《数字控制技术》课件
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脉冲电路PWM调制PPT课件
是一种通过调节脉冲宽度来控制输出电压或电流的调制方式。
脉冲宽度
指高电平持续的时间，通常用占空比表示，即脉冲宽度与周期的比 值。
PWM调制的基本原理
通过改变脉冲宽度来等效改变输出电压或电流的大小。
PWM信号的生成原理
采样控制理论
PWM信号的生成基于采样控制理论，通过对输入信号进行采样，并根据采样结果生成相 应的PWM信号。
电流模式控制PWM调制是通过检测输出电流的占空比来实现对输出电流的控制。
电流模式控制PWM调制具有电流响应速度快、控制精度高等优点，因此在许多应用 中得到广泛应用。
电流模式控制PWM调制的主要缺点是可能会产生较大的输出电流纹波。
电压和电流模式比较
电压模式控制PWM调制和电流模式控制PWM调制各有优缺点，具体选择哪种方式要根据 实际应用需求来决定。
PWM调制技术在能源转换、电机控制、通 信等领域具有广泛的应用前景，随着技术 的不断成熟，其应用领域将进一步拓展。
经济价值
社会效益
PWM调制技术的推广应用将带来显著的经 济效益，有助于推动相关产业的发展和经 济增长。
PWM调制技术的节能减排效果明显，对于 应对全球气候变化、推动可持续发展具有 重要意义。
04 PWM调制在脉冲电路中 的优势与挑战
PWM调制在脉冲电路中的优势
高效能
PWM调制能够有效地控 制脉冲宽度，从而提高 脉冲电路的能量效率。
灵活性高
PWM调制允许在单个脉 冲中实现多个级别的电 压或电流，从而提供更
大的灵活性。
易于实现
PWM调制可以通过简单 的数字或模拟电路实现， 降低了设计和实现的复
线性度
PWM信号的线性度取决于采样电 路和PWM生成电路的设计，高质 量的PWM信号应具有良好的线性
脉冲宽度
指高电平持续的时间，通常用占空比表示，即脉冲宽度与周期的比 值。
PWM调制的基本原理
通过改变脉冲宽度来等效改变输出电压或电流的大小。
PWM信号的生成原理
采样控制理论
PWM信号的生成基于采样控制理论，通过对输入信号进行采样，并根据采样结果生成相 应的PWM信号。
电流模式控制PWM调制是通过检测输出电流的占空比来实现对输出电流的控制。
电流模式控制PWM调制具有电流响应速度快、控制精度高等优点，因此在许多应用 中得到广泛应用。
电流模式控制PWM调制的主要缺点是可能会产生较大的输出电流纹波。
电压和电流模式比较
电压模式控制PWM调制和电流模式控制PWM调制各有优缺点，具体选择哪种方式要根据 实际应用需求来决定。
PWM调制技术在能源转换、电机控制、通 信等领域具有广泛的应用前景，随着技术 的不断成熟，其应用领域将进一步拓展。
经济价值
社会效益
PWM调制技术的推广应用将带来显著的经 济效益，有助于推动相关产业的发展和经 济增长。
PWM调制技术的节能减排效果明显，对于 应对全球气候变化、推动可持续发展具有 重要意义。
04 PWM调制在脉冲电路中 的优势与挑战
PWM调制在脉冲电路中的优势
高效能
PWM调制能够有效地控 制脉冲宽度，从而提高 脉冲电路的能量效率。
灵活性高
PWM调制允许在单个脉 冲中实现多个级别的电 压或电流，从而提供更
大的灵活性。
易于实现
PWM调制可以通过简单 的数字或模拟电路实现， 降低了设计和实现的复
线性度
PWM信号的线性度取决于采样电 路和PWM生成电路的设计，高质 量的PWM信号应具有良好的线性
《数字式控制器》课件
数字式控制器与模拟式控制器的比较
精度和稳定性
数字式控制器具有更高的 精度和稳定性，不易受到 温度、湿度等环境因素的 影响。
可编程性
数字式控制器可通过编程 实现多样化的控制逻辑， 灵活性更高。
易于维护和升级
数字式控制器可通过软件 升级和维护，相比之下模 拟式控制器需要更复杂的 调试和维修过程。
CHAPTER 03
度和更高的控制精度。
模块化
03
为了满足不同应用需求，数字式控制器将采用模块化设计，便
于功能扩展和定制。
应用领域拓展
工业自动化
数字式控制器将在智能制造、工业机器人等领域发挥更大的作用 。
智能家居
数字式控制器将应用于智能家电、照明、安全监控等家庭智能化 领域。
新能源
随着可再生能源的发展，数字式控制器将在风能、太阳能等领域 发挥关键作用。
硬件组成
微处理器
数字式控制器的核心， 负责处理输入信号、执 行控制算法和输出控制
信号。
输入输出接口
用于连接被控设备和传 感器，实现信号的输入
和输出。
存储器
用于存储程序、数据和 参数。
电源
为数字式控制器提供稳 定的电源。
