提高伺服系统定位精度的方法

分析了伺服系统定位误差形成的原因，提出了伺服系统采用分段线性减速并以开环方式精确定位的方法，给出了相应的程序流程图，对提高数控机床伺服系统的定位精度具有实用参考价值。

数控机床的定位精度直接影响到机床的加工精度。传统上以步进电动机作驱动机构的机床，由于步进电动机的固有特性，使得机床的重复定位精度可以达到一个脉冲当量。但是，步进电动机的脉冲当量不可能很小，因而定位精度不高。伺服系统的脉冲当量可以比步进电动机系统小得多，但是，伺服系统的定位精度很难达到一个脉冲当量。由于CPU性能已有极大提高，故采用软件可以有效地提高定位精度。我们分析了常规控制算法导致伺服系统定位精度误差较大的原因，提出了分段线性减速并以开环方式精确定位的方法，实践中取得了很好的效果。

一、伺服系统定位误差形成原因与克服办法

通常情况下，伺服系统控制过程为：升速、恒速、减速和低速趋近定位点，整个过程都是位置闭环控制。减速和低速趋近定位点这两个过程，对伺服系统的定位精度有很重要的影响。

减速控制具体实现方法很多，常用的有指数规律加减速算法、直线规律加减速算法。指数规律加减速算法有较强的跟踪能力，但当速度较大时平稳性较差，一般适用在跟踪响应要求较高的切削加工中。直线规律加减速算法平稳性较好，适用在速度变化范围较大的快速定位方式中。

选择减速规律时，不仅要考虑平稳性，更重要的是考虑到停止时的定位精度。从理论上讲，只要减速点选得正确，指数规律和线性规律的减速都可以精确定位，但难点是减速点的确定。通常减速点的确定方法有：

（1）如果在起动和停止时采用相同的加减速规律，则可以根据升速过程的有关参数和对称性来确定减速点。

（2）根据进给速度、减速时间和减速的加速度等有关参数来计算减速点，在当今高速CPU 十分普及的条件下，这对于CNC的伺服系统来说很容易实现，且比方法（1）灵活。

伺服控制时，由软件在每个采样周期判断：若剩余总进给量大于减速点所对应的剩余进给量，则该瞬时进给速度不变（等于给定值），否则，按一定规律减速。

理论上讲，剩余总进给量正好等于减速点所对应的剩余进给量时减速，并按预期的减速规律减速运行到定位点停止。但实际上，伺服系统正常运转时每个采样周期反馈的脉冲数是几个、十几个、几十个甚至更多，因而实际减速点并不与理论减速点重合。如图1所示，其最大误差等于减速前一个采样周期的脉冲数。若实际减速点提前，则按预期规律减速的速度降到很低时还未到达定位点，可能需要很长时间才能到达定位点。若实际减速点滞后于理论减速点，则到达定位点时速度还较高，影响定位精度和平稳性。为此，我们提出了分段线性减速方法。在低速趋近定位点的过程中，设速度为V0（mm/s），伺服系统的脉冲当量为δ（μm），采样周期为τ（ms），则每个采样周期应反馈的脉冲数为：N0=V0τ/δ。由于实际反馈的脉冲数是个整数，可能有一个脉冲的误差，即此时速度检测误差最大值为l/N0=δ/(V0τ)。采样周期越小、速度越低，则速度检测误差越大。为了满足定位精度是一个脉冲的要求，应使V0很小，使得N0≤1，此时速度检测误差达到100％甚至更高。如果此时仍然实行位置闭

环控制，必然造成极大的速度波动，严重影响伺服机构的精确定位。所以，我们认为此时应采取位置开环控制，以避免速度波动。

二、分段线性减速精度定位

1、方法与步骤

分段线性减速的特点是减速点不需要精确确定。首先讨论最不利情况，即由伺服系统的最高速度开始减速过程，具体的减速步骤是：

（1）初始速度VG经AB段以加速度a2降速到V2，在BC段以V2匀速运行T2个采样周期，用BC这个时间段来补偿减速点A的误差。A点最大误差是VG对应的一个采样周期的脉冲数NG=VGτ/δ，速度为V2时一个采样周期的脉冲数为N2=V2τ/δ，则只要保证T2≥NG/N2=VG/V2,就可以使BC时间段补偿减速点A点的误差。

（2）速度V2经CD段以加速度a1降速到V1，在DE段以V1匀速运行T1个采样周期，用DE这个时间段来补偿减速点C的误差。类似地，应保证T1≥V2/V1。由于速度V1较低，假设取V1=5mm/s，脉冲当量δ=1μm，采样周期τ=1ms，则单位采样周期应反馈的脉冲数为N1=5，速度检测误差最大可达20％。所以，从这段过程开始就可以采用开环控制，以避免由于速度检测误差而引起速度波动。值得注意的是，开环控制算法应包括伺服机构的死区补偿和零漂补偿模块。

（3）速度V1经EF段以加速度a0降速到V0，在FG段以V0匀速运行T0个采样周期，直到到达定位点，这个过程采用位置开环控制。

通常情况下开始减速时伺服系统的速度（假设为VG1）小于最高速度，这时相当于减速起始点A向下移动到A1点，如图2虚线所示。如果初始速度小于V2，如图2中的VG2所示，相当于减速起始点移到了CD段，少了一段减速过程。

程序框图如图3所示，图中R为总剩余进给量（脉冲数），RA、RB、RC、RD、RE、RF分别对应图2减速曲线A、B、C、D、E、F点所对应的剩余进给量（脉冲数），可以由V、a、T、τ等参数算出。例如：

2、几组参数的确定原则

（1）V0、V1和V2在常规的减速过程中，减速点的位置误差全靠最后低速趋近阶段来补偿，这样，V0就很不好选取。如果V0选得过小，应保证T0≥（VG/V0），则需要很长时间才能到达定位点；如果V0选得较大，直接影响定位精度。分段线性减速方法与常规的减速方法相比，增加了BC、DE两个时间段，减速点的位置误差可以在较高速度得到绝大部分的补偿。因此，V0可以选得很小。通常可取伺服系统的最低速度，这样可以提高伺服系统的定位精度。V1、V2可分别取伺服系统最高速度的1%和10%。

（2）a0、a1和a2加速度越大，减速过程越短，但引起的冲击和误差也越大。因此，在高速阶段加速度可取大些，以保证减速过程的快速性；低速阶段应取较小的加速度，以保证定位精度。通常a0的值在数值上可取为与V0相等。

