数控机床开环、闭环、半闭环系统的特点
数控机床开环、闭环、半闭环系统的特点？
1、开环数控系统特点
没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置至进给系统），故系统稳定性好。
无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。
一般以功率步进电动机作为伺服驱动元件。
这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。
一般用于经济型数控机床。
2、半闭环数控系统特点
它是从驱动装置（常用伺服电动机）或丝杠引出，采样旋转角度进行检验，不是直接检测运动部件的实际位置。
半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。
由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。
因此，其精度较闭环差，较开环好。
但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。
半闭环系统结构简单、测试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛的应用。
3、闭环数控系统特点
它是直接对运动部件的实际位置进行检测。
从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。
具有很高的位置控制精度。
由于位置环内许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。
该系统主要用于精度要求很高的镗床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。
开环控制、半闭环控制、闭环控制
开环控制、半闭环控制、闭环控制的区别2011-11-2 10:31提问者：升玩就走|浏览次数：485次数控技术推荐答案2011-11-2 13:39开环：没有测量回路。
半闭环：有一个测量回路（主要反馈控制转速：编码器）注意：编码器有绝对值和相对值之分全闭环：有两个测量回路（反馈转速+位置：编码器+光栅尺或外置编码器）|其他回答共2条2011-11-3 14:01Einstiphen|五级以监测点的不同来区分三者。
开环控制就是系统按设定的参数来运转，不作监测，不反馈。
半闭环控制就是在系统的执行端之前（非最终端）设置监测，反馈回的信号可以对执行端之前的机构进行实时调整。
闭环控制是在系统的最终执行端设置监测，反馈回的信号直接用于系统整体调整。
开环系统最简单，成本低，但执行精度最差，基本无系统波动。
闭环系统最复杂，控制成本最高，但执行精度相当高，系统波动也最大。
半闭环系统介于以上两者之间。
|评论2011-11-17 10:09wangpeng3219|二级闭环闭环也叫反馈控制系统，是将系统输出量的测量值与所期望的给定值相比较，由此产生一个偏差信号，利用此偏差信号进行调节控制，使输出值尽量接近于期望值。
举例：调节水龙头——首先在大脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车——同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制。
半闭环半闭环控制系统:半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角，半闭环控制系统图间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补充位移，直到差值消除为止的控制系统。
由于半闭环控制系统将移动部件的传动丝杠螺母不包括在环内，所以传动丝杠螺母机构的误差仍会影响移动部件的位移精度，由于半闭环控制系统调试维修方便，稳定性好，目前应用比较广泛。
第4章 数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统 工作原理：假设是单三拍通电工作方式。 （1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含 1 120/9 = 13 齿 3 2 A 相和 C 相差240，含240/ 9 = 26 个 3 齿。所以，A 相的转子、定子的五个小齿对 齐时，B 相、C 相不能对齐，B相的转子、 定子相差 1/3 个齿（3），C相的转子、定 子相差2/3个齿（6）。
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式中：n —转速（r/min）； f —控制脉冲频率，即每秒输入步进电动机的脉冲数； 由上式可知：工作台移动的速度由指令脉冲的频率所控制。
第4章 数控机床伺服系统 特点：
(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变方向。
种类：
有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步进电机的转 子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。