软件组成
控制算法
实现控制逻辑的核心程序，根据输入信号和预设的控制规则计算 输出控制信号。
可靠性高
数字式控制器具有自我诊断功能，能够及 时检测和修复故障，提高了系统的可靠性 。
局限性分析
成本较高
相对于模拟控制器，数字式控制器的制造成本较高，增加了整个系统 的成本。
对电源要求高
数字式控制器对电源的稳定性和纯净度要求较高，否则可能导致控制 精度下降或系统故障。
处理速度相对较慢
计算机控制技术PPT课件
.
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机械自动化学院
4）连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行 的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。计算机控制 系统不是连续控制的，而是离散控制的。
5）连续控制系统中，一般是一个控制器控制一个回路。 计算机控制系统中，一个控制器分时控制多个回路。
6）采用计算机控制系统，如分级计算机控制系统、集散 控制系统、计算机网络控制系统等，便于实现控制与管 理的一体化，是工业企业的自动化程度进一步提高。
对采集到的被控变量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决 定将要采取的控制行为。
实时控制输出： 根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
.
11
机械自动化学院
（2）在线方式和离线方式 ★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接，并受计算机
控制的方式。 ★ 离线方式或脱机方式：生产过程不和计算机相连，且不受计算机
键盘（功能键和数字键）
.
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机械自动化学院
软件部分：
系统软件 软件 应用软件
操作系统 语言加工系统
编编连辑译接程程、序序装配程序
诊断系统
调试程序 子程序库
控制程序
数据采集及处理程序
数据可靠性检查程序 A／D转换及采样程序 数字滤波程序
线性化处理程序
数据采集程序
巡回检测程序
.
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机械自动化学院
1.2 计算机控制系统的典型形式
1．操作指导控制系统
优点：结构简单，控制灵活和安全。
缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
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机械自动化学院
2．直接数字控制系统 （Direct Digital Control—DDC）
《控制技术》课件
控制对象
需要进行控制的物理系统或过程，如水 位、温度等。
执行机构
根据控制器输出的信号，执行控制操作 的机械、电气或液压设备。
控制系统的工作原理
系统建模
通过数学模型描述控制对象及其环境，以便进行控 制器设计和系统分析。
控制器设计
根据系统模型和控制目标，设计合适的控制器结构 和参数。
控制器参数调整
通过试验和优化方法，调整控制器参数以达到最佳 控制效果。
人工智能技术的发展将带来更智能的控制系统，实现更高级的自动化。
2 互联网和物联网的应用
互联网和物联网的发展将使控制系统更加连接和智能化，实现远程监控和控制。
3 系统趋向智能化、网络化、集成化
未来的控制系统将更加智能、网络化和集成化，提供更多功能和可扩展性。
结论
1 控制技术的重要性和发展前景
控制技术在现代社会中扮演着重要的角色，其发展前景广阔。
2 推进控制技术的发展的建议
加强技术研发、加大人才培养和加强合作是推进控制技术发展的关键。
3 展望未来，控制技术的发展方向
未来控制技术将向智能化、网络化、集成化等方向发展，助力社会的持续进步。
《控制技术》PPT课件
控制技术是指通过调节、控制和稳定系统的各种参数和条件，使系统能够按 照既定要求和目标进行正常运行和工作的一门技术。本课件将介绍控制技术 的概念、应用领域、分类以及系统组成和工作原理。
什么是控制技术
1 控制技术的概念
控制技术是通过调节系统参数和条件，使系统按照预定目标运行的技术。
数字控制和模拟控制
数字控制使用数字信号进行 控制，模拟控制使用模拟信 号进行控制。
静态控制和动态控制