（3）T0、T1和T2由前面分析可知，为了补偿减速点的位置误差，应取T0=KV1/V0，T1=KV2/V1，T2=KVG/V2,式中K为可靠性系数，用来补偿算法的计算误差及其它一些不确定因素的影响，常取K=1.1～1.3。

该方法与伺服系统本身特性无关，可作为任何伺服系统在任意速度下减速控制方法。在

我们为上海机床厂研制的YKA7232蜗杆砂轮磨齿机数控系统中，采用了分段线性减速开环趋近定位点的控制方法。实测各轴定位精度和重复定位精度都控制在一个脉冲当量内，性能稳定，获得了很好的效果。

交流伺服系统根据其处理信号的方式不同，可以分为模拟式伺服、数字模拟混合式伺服和全数字式伺服；如果按照使用的伺服电动机的种类不同，又可分为两种：一种是用永磁同步伺服电动机构成的伺服系统，包括方波永磁同步电动机（无刷直流机）伺服系统和正弦波永磁同步电动机伺服系统；另一种是用鼠笼型异步电动机构成的伺服系统。二者的不同之处在于永磁同步电动机伺服系统中需要采用磁极位置传感器而感应电动机伺服系统中含有滑差频率计算部分。若采用微处理器软件实现伺服控制，可以使永磁同步伺服电动机和鼠笼型异步伺服电动机使用同一套伺服放大器。

提高伺服系统定位精度的方法

分析了伺服系统定位误差形成的原因，提出了伺服系统采用分段线性减速并以开环方式精确定位的方法，给出了相应的程序流程图，对提高数控机床伺服系统的定位精度具有实用参考价值。 数控机床的定位精度直接影响到机床的加工精度。传统上以步进电动机作驱动机构的机床，由于步进电动机的固有特性，使得机床的重复定位精度可以达到一个脉冲当量。但是，步进电动机的脉冲当量不可能很小，因而定位精度不高。伺服系统的脉冲当量可以比步进电动机系统小得多，但是，伺服系统的定位精度很难达到一个脉冲当量。由于CPU性能已有极大提高，故采用软件可以有效地提高定位精度。我们分析了常规控制算法导致伺服系统定位精度误差较大的原因，提出了分段线性减速并以开环方式精确定位的方法，实践中取得了很好的效果。 一、伺服系统定位误差形成原因与克服办法 通常情况下，伺服系统控制过程为：升速、恒速、减速和低速趋近定位点，整个过程都是位置闭环控制。减速和低速趋近定位点这两个过程，对伺服系统的定位精度有很重要的影响。 减速控制具体实现方法很多，常用的有指数规律加减速算法、直线规律加减速算法。指数规律加减速算法有较强的跟踪能力，但当速度较大时平稳性较差，一般适用在跟踪响应要求较高的切削加工中。直线规律加减速算法平稳性较好，适用在速度变化范围较大的快速定位方式中。 选择减速规律时，不仅要考虑平稳性，更重要的是考虑到停止时的定位精度。从理论上讲，只要减速点选得正确，指数规律和线性规律的减速都可以精确定位，但难点是减速点的确定。通常减速点的确定方法有： （1）如果在起动和停止时采用相同的加减速规律，则可以根据升速过程的有关参数和对称性来确定减速点。 （2）根据进给速度、减速时间和减速的加速度等有关参数来计算减速点，在当今高速CPU 十分普及的条件下，这对于CNC的伺服系统来说很容易实现，且比方法（1）灵活。 伺服控制时，由软件在每个采样周期判断：若剩余总进给量大于减速点所对应的剩余进给量，则该瞬时进给速度不变（等于给定值），否则，按一定规律减速。 理论上讲，剩余总进给量正好等于减速点所对应的剩余进给量时减速，并按预期的减速规律减速运行到定位点停止。但实际上，伺服系统正常运转时每个采样周期反馈的脉冲数是几个、十几个、几十个甚至更多，因而实际减速点并不与理论减速点重合。如图1所示，其最大误差等于减速前一个采样周期的脉冲数。若实际减速点提前，则按预期规律减速的速度降到很低时还未到达定位点，可能需要很长时间才能到达定位点。若实际减速点滞后于理论减速点，则到达定位点时速度还较高，影响定位精度和平稳性。为此，我们提出了分段线性减速方法。在低速趋近定位点的过程中，设速度为V0（mm/s），伺服系统的脉冲当量为δ（μm），采样周期为τ（ms），则每个采样周期应反馈的脉冲数为：N0=V0τ/δ。由于实际反馈的脉冲数是个整数，可能有一个脉冲的误差，即此时速度检测误差最大值为l/N0=δ/(V0τ)。采样周期越小、速度越低，则速度检测误差越大。为了满足定位精度是一个脉冲的要求，应使V0很小，使得N0≤1，此时速度检测误差达到100％甚至更高。如果此时仍然实行位置闭

机床行业常见位置精度检验标准介绍

机床行业常见位置精度检验标准介绍 一、日本JIS B6336-1980《数控机床试验方法通则》 1、定位精度 定位精度是在一个方向，由基准位置起顺次定位，各位置上实际移动距离（或回转角度）与规定移动距离（或回转角度）之差。误差以各位置中的最大差值表示，在移动的全长上进行测量。回转运动在全部回转范围内，每30°或在12个位置上进行测量。取同方向一次测量，求实际移动距离与规定之差。 2、重复度 在任意一点向相同方向重复定位7次，测量停止位置。误差以读数最大差值的1/2加（±）表示。原则上在行程两端和中间位置上测量。 3、向偏差 分别某一位置正向、负向各定位7次。误差以正、负两停止位置的平均值之差表示。在行程两端及中间位置上测量。 4、最小设定单位进给偏差 在同一方向连续给出单个最小设定单位的指令，共移动约20个以上单位。误差以各相邻停止位置的距离（或角度）对最小设定单位之差表示。 5、检验条件 （1）、原则上用快速进给。 （2）、定位精度。定位重复度和最小设定单位正、负方向检验分别进行，误差取其中的最大值。 （3）、具有螺距误差补偿装置的机床，除最小设定单位外，都是在使用这些装置的条件下进行检验。 二、美国机床制造商协会NMTBA 1977 第2版《数控机床精度和重复的的定义及评定方法》（1）定位精度A(Accuracy of positioning) 某一点的定位精度，为该点各测量值X的平均值与目标位置的差值△X与同一位置的分散度±3之和。取其最大绝对值。 单向趋近定位精度Au=△Xu±3u；双向趋近定位精度Ab=△Xb±3b ；未规定方向则按单向处理。 （2）零点偏置（Zero offset） 在轴线（或角度）上确定一些点Ab或Au后，取A的两极限值的平均值作为平定精度的0点。 （3）定位重复（Repeatability） 单向重复度：在同样条件下，对某一给定点多次趋近，得出以平均位置X为中心的分散度。双向重复度：在同样条件下，正、负两个方向对某一给定点多次趋近，得出平均位置中心的分散度。 重复度计算公式：

