数字重复控制伺服系统在数控加工中的应用

　　图4给出了数控伺服加工系统的原理图，由于要求刀具能快速跟踪工件上的每一点，采用了直线电机。 在此系统中，直线电机、A/D 转化器\ DSP、控制器、D/A转化器以及放大器构成闭环系统，工业控制计算机提供DSP 控制器的周期性跟踪信号，通过接口电路将控制信号输入重复控制伺服系统，驱动数控车床对工件进行加工。

图4 数控伺服加工系统

　　图5给出了工件旋转加工过程中的示意图，工件加工表面轮廓通过极坐标r和θ来描述，工件旋转的角速度为w，首先工业控制计算机对工件表面数据进行处理得到整个圆周上角度间隔的增量值或绝对值，然后将处理后的数据送给DSP控制器，通过闭环系统将DSP控制器计算出的控制量输出给直线电机，在加工过程中，系统采样周期时间必须满足以下两个条件：1、采样时间必须发生在沿主轴旋转圆周的固定采样点角度等分间隔上；2、主轴旋转轨迹在角度域内是周期性的，主轴旋转的周期必须是主轴转速的整数倍。

图5 数控加工示意图

3 数控伺服系统实验及其仿真

　　给定数控伺服加工系统周期性参考正弦输入信号为：

　　利用计算机进行模拟仿真 其控制输出信号和跟踪误差分别如图6和7所示。

图6 数控伺服系统输出

图7 数控伺服系统跟踪误差

　　从上述图形可以看出，当工件沿主轴旋转角度变化时，给系统输入正弦参考信号，其控制输出信号几乎可以误差地跟踪输入信号，跟踪误差变化量在2%误差范围内，其速度 精度得到了很大的提高。

4 结论

　　本文介绍了基于重复控制伺服系统在数控加工中的应用，建立了伺服系统加工模型，该模型控制系统对于给定输入周期性参考信号，能够实现无误差地跟踪。 实验结果表明这种控制伺服系统能够很好地数控加工的速度和精度，是一种在实际应用中可行的数控加工方案。