数字比较式伺服系统

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1．数字比较系统的构成
一个数字比较系统最多可由6个主要环节组成(见图5-38)：
' z" {, ^9 M/ `- p" [2 W(1) 由数控装置提供的指令信号。它可以是数码信号，也可以是脉冲数字信号。
(2) 由测量元件提供的机床工作台位置信号 。它可以是数码信号 ，也可以是数字脉冲信号。
(3) 完成指令信号与测量反馈信号比较的比较器。
(4) 数字脉冲信号与数码的相互转换部件。它依据比较器的功能以及指令信号和反馈信号的性质而决定取舍。
(5) 驱动执行元件。它根据比较器的输出带动机床工作台移动。
8 w8 @# i: g% e4 V$ |在数字比较系统中，常用的位置测量反馈元件有光栅和编码盘。前者提供的是数字脉冲序列，后者是数码信号。虽然在此类系统中也可以采用能产生模拟反馈信号的测量元件，如旋转变压器、感应同步器等，但要通过模数(A/D)转换，将模拟量变为数字量以后才能提供给系统，这样会增加系统的复杂程度，故在典型的数字比较系统中很少采用。

图5-38   数字比较系统的组成
# ~4 p8 X1 l9 H( a+ ?常用的数字比较器大致有三类：数码比较器、数字脉冲比较器、数码与数字脉冲比较器。
, d: b# k6 P) G8 U+ Z由于指令和反馈信号不一定能适合比较的需要，因此，在指令和比较器之间以及反馈和比较器之间有时须增加“数字脉冲—数码转换”的线路。
0 N" J; o5 _- w9 p比较器的输出反映了指令信号和反馈信号的差值，以及差值的方向。将这一输出信号放大后，控制执行元件。执行元件可以是伺服电机、液压伺服马达等。
7 O6 h9 ]$ ]! z" f5 A! @一个具体的数字比较系统，根据指令信号和测量反馈信号的形式，以及选择的比较器的形式，可以是一个包括上述6个部分的系统，也可以仅由其中的某几部分组成。
) Q, ?& c2 ~) ?% K" E  k2．数字比较系统的主要功能部件
" R; F* z/ a4 K* W1 V: W1) 数字脉冲—数码转换器
(1) 数字脉冲转换为数码。对于数字脉冲转化为数码，其简单的实现就是一个可逆计数器，它将输入的脉冲进行计数，以数码值输出。根据对数码形式的要求不同，可逆计数器可以是二进制的、二—十进制的或其他类型的计数器，图5-39是由两个二—十进制计数器组成的数字脉冲—数码转换器。
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图5-39 数字脉冲转化为数码的线路
" N1 n. E- @( e(2) 数码转换为数字脉冲。对于数码转化为数字脉冲，常用的有两种方法。第一种方法是采用减法计数器组成的线路，如图5-40所示，先将要转换的数码置入减法计数器，当时钟脉冲CP到来之后，一方面使减法计数器作减法计数，另一方面进入与门。若减法计数器的内容不为“0”，该CP脉冲通过与门输出，若减法计数器的内容变为“0”，则与门被关闭，CP脉冲不能通过。计数器从开始计数到减为“0”。刚好与置入计数器中数码等值的数字脉冲从与门输出，从而实现了数码—数字脉冲的转换。第二种方法是用一个脉冲乘法器，在讨论插补原理时曾介绍过，数字脉冲乘法器实质上就是将输入的二进制数码转化为等值的脉冲个数输出。其示意图如图5-41所示。

图5-40 数码转化为数字脉冲的线路之一
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: ~6 r% J; r0 N6 c3 w/ |& Y图5-41 数码转化为数字脉冲线路之二
8 G) ]8 S# @- H6 v; z2) 比较器
9 V) f: S. m; `+ h! @6 R" b: e在数字比较系统中，使用的比较器有多种结构，根据其功能可分为两类：一是数码比较器；二是数字脉冲比较器。在数码比较器中，比较的是两个数码信号，而输出可以是定性的，即只指出参加比较的数谁大谁小，也可以是定量的，指出参加比较的数谁大,大多少。在数字脉冲比较器中，常用的方法是带有可逆回路的可逆计数器。【MechNet】
; O  a, p, x6 N6 `文章关键词： 伺服系统