伺服系统的参数调整和性能指标试验

伺服系统的参数调整和性能指标试验 1 伺服系统的参数调整理论基础 伺服系统包括三个反馈回路（位置回路、速度回路以及电流回路）。最内环回路的反应速度最快，中间环节的反应速度必须高于最外环。假使未遵守此原则，将会造成震动或反应不良。伺服驱动器的设计可确保电流回路具备良好的反应效能。用户只需调整位置回路与速度回路增益。 伺服系统方块图包括位置、速度以及电流回路，如图1所示。 图1 伺服系统方块图 一般而言，位置回路的反应不能高于速度回路的反应。因此，若要增加位置回路的增益，必须先增加速度回路增益。如果只增加位置回路的增益，震动将会造成速度指令及定位时间增加，而非减少。 如果位置回路反应比速度回路反应还快，由于速度回路反应较慢，位置回路输出的速度指令无法跟上位置回路。因此就无法达到平滑的线性加速或减速，而且，位置回路会继续累计偏差，增加速度指令。这样，电机速度会超过，位置回路会尝试减少速度指令输出量。但是，速度回路反应会变得很差，电机将赶不上速度指令。速度指令会如图2振动。要是发生这种情形，就必须减少位置回路增益或增加速度回路增益，以防速度指令振动。 图2 速度指令 位置回路增益不可超过机械系统的自然频率，否则会产生较大的振荡。例如，机械系统若是连接机器人，由于机器的机械构造采用减低波动的齿轮，而机械系统的自然频率为10~20Hz，因此其刚性很低。此时可将位置回路增益设定为10至20(1/s)。 如果机械构造系统是晶片安装机、IC黏合机或高精度工具机械，系统的自然频率为70Hz以上。因此，可将位置回路增益设定为70(1/s)或更高。 需要很快的反应时，不只是要确保采用的伺服系统（控制器、伺服驱动器、电机以及编码器）的反应，而且也必须确保机械系统具备高刚性。

伺服系统介绍.doc

一、相关概念 伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。 在机器人中，伺服驱动器控制电机的运转。驱动器采用速度环，位置环，电流环三环闭环电路，内部还设有错误检出和保护电路。驱动器通过通信连接器，控制连接器，编码连接器跟外部输入信号和输出信号相连。通信连接器主要用于跟电脑或控制器通信。控制连接器用于跟伺服控制器联接，驱动器所需的输入信号、输出信号、控制信号和一些方式选择信号都通过该控制连接器传输，它是驱动器最为关键的连接器。编码连接器跟电机编码器连接，用于接收编码器闭环反馈信号，即速度反馈和换向信号。 伺服电机主要用于驱动机器人的关节。关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需要使用的伺服电机的数量就越多。机器人对伺服电机的要求非常高，必须满足快速响应、高起动转矩、动转矩惯量比大、调速范围宽，要适应机器人的形体做到体积小、重量轻，还必须经受频繁的正反向和加减速运行等苛刻的条件，做到高可靠性和稳定性。伺服电机分为直流、交流和步进，工业机器人用的较多的是交流。 机器人用伺服电机

二、伺服系统的技术现状 2.1视觉伺服系统 随着机器人技术的迅猛发展,机器人承担的任务更加复杂多样,传统的检测手段往往面临着检测范围的局限性和检测手段的单一性.视觉伺服控制利用视觉信息作为反馈，对环境进行非接触式的测量,具有更大的信息量，提高了机器人系统的灵活性和精确性,在机器人控制中具有不可替代的作用。 视觉系统由图像获取和视觉处理两部分组成,图像的获取是利用相机模型将三维空间投影到二维图像空间的过程,而视觉处理则是利用获取的图像信息得到视觉反馈的过程。基本的相机模型主要包括针孔模型和球面投影模型,统一化模型是对球面模型的推广,将各种相机的图像映射到归一化的球面上。视觉伺服中的视觉反馈主要有基于位置、图像特征和多视图几何的方法。 其中,基于位置的方法将视觉系统动态隐含在了目标识别和定位中，从而简化了控制器的设计，但是一般需要已知目标物体的模型，且对图像噪声和相机标定误差较为敏感。基于图像特征的视觉反馈构造方法，其中基于特征点的方法在以往的视觉伺服中应用较为广泛，研究较为成熟，但是容易受到图像噪声和物体遮挡的影响，并且现有的特征提取方法在发生尺度和旋转变化时的重复性和精度都不是太好，在实际应用中存在较大的问题。因此，学者们提出了基于全局图像特征的视觉反馈方法，利用更多的图像信息对任务进行描述，从而增强视觉系统的鲁棒性，但是模型较为复杂，控制器的设计较为困难，且可能陷入局部极小点。目前针对这一类系统的控制器设计的研究还比较少,一般利用局部线性化模型进行控制,只能保证局部的稳定性。多视图几何描述了物体多幅图像之间的关系，间接反映了相机之间的几何关系。相比于基于图像特征的方法，多视图几何与笛卡尔空间的关系较为直接，简化了控制器的设计。常用的多视图几何包括单应性、对极几何以及三焦张量。 2.2伺服系统控制技术 现代的机器人伺服系统多采用交流伺服驱动系统，而且正在逐渐向数字化方向转变。数字控制技术已经五孔不入，如信号处理技术中的数字滤波、数字控制器，把功能更加强大的控制器芯片已经各种智能处理模块应用到工业机器人交流伺服系统中，可以实现更好的控制性能。 最近几十年，由于微电子技术的进步，各种方便用户开发的微控制器与数字信号处理器件大量涌现市场，为各种先进的智能控制算法在控制系统中的应用提供了可能。如今，各种新型的伺服控制策略大量涌现，大有与传统控制策略一较高低的趋势下面简单介绍几种： 1）矢量控制矢量控制技术的提出，为交流伺服驱动系统的快速进步提供了理论支持。矢量控制技术的主要原理为：以转子旋转磁场作为参考系，将电动机定子矢量电流经过两次坐标变换分解为直轴电流和交轴电流分量，且使两电流分量相互正交，同时对交直轴电流分量的