静态控制是在系统稳定时进 行控制，动态控制是在系统 运行时不断调整参数实现控 制。
数控加工实训PPT课件
功
能
简
介
目前应用在机械制造行业（主要是模具行业）的数控机床大致上可分为如 下五种：
1、数控车床简介
数控车床是目前应用较为广泛的一种数控机床，它主要由床身、刀架进给 洗头、尾座、液压系统、润滑系统、排屑器等部分组成。主要用于旋转体 零件的车、钻、铰、镗孔和攻丝等加工。一般能自动完成内外圆柱面、圆 锥面、球面、圆柱螺纹、圆锥螺纹、槽及端面等工序的切削加工。数控车
教学重点：1.概述 2.数控机床的组成 3.数控机床的发展趋势 4.数控机床的分类
教学难点：数控的概念、数控机床的组成和分类 教学内容: 数控加工在现代机械加工中发挥着不可替代的作用。随着社会经济
的发展，数控加工的作用日益增大，越来越不可或缺,
教学建议: 教学中应尽量多向学生展示实际的数控设备，帮助学生加深理解， 最好通过观看工人操作数控机床帮助学生掌握不同数控机床 的加工特性 .
本章教学建议： 本章的主要内容实践性较强、因而在教学过程中应紧密结合生产实际进行讲解。在讲
解数控机床的手工编程方法时最好能结合实物进行编程和课堂在数控机床上验证。 完成一个课题,应当培养学生能分析加工的工艺过程，使学生有能力编制中等复杂程
度的加工零件。在零件的编程计算中建议使用计算机进行计算。
一．数控机床编程种类及程序结构
对比：字地址程序段格式程序：
N002 G01 X100 Y100 N003 X200 Y150
Z0 F1000 S1500 T1 M03 LF
分隔符固定顺序格式程序：
HT002 HT01 HT100 HT100 HT0 HT1000 HT1500 HT1 HT03 LF HT003 HT HT200 HT150 HT HT HT HT HT LF
数字控制系统的设计与实现教学课件
03
数字控制系统实现技术
嵌入式系统实现技术
嵌入式系统定义
嵌入式系统开发流程
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或帮助操作机 器设备。
包括需求分析、硬件设计、软件设计 、系统集成和测试等阶段。
嵌入式系统特点
嵌入式系统具有实时性、可靠性和低 功耗等特点，广泛应用于工业控制、 智能家居、医疗设备等领域。
云计算实现技术
01
云计算定义
云计算是一种基于互联网的计算方式，通过虚拟化技术将计算资源（如
服务器、存储设备和应用程序）以服务的形式提计算具有弹性可扩展、高可用性、安全可靠和按需付费等特点，能够
降低企业的IT成本和复杂性。
03
云计算应用场景
云计算广泛应用于企业信息化、大数据处理、物联网等领域，为企业提
供灵活、高效和可靠的计算服务。
04
数字控制系统应用案例
工业自动化控制应用案例
总结词
工业自动化控制是数字控制系统的重要应用领域，通过数字 控制技术实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和 产品质量。
详细描述
工业自动化控制应用案例包括自动化生产线控制、智能制造 系统、工业物联网等。这些应用通过数字控制技术实现对生 产设备的精确控制和实时监测，提高生产效率、减少人工干 预和误差，为企业创造更大的经济效益。
和灵活性。
THANK YOU
感谢聆听
5G通信技术在数字控制系统中的应用
5G通信技术将促进数字控制系 统在智能交通、智能电网、智 能城市等领域的应用，提升系 统的可靠性和安全性。
5G通信技术为数字控制系统提 供了高带宽、低延迟和大规模 连接的能力，支持远程控制和 实时数据传输。
5G通信技术将为数字控制系统 带来更多的可能性，如物联网 设备的集成和控制，实现更广 泛的智能化。
《数控机床的应用》课件
数控机床的分类
按加工方式分类
数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床等。
按控制轴数分类
三轴数控机床、四轴数控机床、五轴数控机床等 。
按控制方式分类
开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环 控制数控机床等。
数控机床的发展历程
01
02
03
04
05
数控机床的起源可以追 溯到20世纪40年代，当 时计算机技术尚未成熟 ，采用的是机械式或液 动式数控系统。
模具精加工
数控机床能够实现高精度、高质量 的模具精加工。
模具修复与维护
数控机床可用于模具修复和维护， 提高模具使用寿命。
电子设备制造业
电子元件加工
数控机床能够高效、高精度地加工电子元件，满足电子设备小型 化、精密化的需求。
