2002年南京工业大学闭环伺服系统稳态性能深度探讨

闭环伺服系统的稳态性能分析是一篇针对数控机床中伺服系统的关键研究论文，发表于2002年7月的《南京工业大学学报》。该研究着重讨论了伺服数控系统的核心组成部分——伺服系统，特别是在数控装置与机床之间的连接作用及其在提高加工精度中的关键地位。 论文首先阐述了伺服系统在数控机床中的重要性，它是数控系统不可或缺的组件，决定了机床的速度和精度。通过控制论的观点，高精度的伺服系统对于消除滚珠丝杠副的摩擦阻力、保证高速和无爬行的运动特性以及减少预紧带来的无间隙运动和高传动刚度至关重要。此外，伺服系统的稳态性能直接影响着数控机床的动态性能，特别是位置精度。 为了深入理解伺服系统的数学模型，作者采用了控制系统的分析方法，将位置伺服系统简化为典型二阶系统来进行研究。论文通过建立伺服系统各个环节的传递函数，如电机转角与工作台位移之间的关系，推导出了整个系统的传递函数。具体分析了系统中诸如转动惯量、扭转刚度、工作台质量和导轨阻尼等因素如何影响系统的响应速度和稳定性。 图1展示了伺服控制系统的基本结构，包括电机、丝杠、转动惯量、刚度元件以及工作台，展示了输入（电机转角）与输出（工作台位移）之间的物理连接。接收的电机转动力矩通过一系列机械转换传递到工作台，其中各种参数的精确建模和分析是确保伺服系统稳定性能的关键。 论文的实证部分包含了实验结果和实物样机的设计，这些成果为提升伺服数控加工系统的控制精度提供了重要的理论依据。通过稳态性能的分析，研究人员能够优化控制器的设计，以达到理想的加工性能，这对于精密制造和自动化生产具有实际应用价值。 这篇论文通过理论分析和实验验证，深入探讨了闭环伺服系统的稳态性能，为改进数控机床的控制精度和性能优化提供了扎实的科学基础，对伺服系统的设计和控制技术的发展具有重要意义。