定位精度

定位精度、重复定位精度的概念以及国家相关标准 许多人经常听到定位精度和重复定位精度的说法但却对它们的概念以及检测方法很模糊本文将阐明其概念并就给出国家标准GB/T 17421.2-2000等同于国际ISO230-21997---数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定。GB/T 17421.2-2000 数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定 1. 范围本标准规定了通过直接测量机床的单独轴线来检验和评定数控机床的定位精度和重复定位精度的方法。这种方法对直线运动和回转运动同样适用。本标准适用机床的型式检验验收检验比较检验定期检验也可用于机床的补偿调整检验。本标准不适用于需同时检验几个轴线的机床。 2. 定义和符号本标准采用以下定义和符号 2.1. 轴线行程在数字控制下运动部件沿轴线移动的最大直线行程或绕轴线回转的最大行程。 2.2. 测量行程用于采集数据的部分轴线行程。选择测量行程时应保证可以双向趋近第一个和最后一个目标位置。 2.3. 目标位置i 1 至m 运动部件编程要达到的位置。下标i表示沿轴线或绕轴线选择的目标位置中的特定位置。 2.4. 实际位置Piji 1 至mj 1 至n 运行部件第j次向第i个目标位置趋近时实际测得的到达位置。 2.5. 位置偏差Xij 运动部件到达的实际位置减去目标位置之差。Xij Pij Pi 2.6. 单向以相同的方向沿轴线或绕轴线趋近目标位置的一系列测量。符号↑表示从正方向趋近所得的参数符号↓表示从负方向趋近所得的参数。 2.7. 双向从两个方向沿线轴线或绕轴线趋近某目标位置的一系列测量所测得的参数。 2.8. 扩展不确定度定量地确定一个测量结果的区间该区间期望包含大部分的数值分布。 2.9. 覆盖因子为获得扩展不确定度而用标准不确定度倍率的一个数值因子。 2.10. 某一位置的单向平均位置偏差由n次单向趋近某一位置Pi所得的位置偏差的算术平均值。 2.11. 某一位置的双向平均位置偏差从两个方向趋近某一位置Pi所得的单向平均位置偏差 2.12. 某一位置的反向差值Bi 从两个方向趋近某一位置时两单向平均位置偏差之差。2.1 3. 轴线反向差值B 沿轴线或绕轴线的各个目标位置的反向差值的绝对值Bi中的最大值。 2.14. 轴线平均反向差值B 沿轴线或绕轴线的各个目标位置反向差值Bi的算术平均值。 2.15. 在某一位置的单向定位标准不确定度的估算值Si↑或Si↓ 通过对某一位置Pi的n次单向趋近所得获得的位置偏差标准不确定度的估算值。 2.16. 某一位置的单向重复定位精度Ri↑或Ri↓ 由某一位置Pi的单向位置偏差的扩展不确定度确定的范围覆盖因子为 2.18. 轴线单向重复定位精度R↑或R↓以及轴线双向重复定位精度R 沿轴线或绕轴线的任一位置Pi的重复定位精度的最大值。 2.19. 轴线单向定位系统偏差E↑或E↓ 沿轴线或绕轴线的任一位置Pi上单向趋近的单向平均位置偏差的最大值与最小值的代数差。 2.20. 轴线双向定位系统偏差E 沿轴线或绕轴线的任一位置Pi上双向趋近的单向平均位置差的最大值与最小值的代数差。 2.21. 轴线双向平均位置偏差M 沿轴线或绕轴线的任一位置Pi的双向平均位置偏差的最大值与最小值的代数差。

10-李明元,戴伟明,罗晓松,孙静-CINRADCD伺服系统一次俯仰定位精度故障的维修实例

CINRAD/CD伺服系统一次俯仰定位精度故障的维修实例 李明元1戴伟明2罗晓松1孙静1 (贵州省遵义市气象局贵州遵义邮编： 563002 国营784厂四川成都邮编：610051) 摘要：简要介绍了CINRAD/CD伺服系统的工作原理、主要部件与功能，根据控制流程分析了遵义市CINRAD/CD伺服系统一次俯仰定位精度故障的检查排除。初步提出了故障排除思路。 关键词：伺服系统俯仰定位精度故障思路 引言： 新一代全相参多普勒天气雷达已在我国陆续布网建设，相应的雷达技术保障工作随之开展。为满足汛期全天连续不间断立体扫描，雷达系统故障的排除需准确、快捷，否则影响利用雷达资料开展短时临近预报工作。近几年来，随着雷达技术保障工作的开展，探讨雷达性能参数测试〔1-2〕、维护维修方法〔3-4〕、各分机维修个例〔5-10〕的文献已不少，但是针对具体个例进行系统全面分析的却比较少见，从这些文献谈到的故障来看，发射系统和伺服系统的故障率最高。本文针对伺服系统俯仰定位精度故障的维修实例，系统全面讨论该故障的检查和排除，有利于维护人员快速排除伺服系统俯仰定位精度故障，由于方位伺服系统电路和俯仰伺服系统电路大部分相同，只是各元件参数取值不同，因此可同时作为方位定位精度故障排除的参考。 CINRAD/CD伺服系统定位控制的系统增益、系统阻尼由伺服放大器的模拟电路调整（电位器RP5调整系统增益，电位器RP8调整系统阻尼），雷达运行较长时间后，系统特性参数和控制电路的参数可能发生变化，这会导致伺服系统定位精度变差，甚至不能满足雷达扫描的要求。通过对电位器RP5和RP8的调整，可以调节伺服系统的系统增益和系统阻尼，从而改善伺服系统的静态特性和动态特性，使伺服系统的定位精度满足雷达扫描的要求。当然，伺服系统的定位精度还由执行元件反馈、天线传动机构的回差、位置监测装置的精度决定。排除雷达伺服系统定位精度故障需要从多方面考虑，这不仅需要全面掌握伺服系统的工作原理，还要有合理排除故障的思路。现对排查俯仰定位精度故障个例作综合阐述。 1 伺服系统工作原理 伺服系统的工作原理是主控单元（计算机）给定天线的位置（输入角码），

