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1.2.2 按控制方式分类
伺服传动系统按控制方式可分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统。
开环伺服系统驱动元件通常为步进电动机或电液脉冲马达等,没有反馈测量元件。给定脉冲指令经驱动电路放大后,送给步进电动机或电液脉冲马达,使其转动一个步距角,经过传动机构后最终转换成负载的移动。开环伺服系统的定位精度完全依赖于步进电动机或电液脉冲马达的步距精度,以及齿轮、丝杠螺母副等传动机构的精度,由于没有检测反馈和校正误差的措施,对于诸如精密数控机床或精密测量雷达等精度要求较高的场合不适用。但这种控制系统架构简单、调试方便、成本低,因此在定位精度要求不高的场合仍广泛使用。
闭环伺服系统的输出量同时受输入指令的控制及反馈信号的控制和修正。一般闭环系统利用输出量与输入量之间的差值进行控制,又称负反馈控制。闭环伺服系统的定位精度理论上取决于测量元件的精度,但这并不意味着可以随意降低对传动精度的要求。事实上,传动副间隙等非线性因素、控制环节的参数不合适、传动刚度过低等往往会造成系统性能下降,甚至引起系统或振荡不稳定。
此外,在实际工程应用场合,由于安装困难等原因,反馈信号检测的可能并不是被控负载的实际位置,而是通过装在传动环节中的角位移测量元件来间接测量被控负载的位姿。以雷达方位随动控制为例,理论上希望控制的是天线阵面的方位角,但通常工程应用时,实际测量的是转台与大地坐标系之间的相对转角,而转台和天线阵面之间在方位上的角度变化则通过结构刚度保证在一定精度范围内。显然,这种半闭环伺服系统的定位精度介于闭环伺服系统和开环伺服系统之间,但因其工程化好,通常比闭环伺服系统的应用更为普遍。