置、速度以及电流回路，如图1所示。
图1 伺服系统方块图一般而言，位置回路的反应不能高于速度回路的反应。
因此，若要增加位置回路的增益，必须先增加速度回路增益。
如果只增加位置回路的增益，震动将会造成速度指令及定位时间增加，而非减少。
如果位置回路反应比速度回路反应还快，由于速度回路反应较慢，位置回路输出的速度指令无法跟上位置回路。
因此就无法达到平滑的线性加速或减速，而且，位置回路会继续累计偏差，增加速度指令。
这样，电机速度会超过，位置回路会尝试减少速度指令输出量。
但是，速度回路反应会变得很差，电机将赶不上速度指令。
速度指令会如图2振动。
要是发生这种情形，就必须减少位置回路增益或增加速度回路增益，以防速度指令振动。
图2 速度指令位置回路增益不可超过机械系统的自然频率，否则会产生较大的振荡。
例如，机械系统若是连接机器人，由于机器的机械构造采用减低波动的齿轮，而机械系统的自然频率为10~20Hz ，因此其刚性很低。
此时可将位置回路增益设定为10至20(1/s)。
如果机械构造系统是晶片安装机、IC 黏合机或高精度工具机械，系统的自然频率为70Hz 以上。
因此，可将位置回路增益设定为70(1/s)或更高。
需要很快的反应时，不只是要确保采用的伺服系统（控制器、伺服驱动器、电机以及编码器）的反应，而且也必须确保机械系统具备高刚性。
1.1交流伺服系统相关参数的设定速度回路增益主要用以决定速度回路的反应速度。
在机械系统不震动的前提下，参数设定的值愈大，反应速度就会增加。
一种提高伺服系统位置跟踪精度的方法
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一
种提 高伺 服 系统 位置 跟踪 精 度 的方 法
应 少波 ， 昱曜 ， 贺 高云迪 ， 张
（ 西北 工业 大 学 航 海 学 院 ， 安 西
森
７０７） １ ０ ２
摘
要 ： 伺 服 系 统 中 ， 于 系统 参 数 变 化 和外 部 干 扰 的存 在 ， 用 常 规 Ｐ ｎ控 制 方 法 往 往 使 系统 产 生 较 大 的超 调 量 甚 在 由 应 Ｉ
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图 １进给伺服 系统 的控制结构 图
２ 位 置增 益 对 伺 服 进 给 系 统 定 位 精 度 影 晌 的 试 验
２ １ 伺 服进给 控 制试 验 系统 的组成 ．
部 件 的实际位 置 Ｄ ， 置 控 制 单元 将 位 置指 令 Ｄ 与 位 Ｄ 的差值 Ａ Ｄ乘 以增 益 常数 ， 变 换后 ｏ ｐ ｉ ａ ｔ ｎ ｐ ｓｔ ｎ ｅ ｒ ｒ ｔａ ｙ ｔ ｔ ｅ ｒ ｒ ．Ｉ ｐ ｏ ｉ ｅ ｎ ｉ ｏ ｔ ｎ ａ ｉ ｆ ｒｉ ｒｖｎ ｌｓ ｄ ｌｏ ｍｐ ｃ ｏ ｉ ｏ ｒｏ ，ｓｅ ｄ －ｓ ｅ ｒ ｓ ｔ ｒｖ ｄ ｓａ ｍｐ ｒ ｔｂ ｓｓ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｏ ｉ ａ ｏ ａ
设计与研究 Ｄｉ０ Ｒ ａ ｅｎｄｅ ｒ ｓ ｎ ｓｃ ｇ ｅｈ
位 置 增益 对 伺 服进 给 系 统定 位 精 度影 响 的 试验 研究
陈思羽 周 海波 梁秋艳
（ 佳木 斯大 学机 械工 程学 院 ， 黑龙 江 佳木斯 １４ ０ ） ５０７
摘 要： 通过试 验分析 了数控 机床 伺服进 给 系统采 用闭环控 制时位 置增 益对 系统的位 置误差 、 稳态误 差 的影
目前 大部分 高速 机床 都采用 闭环控 制 。在闭环 系 统中， 执行 部件 是一个 质量元 件 ， 传动机构 是 一个弹 性
元件， 因此执 行 机 构 和 传 动 机 构 构 成 一 个 振 荡 环 节 。
中 ， 系统快 速到 达指定位 置起 着至 关重要 的作用 。 对
感应同步器
Ｔｈ ｒｏ ｆ ｅ ｓｅ ’ ｓｔ ｎｎ ｃ ｒ ｃ ｅ Ｓｅｖ － ｅ ｄ Ｓｙ ｔ ｍ Ｓ Ｐｏ ｉｏ ｉｇ Ａｃ ｕ ａ ｙ ｉ
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指令 电压 将 与测 速发 电机 的反馈 电压 Ｕ 的差 。
试 验系统 主要 由工作 台 、 三菱 电动 机及 驱动 器 以 及 配套 的伺服 控 制 软 件 、 置 检 测 装 置 （ 位 由电感 式 的
电涡流传 感器 、６通 道采集 仪 及双 通道 振 动监 视 仪组 １ 成） 组成 ， 图 ２所 示 。位 置 检 测 过 程 是通 过 电涡 流 如
响。为提 高伺 服 系统 的跟 随性能 ， 改善惯 性 、 死区等 因素 对 Ｎ － 精 度的 影 响 ， 好 地 实现 高速 、 ｒ 更 高精
度 Ｎ －提供 了重要依 据 。 ｒ
关键 词 ： 位置 增益
伺服 系统
定位精 度
Ｔ ｅ Ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｔ ｄ ｆ ｅ Ｐ ｓｔ ｎ Ｇａｎ Ｉ ａ ｔ ｇ ｏ ｈ ｘ ｅｉ ｍｅ ｔ ｌ ｕ ｙ ｏ Ｓ Ｔｈ ｏ ｉｏ ｉ ｍｐ ｃｉ ｎ ｉ ｎ
闭环系统 如果参 数选 得 不合 适 ， 有 可 能产 生 进 给振 则
荡。
１ 位 置增 益 对 伺 服 系统 影 响 的 理 论分 析
图１ 为采 用全 闭环控 制 的数 控机床 的进 给伺 服 系
统 的结 构 图。 目前 大部分 高速机 床都采 用此 类控 制结 构 。此种 闭环 进给 系统 包 括位 置 控 制 单元 、 置 检 测 位 单元 和速 度控 制单元 等部 分。位 置检测 单元 测得执 行
处 于不 断调 整 阶 段 ， 因此 ， 益 系数 在 整 个 进 给 过 程 增
传感 器检测 到 的位移 信号 ， 经过 转 换 电路 分 别输 入 到 数据采 集仪 和双通 道 振动 监 视 仪 中 ， 经过 数据 采 集 仪 转换将 信号 直接输 入到 电脑 中 ， 进行 位置检 ｉ。 贝 ０