提高GPS定位精度的数据处理技术-文档资料

提高GPS定位精度的数据处理技术 、前言 随着近几年来，GPS系统显示出了在我国越来越广泛的使用用途。GPS 系统应用是一项渗透力非常强的技术，它还将牵引接收机制造业、通信设备制造业、地理信息产品行业的发展，成为信息产业新的经济增长点。因此，合理地应用GPS系统并尽可能地提高其定位精度可以为我国国防和国民经济提供更广的服务。 尽管全球定位系统（GPS）已经是目前精度最高、技术最为成熟的卫星导航系统，但仍有许多使用者不满足于GPS定位的原始精度，尤其在工程测量中，希望获得更高的定位精度以满足更多需求。由GPS进行数据采集了之后要经过一系列的数据处理之后才能得到可用的数据结果的。由于GPS 接收机采集到的是地面接收天线到卫星的距离和卫星星历等与常规测量技术测量所得到 的地面点间的相对关系不同的量，并且GPS测得的成果是基于 WGS-84坐标系，这与使用者需要的地区的点位坐标不同，所以要得到有使用价值的量测定位成果，测量后的数据处理是极为复杂且不可缺少的。 二、GPS数据处理特点 1. 数据量大 当GPS卫星在正常的进行工作时，卫星会不断的用1和0二 进制码元组成的随机码发射导航电文。GPS卫星系统使用的伪码 主要分为两种，一种是军用的P码与民用的C/A码，军用的频率10.23MHz,码间距0.1微秒。民用的C/A码，频率1.023MHz, 重复周期一毫秒，码间距1微秒。GPS的导航电文主要包括工作状况、卫星星历、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。综上所述。GPS系统运行与接收数据量都是非常大的，是许多常规测量方法无法相比拟的。 2.数据处理复杂：采用数学模型,算法等形式多样,从采集 到的原始数据到GPS定位成果，整个处理过程十分复杂，每一过程的数据模

数控机床定位精度检测的方式

数控机床定位精度检测的方式 目前，由于数控系统功能越来越多，对每个坐喷射器标运动精度的系统误差如螺距积累误差、反向间隙误差等都可以进行系统补偿，只有随机误差没法补偿，而重复定位精度正是反映了进给驱动机构的综合随机误差，它无法用数控系统补偿来修正，当发现它超差时，只有对进给传动链进行精调修正。因此，如果允许对机床进行选择，则应选择重复定位精度高的机床为好。 1.直线运动定位精度检测 直线运动定位精度一般都在机床和工作台空载条件下进行。按国家标准和国际标准化组织的规定（ISO标准），对数控机床的检测，应以激光测量为准。在没有激光干涉仪的情况下，对于一般用户来说也可以用标准刻度尺，配以光学读数显微镜进行比较测量。但是，测量仪器精度必须比被测的精度高1~2个等级。 为了反映出多次定位中的全部误差，ISO标准规定每一个定位点按五次测量数据算平均值和散差-3散差带构成的定位点散差带。 2.直线运动重复定位精度检测 检测用的仪器与检测定位精度所用的相同。一般检测方法是在靠近各坐标行程中点及两端的任意三个位置进行测量，每个位置用快速移动定位，在凯威凯达相同条件下重复7次定位，测出停止位置数值并求出读数最大差值。以三个位置中最大一个差值的二分之一，附上正负符号，作为该坐标的重复定位精度，它是反映轴运动精度稳定性的最基本指标。 3.直线运动的原点返回精度检测 原点返回精度，实质上是该坐标轴上一个特殊点的重复定位精度，因此它的检测方法完全与重复定位精度相同。 4.直线运动的反向误差检测 直线运动的反向误差，也叫失动量，它包括该坐标轴进给传动链上驱动部位（如伺服电动机、伺趿液压马达和步进电动机等）的反向死区，各机械运动传动副的反向间隙和弹性变形等误差的综合反映。误差越大，则定位精度和重复定位精度也越低。 反向误差的检测方法是在所测坐标轴的行程内，预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准，再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离，然后再往相反方向移动相同的距离，测量停止位置与基准位置之差。在靠近行程的中点及两端的三个位置分别进行多次测定（一般为7次），求出各个位置上的平均值，以所得平均值中的最大值为反向误差值。

X_Y伺服系统(定位控制系统)概要

X_Y伺服系统（定位控制系统） 随着SMC/SMD尺寸的减少而精度不断提高，对贴片机的贴装精度要求越来越高。换言之，对X—Y定位系统的要求越来越高，而X—Y定位系统则由X—Y伺服系统来保证，即上述的滚珠丝杆—直线导轨以及同步齿形带—直线导轨，是由交流伺服电机驱动，并在位移传感器以及控制系统的指挥下实现精确定位的。因此位移传感器的精度起到关键的作用。目前贴片机上使用的位移传感器常有圆光栅编码器、磁栅尺、光栅尺，现将他们的结构与远离介绍如下。 （1）圆光栅编码器 通常圆光栅编码器的转动部位上装有两片圆光栅，圆光栅是由玻璃片和透明塑料制程，并在片上镀有明暗相间的放射状铬线，相邻的明暗间距称为一个栅节，整个圆周总栅节数为编码器的脉冲数。铬线数的多少也表示其精度的高低，显然，铬线数越多，其精度越高。其中一片光栅固定在转动部位用做指示标光栅，另一片则随转动轴同步运动并用来计数，因此指标光栅与转动光栅组成一对扫描系统，相当于计数传感器。 编码器在工作时，可以检测出转动件的位置、角度及角度加速度，它可以将这些物理量装换成电信号，传输给控制系统，控制系统就可以根据这些量来控制驱动装置。因此，圆光栅编码器通常装在伺服电机中，而电机直接与滚珠丝杆相连。 贴片机在工作时，将位移量转换为编码信号，输入编码器中。挡电机工作时，编码器就能记录丝杆的旋转数并将信息反馈给比较器，直至符合被测线性位移量，这样就将旋转运动转换为线性运动，保证贴片头运动到所需位置上。 采用圆光栅编码器的位移控制系统结构简单，抗干扰性强，测量精确度取决编码器中光栅盘上的光栅数以及滚珠丝杆导轨的精度。 （2）磁栅尺 磁栅尺由磁栅尺、磁头检测电路组成，利用电磁特性和录磁原理对位移进行测量。磁栅尺实在非导磁性标尺基础上采用化学涂覆或电镀工艺在非磁性标尺上沉积一层磁性膜（一般10~20μm），在磁性膜上录制代表一定长度、具有一定波长的方波或正弦波磁轨迹信号。磁头在磁栅尺上移动读取磁信号，并转变成电信号输入控制电路，最终控制着AC伺服电机的运行，通常磁栅尺直接安装在X，Y导轨上。 磁栅尺的优点是制造简单，安装方便，稳定性高，量程范围大。其测量精度高达1~5μm，一般高精度自动贴片机采用此装置；贴片重复精度一般为0.002mm。 （3）光栅尺 该系统同磁栅尺系统相类似，也由光栅尺、光栅读数头与检测电路组成。光栅尺是在透明玻璃或金属镜面上真空沉积镀膜，利用光刻技术制作均匀密集条纹（每毫米100~300条条纹），条纹距离相等且平行，光栅读数头由指示光栅、光源、透镜及光敏器件组成。指示光栅有相同密度的条纹。光栅尺根据物理学的莫尔条纹形成原理进行位移测量，测量精度高，一般为0.1~1μm。光栅尺在高精度贴片机中应用，其定位精度比磁栅尺还要高1到2个数量级。