自动化生产线
数控机床在电子设备自动化生产线上发挥着关键作用，提高生产效 率，降低成本。
航空制造业
飞机结构件加工
数控机床能够加工出飞机 所需的高精度、高质量的 结构件。
航空发动机制造
数控机床在航空发动机的 制造中，能够实现复杂零 件的高效、高精度加工。
飞机零部件装配
数控机床在飞机零部件的 装配过程中，能够实现高 精度、高效率的装配作业 。
模具制造业
模具快速原型制造
数控状态
在加工过程中，时刻观察数控机床的 工作状态，如发现异常声音、气味或 振动，应立即停机检查。
保持操作区域整洁
保持操作区域整洁，避免杂物、油污 等影响设备正常运行。
操作后的维护保养
01
02
03
04
清理设备
对数控机床的表面进行清洁， 清理掉油污、灰尘和切屑等杂
物。
检查设备状态
计算机控制技术课件
计算机控制系统的离散化、模拟化设计 （第4、5章） 最小拍控制、频域设计方法、数字PID控制、Smith纯 滞后补偿、Dalin算法、串级控制、解耦控制等。
计算机控制系统设计与实现（第12章） 介绍计算机控制系统的一般设计方法与设计实例。
15
第一章 概述（Introduction）
Chapter 1 Introduction
计算机控制
Qi
H
Qo
A
About our course
计算机控制
About our course
计算机控制
About our course
RE
U
Y
D
G
计算机控制
About our course
RE
U
Y
D
G
计算机控制
控制器的设计 控制系统的实现
About our course
RE
U
2.冯培缔，计算机控制技术，杭州，浙江大学出版， 2002.10
3. Gene F. Franklin等, Digital Control of Dynamic Systems, 3rd Ed.（动态系统的数字控制），北京，清华大学出版社， 2008.2
主要内容：
计算机控制系统的分析 （第3章） 离散系统的稳定性分析、动态响应过程分析、稳态相 应分析。
计算机控制技术
Computer Control Technology
无忧P无P忧T整PP理T发整布理发布
About our course
电气工程专业的主要课程 计算机控制技术
About our course
电气工程专业的主要课程
电气工程专业核心课 程
电路理论 电机学 输电线路基础 单片机原理与应用/嵌入式系统 发电厂电气部分 自动控制原理 计算机控制技术 电气安全技术 电气控制与PLC技术 电力系统自动装置 交流调速系统 电力系统继电保护
计算机控制系统设计与实现（第12章） 介绍计算机控制系统的一般设计方法与设计实例。
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第一章 概述（Introduction）
Chapter 1 Introduction
计算机控制
Qi
H
Qo
A
About our course
计算机控制
About our course
计算机控制
About our course
RE
U
Y
D
G
计算机控制
About our course
RE
U
Y
D
G
计算机控制
控制器的设计 控制系统的实现
About our course
RE
U
2.冯培缔，计算机控制技术，杭州，浙江大学出版， 2002.10
3. Gene F. Franklin等, Digital Control of Dynamic Systems, 3rd Ed.（动态系统的数字控制），北京，清华大学出版社， 2008.2
主要内容：
计算机控制系统的分析 （第3章） 离散系统的稳定性分析、动态响应过程分析、稳态相 应分析。
计算机控制技术
Computer Control Technology
无忧P无P忧T整PP理T发整布理发布
About our course
电气工程专业的主要课程 计算机控制技术
About our course
电气工程专业的主要课程
电气工程专业核心课 程
电路理论 电机学 输电线路基础 单片机原理与应用/嵌入式系统 发电厂电气部分 自动控制原理 计算机控制技术 电气安全技术 电气控制与PLC技术 电力系统自动装置 交流调速系统 电力系统继电保护
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求得这些中间值的数值计 算方法称为插值或插补。
插补计算的宗旨是通过给
定的基点坐标，以一定的 速度连续定出一系列中间 点，而这些中间点的坐标