第4章 数控机床伺服系统
计算机数控系统 机床 I/O 电路和装置 操作面板 键盘 输入输出 设备 机 床
PLC
计算机 数 装 控 置
主轴伺服单元
主轴驱动装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
主进辅 运给助 传控 动 动制 机机机 构构构
数控机床的组成
第4章 数控机床伺服系统
第4章
数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统
360o s mz2 k
第4章 数控机床伺服系统
每个步距角对应工作台一个位移值，这个位移值称为脉 冲当量。 因此，只要控制指令脉冲的数量即可控制工作台移动的 位移量。步距角越小，它所达到的位置精度越高，因此实际 使用的步进电动机一般都有较小的步距角。 步进电动机的转速公式为：n 60 f
闭环数控的控制原理,它与开环数控的区别
闭环数控的控制原理,它与开环数控的区别
摘要：
一、闭环数控与开环数控的区别
1.控制原理
2.系统结构
3.性能与应用领域
正文：
闭环数控与开环数控在控制原理、系统结构以及性能与应用领域等方面存在显著区别。
首先，从控制原理上看，闭环数控采用闭环控制方式，而开环数控采用开环控制方式。
闭环控制是指控制器输出信号经过执行器作用于被控对象后，将实际输出与期望输出进行比较，然后根据误差调节控制器输出，从而实现对被控对象的精确控制。
相比之下，开环控制则是直接根据控制器输出信号来控制被控对象，不进行实时的反馈调节。
其次，在系统结构上，闭环数控系统通常由传感器、控制器、执行器和被控对象等组成，而开环数控系统的结构相对简单，主要由控制器、执行器和被控对象组成。
闭环数控系统通过传感器实时监测被控对象的状态，并将信息反馈给控制器，实现对控制器的实时调整，从而提高控制精度。
而开环数控系统则缺乏这种实时反馈机制，控制精度相对较低。
最后，在性能与应用领域方面，闭环数控具有较高的控制精度和稳定性，适用于对精度要求较高的场合，如高精度加工、机器人控制等。
而开环数控由
于控制精度较低，主要应用于对精度要求不高的场合，如普通机床、简单的自动化设备等。
总之，闭环数控与开环数控在控制原理、系统结构和性能与应用领域等方面具有显著区别。
半闭环全闭环
1．开环进给伺服系统
开环进给伺服系统是数控机床中最简单的伺服系统，执行元件一般为步进电机，
开环进给伺服系统的精度较低，速度也受到步进电动机性能的限制。
但由于其结构简单，易于调整，在精度要求不太高的场合中得到较广泛的应用。
2．闭环控制系统
因为开环系统的精度不能很好地满足数控机床的要求，所以为了保证精度，最根本的办法是采用闭环控制方式。
闭环控制系统是采用直线型位置检测装置（直线感应同步器、长光栅等）对数控机床工作台位移进行直接测量并进行反馈控制的位置伺服系统.
木工加工中心| 变压器绝缘件加工中心|环氧板加工中心
闭环控制系统将数控机床本身包括在位置控制环之内，因此机械系统引起的误差可由反馈控制得以消除，但数控机床本身固有频率、阻尼、间隙等的影响，成为系统不稳定的因素，从而增加了系统设计和调试的困难。
故闭环控制系统的特点是精度较高，但系统的结构较复杂、成本高，且调试维修较难，因此适用于大型精密机床。
3．半闭环控制系统
采用旋转型角度测量元件（脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器等）和伺服电动机按照反馈控制原理构成的位置伺服系统，称作半闭环控制系统，半闭环控制系统的检测装置有两种安装方式：一种是把角位移检测装置安装在丝杠末端；另一种是把角位移检测装置安装在电动机轴端。
半闭环控制系统的精度比闭环要差一些，但驱动功率大，快速响应好，因此适用于各种数控机床。
对半闭环控制系统的机械误差，可以在数控装置中通过间隙补偿和螺距误差补偿来减小系统误差。
全闭环控制与半闭环控制对比介绍
类型：■ A □B □C编号：ZT/GC /GL2009001济南泽田机床数控有限公司全闭环控制与半闭环控制对比□制度□决定□通知□通报□纪要■资料生效日期：2010-7-12全闭环控制与半闭环控制对比客户在购买机床时，根据需求不同，对机床稳定性、精度、刚性等关注的侧重点会有所不同，对精度有特殊要求的客户经常会提到全闭环控制，但很多人对全闭环控制和半闭环控制缺乏全面的了解，盲目的认为全闭环控制就是比半闭环控制好，这是非常片面的，在这里就全闭环控制和半闭环控制进行简单的介绍和对比。
一、原理介绍数控机床运动链包括数控装置→伺服编码器→伺服驱动器→电机→丝杠→移动部件，根据位置检测装置安装位置不同，分为全闭环控制、半闭环控制、开环控制。
1、全闭环控制进给伺服系统 将位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）安装在机床运动部件(如工作台)上，并对移动部件位置进行实时的反馈,通过数控系统处理后将机床状态告知伺服电机,伺服电机通过系统指令自动进行运动误差的补偿。
但由于它将丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统稳定状态调试比较麻烦。