精度标准

精度与精度是不一样的！ 在一份数控机床的促销文章上，机床A的“定位精度”标为0.004mm，而在另一生产商的样本上，同类机床B的“定位精度”标为0.006mm。从这些数据，你会很自然地认为机床A比机床B 的精度要高。然而，事实上很有可能机床B比机床A的精度要高，问题就在于机床A和B的精度分别是如何定义的。 所以，当我们谈到数控机床的“精度”时，务必要弄清标准、指标的定义及计算方法。 1 精度定义 一般说来，精度是指机床将刀尖点定位至程序目标点的能力。然而，测量这种定位能力的办法很多，更为重要的是，不同的国家有不同的规定。 日本机床生产商标定“精度”时，通常采用JISB6201或JISB6336或JISB6338标准。JISB6201一般用于通用机床和普通数控机床，JISB6336一般用于加工中心，JISB6338则一般用于立式加工中心。上述三种标准在定义位置精度时基本相同，文中仅以JIS B6336作为例子，因为一方面该标准较新，另一方面相对于其它两种标准来说，它要稍稍精确一些。 欧洲机床生产商，特别是德国厂家，一般采用VDI/DGQ3441标准。 美国机床生产商通常采用NMTBA(National Machine Tool Builder's Assn)标准(该标准源于美国机床制造协会的一项研究，颁布于1968年，后经修改)。 上面所提到的这些标准，都与ISO标准相关联。 当标定一台数控机床的精度时，非常有必要将其采用的标准一同标注出来。同样一台机床，因采用不同标准会显示出不同的数据(采用JIS标准，其数据比用美国的NMTBA标准或德国VDI标准明显偏小)。 2 同样的指标，不同的含义 经常容易混淆的是：同样的指标名在不同的精度标准中代表不同的意义，不同的指标名却具有相同的含义。上述4种标准，除JIS标准之外，皆是在机床数控轴上对多目标点进行多回合测量之后，通过数学统计计算出来的，其关键不同点在于:(1)目标点的数量;(2)测量回合数;(3)从单向还是双向接近目标点(此点尤为重要);(4)精度指标及其它指标的计算方法。 这是4种标准的关键区别点描述，正如人们所期待的，总有一天，所有机床生产商都统一遵循ISO 标准。因此，这里选择ISO标准作为基准。附表中对4种标准进行了比较，本文仅涉及线性精度，因为旋转精度的计算原理与之基本一致。 3 ISO标准

如何提高伺服电机定位精度

如何提高伺服电机定位精度 伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以

做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 伺服电机内部的转子是永磁铁，伺服驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。

伺服性能指标

衡量伺服系统性能的主要指标有频带宽度和精度。频带宽度简称带宽，由系统频率响应特性来规定，反映伺服系统的跟踪的快速性。带宽越大，快速性越好。伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。惯性越大，带宽越窄。一般伺服系统的带宽小于15赫，大型设备伺服系统的带宽则在1～2赫以下。自20世纪70年代以来，由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，使带宽达到50赫，并成功应用在远程导弹、人造卫星、精密指挥仪等场所。伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。因此，在伺服系统中必须采用高精度的测量元件，如精密电位器、自整角机、旋转变压器、光电编码器、光栅、磁栅和球栅等。此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，例如将测量元件（如自整角机）的测量轴通过减速器与转轴相连，使转轴的转角得到放大，来提高相对测量精度。采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。 1.3交流伺服系统性能指标 位置伺服系统的主要控制目标是输出值迅速跟踪指令值的变化。应用场合不同，对伺服系统的具体要求也会有所差异，但是大体要求是基本一致的，具体来说，在机电一体化产品中，对伺服系统的性能指标要求主要包括 （1）定位精度 系统最终定位点与指令目标值之间的静态误差即为定位精度，定位精度是评价位置伺服系统定位准确度的一个关键指标。对自带码盘、性能优异的交流伺服系统而言，应当满足±1个脉冲的定位精度要求。 （2）调速范围 即电机最高转速与最低转速之比，用D 表示。 max min /D n n 上式中，max n maxn 为最高转速，min n 为最低转速。通常应满足D ≥10000才能满足低速加工和高速返回的要求。 （3）调速静态特性 对绝大多数负载来说，机械特性越硬，负载变化时速度瞬态变化越小，工作越稳定，所以希望机械特性越硬越好。 （4）调速动态特性 动态特性，即速度变化的暂态特性，主要包括两个方面：一为升速和降速过程是否快捷、灵敏且无超调。这就要求电机转子惯量小，转矩/惯量比大，单位体积有较大的电机转矩输出。二是当负载突增突减时，系统的转速能否自动调节

提高精度方法

提高机械加工精度的方法（一） 发布时间：2013-12-06 新闻来源：深圳艺卓公司 机械加工（以下简称机加工）精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。符 合程度越高，加工精度就越高。在机加工中，产生误差是不可避免的，但误差必须在规定允许的范围内。 机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。 A.尺寸精度：尺寸精度是加工后的零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想零件尺寸之间的符合程度。理想零件尺 寸是指零件图上标注尺寸的中间值。 B.形状精度：形状精度是加工后的零件表面本身的实际形状与理想零件表面形状相符合的程度，国家标准中规定用直 线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度作为评定形状精度的项目。理想表面的形状是指绝对的表面形状。 C.位置精度：位置精度是加工后零件各表面间实际位置与理想零件表面的位置符合的程度，国家标准中规定用平行度、垂直度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动作为评定位置精确项目。理想零件各表面间的位置是指各表面间绝对准确的位置。 零件尺寸精度的获得与加工过程中的调整、测量有关，也与刀具的制造和磨损等因素有关。零件的形状主要依靠刀具和工件作相对成形运动来获得，所以形状精度取决于机床成形运动精度，有时也取决于切削刃的形状精度。零件的位置精度则受机床精度以及工件装夹方法等因素的影响。 待续 提高机械加工精度的方法（二） 提高机械加工精度的方法（二） 发布时间：2013-12-06 新闻来源：深圳艺卓公司 1 机械加工产生误差主要因素 1.1 定位误差。一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工 序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不吻合，就会产生基准不重合误差。二是定位副制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸(或位置)都允许在 分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合