x 值是以一定的精度逼近给
定的线段。
《数字控制技术》
10
3. 脉冲分配
根据插补运算过程中给定的各中间点，对x、y 方向分配脉冲信号，以控制步进电机的旋转方向、 速度及转动的角度，步进电机带动刀具，从而加 工出所需要的轮廓。
对应于每个脉冲移动的相对位置称为步长或脉
冲当量，用 Δ表x,Δ示y，并且
。ΔxΔy
《数字控制技术》
11
如图，设起点坐标 y
为（x0，y0），终点 坐标为（xe，ye）， 则在x，y方向移动的 总步数Nx，Ny为：
(Xe, ye)
N x(e xx0)/Δ x O
y (X0, 0)
X
Ny(yey0)/Δy
数字控制技术
数控技术和数控机床是实现柔性制造（Flexible Manufacturing，FM）和计算机集成制造（Computer Integrated Manufacturing，CIM）的最重要的基础技术 之一。
3.1 数字控制基础 3.2 逐点比较法插补原理 3.3 多轴步进驱动控制技术 3.4 多轴伺服驱动控制技术
3轴以下步 进、液压电
机
直流伺服 电机
友好的 人机界面
交流伺服电 机
多过程、多任 务调度、模板 化和复合化、 数字智能化
直线驱动
《数字控制技术》
3
所谓数字控制，就是计算机根据输入的指令和数
据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺 序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地 完成工作的自动控制。
增量式编码器
将位移转换成周期性电信号，再把这个电信号转 换成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。
该产品广泛应用于自动控制、自动测量、遥控、 计算机技术以及在数控机床作角度和横纵坐标的测 量等
《数字控制技术》
19
绝对式编码器
把机械位移量用二进制码或格雷码作为绝对位 置而进行输出的方式
《数字控制技术》
15
3.1.4 数字控制系统
1.开环数字控制 2.闭环数字控制
《数字控制技术》
16
1. 开环数字控制
这种控制结构没有反馈检测元件，工作台由步进
电机驱动。步进电机接收步进电机驱动电路发来的指 令脉冲作相应的旋转，把刀具移动到与指令脉冲相当 的位置，至于刀具是否到达了指令脉冲规定的位置， 那是不受任何检查的，因此这种控制的可靠性和精度 基本上由步进电机和传动装置来决定。
数字控制装置一般由输入装置、输出装置、
控制器和插补器四部分组成，这些功能都由计算 机来完成。
《数字控制技术》
5
《数字控制技术》
6
3.1.2 数字控制原理
1. 曲线分割
将所需加工的轮廓曲线，按照一定的原则进行 分割，将各点坐标输入计算机。如图所示。
y b
c d
a
x
《数字控制技术》
7
2. 插补计算
数字控制主要应用于机床控制,采用数字程序控制 系统的机床叫做数控机床。
《数字控制技术》
4
数字控制系统由数控装置、驱动装置、可编程控
制器和检测装置等四大部分组成。其中,数控装置能接 收零件图样加工要求的信息，进行插补运算，实时地 向各坐标轴发出速度控制指令。驱动装置能快速响应 数控装置发出的指令，驱动机床各坐标轴运动。
13
2.直线控制（单轴切削）
直线切削控制除控制点到点的准确定位外，还 要控制两点之间的移动速度和路线。运动路线只
是相对某一直角坐标轴作平行运动，且在运动的
过程中以一定的进给速度进行切削加工。如数控 车床、数控铣床等。
《数字控制技术》
14
3. 轮廓控制（多轴切削）
轮廓切削控制能对两个及两个以上的运动坐标 的位移和速度同时进行控制。控制刀具沿工件轮 廓曲线不断地运动。这种方式是借助于插补器进 行的，插补器根据加工的工件轮廓向每一个坐标 轴分配速度指令，以获得给定坐标点之间的中间 点。如数控车床、数控铣床等。
的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。
所谓二次曲线插补是指在给定的两个基点之间 用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线
是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次曲线有圆 弧、抛物线和双曲线等。
《数字控制技术》
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y c
b
当给定a、b、c、d各点 坐标x和y值之后，如何确 定各坐标值之间的中间值?