另外像光栅尺、直线感应同步器这类测量装置价格较高，安装复杂，有可能引起振荡，所以一般机床不使用全闭环控制。
2、半闭环控制进给伺服系统 将位置检测装置安装在驱动电机的端部或是丝杆的端部，用来检测丝杠或伺服马达的回转角，间接测出机床运动部件的实际位置，经反馈送回控制系统。
由于机械制造水平的提高及速度检测元件和丝杆螺距精度的提高，半闭环数控机床已能达到相当高的进给精度。
大多数的机床厂家广泛采用了半闭环数控系统。
二、 实际应用1、全闭环控制系统位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）有不同精度等级（±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm），所以全闭环控制也会有误差，定位精度高低受精度等级影响。
位置检测装置热性能（热变形），测量装置一般是非金属材料，热膨胀系数与机床各部件不一致，它是机床工作精确度的关键环节，所以必须要解决机床加工过程中的发热问题，以克服由于温度引起的热变形。
课后习题答案(数控技术)
章节练习答案第一章绪论1．数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
2．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。
（3）半闭环控制系统：其特点：a. 反馈信号取自于传动链的旋转部位；b. 检测电动机轴上的角位移；c. 精度及稳定性较高，价格适中。
应用最普及。
3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
4．数控机床有哪些特点？答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等第二章数控加工编程基础1．什么是“字地址程序段格式”，为什么现代数控系统常用这种格式？答：字地址程序段的格式：NxxGxxXxxYxxZxxSxxFxxTxxMxx；特点是顺序自由。
2．G41、G42、G43、G44的含义如何？试用图说明。
机床数控技术第二(2)版课后答案
第一章绪论简答题答案，没有工艺题的1 什么是数控机床答：简单地说，就是采用了数控技术（指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机床机械设备进行控制的一门技术）的机床；即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的道具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。
2 数控机床由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？答：（1）程序介质：用于记载机床加工零件的全部信息。
（2）数控装置：控制机床运动的中枢系统，它的基本任务是接受程序介质带来的信息，按照规定的控制算法进行插补运算，把它们转换为伺服系统能够接受的指令信号，然后将结果由输出装置送到各坐标的伺服系统。
（3）伺服系统：是数控系统的执行元件，它的基本功能是接受数控装置发来的指令脉冲信号，控制机床执行元件的进给速度、方向和位移量，以完成零件的自动加工。
（4）机床主体（主机）：包括机床的主运动、进给运动部件。
执行部件和基础部件。
3 数控机床按运动轨迹的特点可分为几类？它们特点是什么？答：（1）点位控制数控机床：要求保证点与点之间的准确定位（它只能控制行程的终点坐标，对于两点之间的运动轨迹不作严格要求；对于此类控制的钻孔加工机床，在刀具运动过程中，不进行切削加工）。
（2）直线控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标，还要保证在两点之间机床的刀具走的是一条直线，而且在走直线的过程中往往要进行切削。
（3）轮廓控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标值，还要保证两点之间的轨迹要按一定的曲线进行；即这种系统必须能够对两个或两个以上坐标方向的同时运动进行严格的连续控制。
4 什么是开环、闭环、半闭环伺服系统数控机床？它们之间有什么区别？答：(1)开环：这类机床没有来自位置传感器的反馈信号。
数控系统将零件程序处理后，输出数字指令后给伺服系统，驱动机床运动；其结构简单、较为经济、维护方便，但是速度及精度低，适于精度要求不高的中小型机床，多用于对旧机床的数控化改造。
数控机床的进给伺服系统概述
• 当步进电机励磁绕组相数大于3时，多相通电多数 能提高输出转矩。
• 所以功率较大的步进电机多数采用多于三相的励磁 绕组，且多相通电。
3、启动转矩Mq
AB C Mq
e
当电机所带负载ML<Mq时，电机可不失步的启动。
2、最高启动频率和最高工作频率
最高启动频率fg： 步进电机由静止突然启动，并不失步地进 入稳速运行，所允许的启动频率的最高值。 最高启动频率fg与步进电机的惯性负载J有 关。
故电动机的转速n为：
n f (r/s) 60 f (r/min) f ——控制脉冲的频率
mzk
mzk
SB-58-1型五定子轴向分相反应式步进电机。