伺服系统定位误差形成原因与克服办法

伺服系统定位误差形成原因与克服办法 通常情况下，伺服系统控制过程为：升速、恒速、减速和低速趋近定位点，整个过程都是位置闭环控制。减速和低速趋近定位点这两个过程，对伺服系统的定位精度有很重要的影响。减速控制具体实现方法很多，常用的有指数规律加减速算法、直线规律加减速算法。指数规律加减速算法有较强的跟踪能力，但当速度较大时平稳性较差，一般适用在跟踪响应要求较高的切削加工中。直线规律加减速算法平稳性较好，适用在速度变化范围较大的快速定位方式中。选择减速规律时，不仅要考虑平稳性，更重要的是考虑到停止时的定位精度。从理论上讲，只要减速点选得正确，指数规律和线性规律的减速都可以精确定位，但难点是减速点的确定。 通常减速点的确定方法有： （1）如果在起动和停止时采用相同的加减速规律，则可以根据升速过程的有关参数和对称性来确定减速点。

（2）根据进给速度、减速时间和减速的加速度等有关参数来计算减速点，在当今高速CPU十分普及的条件下，这对于CNC的伺服系统来说很容易实现，且比方法（1）灵活。伺服控制时，由软件在每个采样周期判断：若剩余总进给量大于减速点所对应的剩余进给量，则该瞬时进给速度不变（等于给定值），否则，按一定规律减速。 理论上讲，剩余总进给量正好等于减速点所对应的剩余进给量时减速，并按预期的减速规律减速运行到定位点停止。但实际上，伺服系统正常运转时每个采样周期反馈的脉冲数是几个、十几个、几十个甚至更多，因而实际减速点并不与理论减速点重合。其最大误差等于减速前一个采样周期的脉冲数。若实际减速点提前，则按预期规律减速的速度降到很低时还未到达定位点，可能需要很长时间才能到达定位点。若实际减速点滞后于理论减速点，则到达定位点时速度还较高，影响定位精度和平稳性。 为此，我们提出了分段线性减速方法。在低速趋近定位点的过程中，设速度为V0（mm/s），伺服系统的脉冲当量为δ（μm），采样周期为τ（ms），则每个采样周期应反馈的

高精度伺服系统的ZPETC控制仿真研究

第２４卷第３期计算机仿真２００７年３月文章编号：１００６—９３４８（２００７）０３—０３１４—０４ 高精度伺服系统的ＺＰＥＴＣ控制仿真研究 颜哓河２，施三保１，夏泽中１ （１武汉理工大学自动化学院．湖北武汉４３００７０；２温州职业技术学院．浙江温州３２５０３５）摘要：为满足数控伺服系统高精度和快速响应的性能要求，设计了一种新型零相位误差跟踪控制器，实现对象的零相位和单位幅值跟踪控制。分析了零相位误差跟踪控制算法的工作原理，证明了其控制效果的无差性。结合数控伺服系统的特性．介绍了控制系统的设计方法和控制过程。ＭＡＴＬＡＢ仿真结果表明，系统具有更宽的输人频率带宽，更低的输入输出幅度和相位误差．输出信号可十分精确地跟踪正弦和随机输入信号。对于数控伺服系统及其它具有快速响应和高精度性能要求的系统，ＺＰＥＴＣ具有很好的控制效果和广泛的应用前景。 关键词：零相位跟踪；伺服系统；前馈控制；仿真 中圈分类号：Ｔ殴７３文献标识码：Ａ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＺｅｒｏＰｈａｓｅＥｒｒｏｒＴｒａｃｋｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒ ＨｉｇｈＰｒｅｃｉｓｉｏｎＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍ ＹＡＮＸｉａｏ—ｈｅ２，ＳＨＩＳａｎ—ｂａ０１，ＸＩＡＺｅ—ｚｈｏｎ９１ （１．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｃｈｏｏｌＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００７０，Ｃｈｉｎａ ２．ＷｅｒｍｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＷｅｎｚｈｏｕＺＩｌｅｊｉａｎｇ３２５０３５，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｎｕｍｅｒｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍ，ａｎｏｖｅｌｚｅｒｏｐｈａｓｅｅｒｒｏｒｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｐｍｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｒｅａｌｉｚｅｐｅｒｆｅｃｔｚｅｒｏ—ｐｈａｓｅａｎｄａｍｐｌｉｔｕｄｅｅｒ／ｏｒｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｈｅｏｒｙＷｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＺＰＥＴＣｉｓａｎａｌｙｚｅ；ｔａｎｄｉｔｓｚｅｒｏ—ｅｒｒｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｐｒｏｖｅｄ．Ｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｆｏｒｓｅ／＇－ｖｏｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｔｒｏｄｕｅｅｄ，ａｎｄＭＡＴＬＡＢｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＺＰＥＴＣｃｏｕｌｄｒｅａｌｉｚｅｐｒｅｃｉｓｅｔｒａｃｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍ一日ｔｌｌｅｅ￥，ｓｕｃｈａｓｗｉｄｅｒｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ｌｅｓｓｅｌＴｏｒｏｆａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅ．ＺＰＥＴＣｈａｓ９００ｄｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｏｒｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍａｎｄｏｔｈｅｒｓｙｓｔｅｍｒｅｑｕｉｔｉｎｇｈｉｇｈ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ＺＰＥＴＣ；Ｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍ；Ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｔｒｏｌ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ １引言 数控技术的发展对伺服系统的快速性和精度提出了更高的要求，其需要有宽的频率带宽、强的扰动抑制能力和对象参数变化的强鲁棒性，以取得较小的跟随误差…，进而取得高的精度。为改善运动控制跟踪精度，Ｔｏｍｉｚｕｋａ提出的一种前馈控制器设计方法——零相位跟踪控制器（ｚｅｒｏｐｈａｓｅｅｒｒｏｒｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ—ＺＰＥＴＣ）”ｏ。它是一种基于逆系统思想的前馈控制器，结合零、极点和相位对消，在较大的带宽范围内对闭环动态系统进行逆处理，从而消除闭环系统的相位误差和静态增益。但其主要是针对离散非最小相位系统的频域设计，否则将使前馈环节不稳定。很多学者在此基础上提出了各种改进的ＺＰＥＴＣＬ３’４ｏ．在零相位跟踪上取得了很好的控制效果，但也导致了增益误差和响应速度慢等缺陷。谢胜泉”１介绍了一种自适应ＺＰＥＴＣ算法，但其仍然存在一定 基金项目：武汉理工大学自动化学院科研基金项目（ｚｄｈｘＹＪＪ２００４１８ 收稿日期：２００６—０１一０５修回日期：２００６—０５－２１ —３１４一 的相位和幅值差。逄海萍”’提出了具有高鲁棒性的模糊滑模控制器，但不能完全满足伺服系统的快速响应要求。赵希梅”ｏ提出和设计了一种调幅滤波器并与ＺＰＥＴＣ相结合，仿真得出很好的效果，但其滤波器设计比较复杂。 在现有研究成果的基础上，本文针对数控伺服系统，介绍了一种单位幅值零相位跟踪算法，在较宽的频域范围内对系统进行零极点优化配置，获得期望的系统响应特性。分析了其原理和证明了其理论的正确性，并通过ＭＡＴＬＡＢ进行了仿真，验证了其能够有效地实现系统的零相位和单位幅值。 ２零相位跟踪控制的原理 ２．１零相位跟踪控制的基本原理 零相位跟踪控制的基本原理就是采用预见控制，利用已知的未来信息设计补偿器，使从目标输人到控制输出的相位差在全频率域内为零，其基本结构如图１所示。 图中，ｒ，ｅ，“，Ｙ和Ｇ，（＝）分别表示目标输入、误差、反馈控制器输出、总输出和离散时间控制对象，ｃ（ｚ）是以稳定性为目的而设计的反馈控制器，Ｃ，（ｚ）是以跟踪性为目的而设 　万方数据万方数据