d
《数字控制技术》
1
3.1 数字控制基础
3.1.1 数控技术发展概况 3.1.2 数字控制原理 3.1.3 数字控制方式 3.1.4 数字控制系统 3.1.5 数控系统的分类
《数字控制技术》
2
3.1.1 数控技术发展概况
特征阶段 年代
典型应用
工艺方法 数控功能
驱动特点
研究开发
1952～ 数控车床、铣床钻、
根据给定的各曲线段的起点、终点坐标，以一 定的规律定出一系列中间点，要求这些中间点所 连接的曲线必须以一定的精度逼近给定的线段。 确定各坐标值之间的中间值的数值计算方法称为 插值或插补。
常用的插补形式有直线插补和二次曲线（圆弧、 抛物线、双曲线等）插补两种。
《数字控制技术》
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所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用一条 近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来
插补运算就是如何分配x和y方向上的脉冲数，使实 际的中间点的轨迹尽可能地逼近理想轨迹。
《数字控制技术》
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3.1.3 数字控制方式
1.点位控制（定位）
点位控制只要求控制机床的移动部件从一个点 准确移动到另一个点。对中间运动轨迹不作要求， 且在移动过程中也不作任何加工。如数控钻床、 数控冲床等。
《数字控制技术》
《数字控制技术》
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2. 闭环数字控制
这种结构的执行机构多采用直流电机（小惯量伺 服电机和宽调速力矩电机）作为驱动元件，反馈测 量元件采用光电编码器（码盘）、光栅、感应同步 器等，该控制方式主要用于大型精密加工机床，但 其结构复杂，难于调整和维护，一些常规的数控系 统很少采用。
《数字控制技术》
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l969
铣床
简单工艺
推广应用
l970～ 加工中心、电加工、 多种工艺
l985
锻压
方法
系统化
高性能 集成化
l982ห้องสมุดไป่ตู้
柔性制造单元 (FMU) 、柔性制造
系统(FMS)
复合设计 加工
l990至 今
计算机集成制造系 统(CIMS)、 无人化工厂
复合设计 加工
NC控制
CNC控制、刀 具自动交换、 五轴联动、较 好的人机界面
插补计算的宗旨是通过给
定的基点坐标，以一定的 速度连续定出一系列中间 点，而这些中间点的坐标
x 值是以一定的精度逼近给
定的线段。
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3. 脉冲分配
根据插补运算过程中给定的各中间点，对x、y 方向分配脉冲信号，以控制步进电机的旋转方向、 速度及转动的角度，步进电机带动刀具，从而加 工出所需要的轮廓。
对应于每个脉冲移动的相对位置称为步长或脉
冲当量，用 Δ表x,Δ示y，并且
。ΔxΔy
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如图，设起点坐标 y
为（x0，y0），终点 坐标为（xe，ye）， 则在x，y方向移动的 总步数Nx，Ny为：
(Xe, ye)
N x(e xx0)/Δ x O
y (X0, 0)
X
Ny(yey0)/Δy
数字控制技术
数控技术和数控机床是实现柔性制造（Flexible Manufacturing，FM）和计算机集成制造（Computer Integrated Manufacturing，CIM）的最重要的基础技术 之一。
3.1 数字控制基础 3.2 逐点比较法插补原理 3.3 多轴步进驱动控制技术 3.4 多轴伺服驱动控制技术
3轴以下步 进、液压电
机
直流伺服 电机
友好的 人机界面
交流伺服电 机
多过程、多任 务调度、模板 化和复合化、 数字智能化
直线驱动
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所谓数字控制，就是计算机根据输入的指令和数
据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺 序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地 完成工作的自动控制。
增量式编码器
将位移转换成周期性电信号，再把这个电信号转 换成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。
该产品广泛应用于自动控制、自动测量、遥控、 计算机技术以及在数控机床作角度和横纵坐标的测 量等
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绝对式编码器
把机械位移量用二进制码或格雷码作为绝对位 置而进行输出的方式
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3.1.4 数字控制系统
1.开环数字控制 2.闭环数字控制
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1. 开环数字控制
这种控制结构没有反馈检测元件，工作台由步进