• 定子和转子都分为5段，呈轴向分布；有16个 齿均匀分布在圆周上，
• 齿距=360º/16=22.5º；各相定子彼此径向错开 1/5个齿的齿距；
如按5相5拍通电，则步距角为：
4）电动机定子绕组每改变一次通电方式——称为一拍 5）每输入一个脉冲信号，转子转过的角度——步距角αº • 上述通电方式称为：三相单三拍。（三相三拍） • 单——每次通电时，只有一相绕组通电； • 双——每次通电时，有两相绕组通电； • 三拍——经过三次切换绕组的通电状态为一个循环； • 除此之外的通电方式还有： • 三相双三拍： AB—BC—CA—AB • 三相单双六拍： A—AB—B—BC—C—CA—A
第三节 数控机床的检测装置
1、检测装置的作用
• 检测装置是数控机床闭环伺服系统的重要组成部分 • 其作用是：检测位移和速度，发送反馈信号，构成
（1） 直线进给系统 已知：进给系统的脉冲当量δmm；步进电机的
步距角αº；滚珠丝杠的导程t mm；
求： 齿轮传动比 i。
伺服控制的闭环与开环控制的特点
伺服控制的闭环与开环控制的特点控制系统是现代工业的核心工具之一，其性能的优劣直接影响到生产效率和产品质量。
伺服控制是一种基于反馈的控制方式，采用闭环反馈信号进行控制，能够提高系统的稳定性和精度。
相比之下，开环控制则只考虑输入和输出之间的关系，无法消除外部干扰和系统的非线性影响，速度和精度都有所限制。
本文将分析伺服控制的闭环和开环控制的特点，以期更好地理解它们的应用和优缺点。
一、闭环控制1.原理闭环控制，是通过对处理器输入与输出的比较来控制系统，它采用反馈方式获取处理器输出量并与所需量比较，由控制器对输入进行修正，以达到所需值.在伺服系统中，主要通过传感器对系统状态进行监测和控制器进行调节，使输出值与所需要的参考量相等，达到控制对目标的精确性能。
2.特点闭环控制系统通过负反馈，使得系统的输出与期望值精确匹配，在系统具有非线性、时变和不确定性时，有较好的适应性和鲁棒性，可以更精确地控制目标系统，大大提高了系统的可靠性和精度。
另外，闭环控制还可以通过使用误差修正的技术来进行实时控制，及时补偿干扰，提高系统的动态响应和抗扰性能。
3.应用闭环控制应用广泛，例如在数控机床、机器人、航空航天和工业过程控制等重要领域中，闭环控制是实现自动化和智能化的基础。
二、开环控制1.原理开环控制是指在没有任何反馈控制的情况下，根据既定的输入值和系统模型计算输出值，以控制系统。
在伺服系统中，开环控制的方式就是直接将期望值输入系统，经过简单处理得到输出值并输出，不对系统响应做实时修正。
2.特点与闭环控制相比，开环控制没有反馈环节，不能快速补偿外部干扰和系统时变的影响，容易出现系统偏差，需要进行手动或者其他的方式进行补偿调节，系统精度和性能有限。
3.应用典型的开环系统包括电视、冰箱、洗衣机等。
这些系统并不需要高速度或精确控制，但应考虑到它们的成本和可靠性，因为它们不需要闭环控制来达到预期的性能指标。
三、闭环与开环控制的比较1.精准度闭环控制比开环控制更精准和稳定，可以通过反馈修正错误，使系统输出更准确。
数控加工技术--填空 选择 简答 判断
1.按什么方法划分数控加工的工序？根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：1)以一次安装、加工作为一道工序（1.25分）2) 以同一把刀具加工的内容划分工序（1.25分）3) 以加工部位划分工序（1.25分）4)以粗、精加工划分工序（1.25分）2.在FANUC 0i-MB系统中，G53和G54～G59的含义是什么？G53——选择机床坐标。
该指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上。
G53指令指定坐标字的坐标值为机床坐标系中的位置。
（2.5分）G54、G55、G56、G57、G58、G59——选择工件加工坐标系。
这些指令可以分别用来选择相应的工件加工坐标系。
该指令执行后，所有坐标字指定的尺寸坐标都是选定的工件加工坐标系中的位置，这六个加工坐标系是通过CRT/MDI方式设定的。
四、简答题（每小题5分，共20分）1. 数控加工顺序安排一般应遵循的原则是什么？1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的要综合考虑合理安排其加工顺序；（1.25分）2）先进行内形内腔加工工序，后进行外形加工工序；（1.25分）3）以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；（1.25分）4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。
2.加工孔循环指令格式为G17 G90/G91 G98/G99 G×× X～Y～ Z～ R～ Q～ P～ F～ K～；试简述指令格式中各字符的含义分别是什么？G17——定位平面。
（0.25分）G90/G91——数据方式。
G90是采用绝对方式，G91采用增量方式。
（0.5分）G98/G99——返回点位置。
G98指令返回到初始点，G99指令返回R点平面。
（0.5分）G××——实现孔的固定循环加工，包括镗孔、钻孔和攻螺纹等。
（0.5分）X、Y——孔位置坐标（G17定位平面）。