伺服系统的位置控制模式

伺服系统的位置控制模式 一、实训目的。 伺服系统是现在定位控制中使用非常广泛的一个系统，和步进系统比较具有控制精度高，转速快，带负载能力强等特点，当然价钱也比步进系统要贵的多。伺服系统在定位控制中应包含三个方面的设备，一是伺服电机，二是伺服驱动器，三是控制的上位机，控制的上位机可以是PLC，单片机，还可以是专用的定位控制单元或模块，如FX2N-1PG、FX2N-10GM、FX2N-20GM等。在我们这个实习中，采用PLC作为控制器，重点是学习伺服驱动器的用法，如系统的接线、参数设置、程序调试等。 二、实训任务。 以PLC作为上位机进行控制。控制要求如图4-1所示，按下启动按钮，电机旋转，拖动工作台从A点开始向右行驶30mm，停2秒，然后向左行驶返回A点，再停2秒，如此循环运行，按下停止按钮，工作台行驶一周后返回A点。画出控制原理图，设置运行参数，写出控制程序并进行调试。要求工作台移动的速度要达到10mm/s。丝杆的螺距为5mm。 图4-1 控制工作台示意图 三、相关知识。 1、了解伺服驱动器和伺服电机的工作原理。 2、了解伺服驱动器在位置控制模式中参数的设置和影响控制精度的因素。 3、了解伺服驱动器“电子齿轮”的概念和计算方法。 四、实训设备。 由伺服驱动器MR-J2S-10A、伺服电机HC-MFS13B、DC24V电源、接触器、中间继电器、按钮等组成的实训板。 FX2N-64MT的PLC 万用表、螺丝刀等。

五、实训步骤。 1、画出控制系统的原理图并接线。 （1）系统控制主电路（如图4-2）。 图4－2 系统控制主电路 (2)系统控制回路(如图4-3). 图4-3 系统控制回路 2.设置参数. 首先将设置参数NO.19=000E,然后再设置下表4-1中的参数，设置完毕后，把系统断电，重新启动，则参数有效。

GPS标准定位服务性能规范评估方法

GPS标准定位服务性能规范评估方法 GPS标准定位服务性能规范是目前国际上比较成熟的卫星导航系统服务性能指标体系，该规范给出了服务性能指标的定义和GPS的实测结果，但没有给出具体的计算方法。本文全面分析了GPS标准定位服务性能规范中指标的意义，并给出了指标的具体计算方法。另外，利用2013年1月至11月的星历和观测数据，按照给出的方法对GPS的性能进行了统计结果证明利用本文中的计算方法可以得到和GPS标准定位服务规范一致的结果。 随着各大导航系统的发展，卫星导航领域内的竞争日趋激烈，系统服务性能的优劣是竞争输赢的关键，开展卫星导航系统服务性能监测至关重要，有助于推动GNSS 服务性能标体系和评估方法的发展，进一步提升卫星导航系统的性能。然而，GNSS 服务领域内尚未形成的统一的服务性能标准体系，当前，GPS 已发布了《GPS 标准定位服务性能标准》（Global Positioning System Standard Positioning Service Performance Standard，GPS SPS PS）和《GPS 精密定位服务性能标准》（Global Positioning System Precise Positioning Service Performance Standard，GPS PPS PS）以及针对星基增强服务定义的《GPS 广域增强系统性能标准》（Global Positioning System Wide Area Augmentation System Performance Standard，GPS WAAS PS）等，GPS SPS PS为民用用户使用，GPS PPS PS 为军事和特定用户使用。GLONASS 未发布类似的标准体系。北斗于2013 年12月27 日以官方的形式正式发布了《北斗卫星导航系统公开服务性能规范V1.0 版》。相对而言，《GPS 标准定位服务性能标准》比较成熟，因此深入研究《GPS 标准定位服务性能标准》具有重要的意义，为我国北斗卫星导航系统服务性能指标标准的完善提供参考，对指导北斗系统建设有借鉴意义。 本文在全面研究《GPS标准定位服务性能标准》的性能指标的基础上，描述了各指标的定义和具体计算方法，利用CCDIS数据中心提供的星历和观测数据对GPS的空间信号覆盖性、空间信号精度、连续性、可用性和DOP可用性等性能指标进行了测试评估。 1、性能指标定义及计算方法 为满足航空、航海等各行业的需求，近几年来卫星导航系统性能指标体系不断发展完善。国外众多机构都对卫星导航系统性能指标体系进行了研究，如：美国交通部发布的《GPS 民用性能监测标准》[1]，美国民航部发布的《GPS 完好性对民航的潜在影响》[2]和美国国防部发布的《GPS 标准定位服务性能标准》[3]等等。美国发布的第四版GPS 标准定位服务性能标准中，卫星导航系统的服务性能指标主要分为两类：空间信号和定位授时精度，其中，空间信号包括覆盖性、空间信号精度、可用性、完好性、连续性等指标，定位/授时精度包括DOP 可用性、定位服务可用性和定位/授时服务精度等。 1.1 覆盖范围 GPS SPS PS 中信号覆盖范围是指从地球表面到一定高度之间能够被卫星信号覆盖的近地空间区域（不包括被地球或障碍物遮挡的部分）。信号覆盖范围分为单星覆盖范围和基准/可扩展星座覆盖范围。单星信号覆盖范围示意图如图 1 所示。