电机驱动。步进电机接收步进电机驱动电路发来的指 令脉冲作相应的旋转，把刀具移动到与指令脉冲相当 的位置，至于刀具是否到达了指令脉冲规定的位置， 那是不受任何检查的，因此这种控制的可靠性和精度 基本上由步进电机和传动装置来决定。
数字控制装置一般由输入装置、输出装置、
控制器和插补器四部分组成，这些功能都由计算 机来完成。
《数字控制技术》
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3.1.2 数字控制原理
1. 曲线分割
将所需加工的轮廓曲线，按照一定的原则进行 分割，将各点坐标输入计算机。如图所示。
y b
c d
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2. 插补计算
数字控制主要应用于机床控制,采用数字程序控制 系统的机床叫做数控机床。
《数字控制技术》
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数字控制系统由数控装置、驱动装置、可编程控
制器和检测装置等四大部分组成。其中,数控装置能接 收零件图样加工要求的信息，进行插补运算，实时地 向各坐标轴发出速度控制指令。驱动装置能快速响应 数控装置发出的指令，驱动机床各坐标轴运动。
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2.直线控制（单轴切削）
直线切削控制除控制点到点的准确定位外，还 要控制两点之间的移动速度和路线。运动路线只
是相对某一直角坐标轴作平行运动，且在运动的
过程中以一定的进给速度进行切削加工。如数控 车床、数控铣床等。
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3. 轮廓控制（多轴切削）
轮廓切削控制能对两个及两个以上的运动坐标 的位移和速度同时进行控制。控制刀具沿工件轮 廓曲线不断地运动。这种方式是借助于插补器进 行的，插补器根据加工的工件轮廓向每一个坐标 轴分配速度指令，以获得给定坐标点之间的中间 点。如数控车床、数控铣床等。
的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。
所谓二次曲线插补是指在给定的两个基点之间 用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线
是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次曲线有圆 弧、抛物线和双曲线等。
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y c
b
当给定a、b、c、d各点 坐标x和y值之后，如何确 定各坐标值之间的中间值?
d
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3.1 数字控制基础
3.1.1 数控技术发展概况 3.1.2 数字控制原理 3.1.3 数字控制方式 3.1.4 数字控制系统 3.1.5 数控系统的分类
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3.1.1 数控技术发展概况
特征阶段 年代
典型应用
工艺方法 数控功能
驱动特点
研究开发
1952～ 数控车床、铣床钻、
根据给定的各曲线段的起点、终点坐标，以一 定的规律定出一系列中间点，要求这些中间点所 连接的曲线必须以一定的精度逼近给定的线段。 确定各坐标值之间的中间值的数值计算方法称为 插值或插补。
常用的插补形式有直线插补和二次曲线（圆弧、 抛物线、双曲线等）插补两种。
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所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用一条 近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来
插补运算就是如何分配x和y方向上的脉冲数，使实 际的中间点的轨迹尽可能地逼近理想轨迹。
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3.1.3 数字控制方式
1.点位控制（定位）
点位控制只要求控制机床的移动部件从一个点 准确移动到另一个点。对中间运动轨迹不作要求， 且在移动过程中也不作任何加工。如数控钻床、 数控冲床等。
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2. 闭环数字控制
这种结构的执行机构多采用直流电机（小惯量伺 服电机和宽调速力矩电机）作为驱动元件，反馈测 量元件采用光电编码器（码盘）、光栅、感应同步 器等，该控制方式主要用于大型精密加工机床，但 其结构复杂，难于调整和维护，一些常规的数控系 统很少采用。
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l969
铣床
简单工艺
推广应用
l970～ 加工中心、电加工、 多种工艺
l985
锻压
方法
系统化
高性能 集成化
l982ห้องสมุดไป่ตู้
柔性制造单元 (FMU) 、柔性制造
系统(FMS)
复合设计 加工
l990至 今
计算机集成制造系 统(CIMS)、 无人化工厂
复合设计 加工
NC控制
CNC控制、刀 具自动交换、 五轴联动、较 好的人机界面