采用相位比較的方法實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)或半閉環(huán)控制

1.      基本組成

1) 基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器:  輸出的一列具有一定頻率的脈沖信號(hào)，為伺服系統(tǒng)提供相位比較的基準(zhǔn)。

2).脈沖調(diào)相器(數(shù)字相位轉(zhuǎn)換器) ：將進(jìn)給脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相位變化信號(hào)（可用正弦波或方波表示）

若沒(méi)有進(jìn)給脈沖信號(hào)輸入，脈沖調(diào)相器的輸出與基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器輸出的基準(zhǔn)信號(hào)同相位，即兩者沒(méi)有相位差；若有進(jìn)給脈沖到來(lái)，則每輸入一個(gè)正向或反向脈沖，脈沖調(diào)相器的輸出將超前或滯后基準(zhǔn)信號(hào)一個(gè)相應(yīng)的相位角。

3).檢測(cè)元件及信號(hào)處理線路：將工作臺(tái)的位移檢測(cè)出來(lái)，并表達(dá)成基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位差；相位差的大小代表了工作臺(tái)的實(shí)際位移量。

4) .鑒相器：有兩路輸入信號(hào)，一是來(lái)自脈沖調(diào)相器的指令進(jìn)給信號(hào)，二是來(lái)自于檢測(cè)元件及信號(hào)處理線路的反饋信號(hào)；兩路信號(hào)同頻率、同周期；且都用它們與基倍號(hào)之間的相位差表示；鑒相器其作用是示鑒別出這兩個(gè)信號(hào)之間的相位差，并輸出與此相位差信號(hào)成正比的電壓信號(hào)。 

 5).直流放大器：對(duì)鑒相器的輸出信號(hào)進(jìn)行電壓和功率放大，然后再去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。 

.鑒相式伺服系統(tǒng)的工作原理：

利用相位比較原理:當(dāng)數(shù)控裝置要求工作臺(tái)沿一個(gè)方向向進(jìn)給時(shí)，插補(bǔ)器或插補(bǔ)軟件便產(chǎn)生一列進(jìn)給脈沖；該進(jìn)給脈沖作為指令信號(hào)送入伺服系統(tǒng)。

在伺服系統(tǒng)中，進(jìn)給脈沖首先經(jīng)脈沖調(diào)相器轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)于基準(zhǔn)信號(hào)的相位差，設(shè)為φ（代表了指令要求工作臺(tái)的進(jìn)給距離）；另一方面，來(lái)自于測(cè)量元件及信號(hào)處理線路的反饋信號(hào)也表示成相對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)的相位差，設(shè)為θ(代表了機(jī)床工作臺(tái)實(shí)際移動(dòng)的距離)。

在鑒相器中：φ 和θ進(jìn)行比較；兩者的差值φ–θ，稱為跟隨誤差；跟隨誤差信號(hào)經(jīng)電壓和功率放大后，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。

進(jìn)給開始時(shí): θ=0；

進(jìn)給過(guò)程中:                 

當(dāng)           時(shí), 進(jìn)給停止 

3．鑒相式伺服系統(tǒng)的類別

若選用不同的測(cè)量元件，因其工作原理和輸出的信號(hào)形式的不同，會(huì)造成了測(cè)量元件的控制及其輸出信號(hào)的處理方法不同。

旋轉(zhuǎn)變壓器 / 或感應(yīng)同步器輸出正弦信號(hào)，工作時(shí)需要一組基準(zhǔn)激磁信號(hào)；光柵則輸出信號(hào)經(jīng)處理后一般為方波信號(hào)，工作時(shí)不需任何激磁信號(hào)，只是在信息處理時(shí)，需要一個(gè)基準(zhǔn)脈沖信號(hào)。選用的測(cè)量元件不同，鑒相式伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同。當(dāng)測(cè)量元件的輸出是正弦信號(hào)，則要將脈沖調(diào)相器的輸出設(shè)計(jì)成正弦信號(hào)形式或者將測(cè)量元件輸出的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，以保證相同形式的信號(hào)在鑒相器中進(jìn)行比較。考慮到系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)化鑒相器結(jié)構(gòu)，當(dāng)測(cè)量元件的輸出是方波信號(hào)時(shí)，脈沖調(diào)相器的輸出設(shè)計(jì)成方波形式，兩列方波信號(hào)在鑒相器中進(jìn)行比較。不同的執(zhí)行元件也使鑒相式伺服系統(tǒng)的構(gòu)成有所不同。 

鑒相式伺服系統(tǒng)的類別

(1)     以旋轉(zhuǎn)變壓器為測(cè)量元件的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)

基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器：一方面控制脈沖調(diào)相器，使進(jìn)給脈沖按一定的比例轉(zhuǎn)換成相位的變化，另一方面經(jīng)勵(lì)磁線路產(chǎn)生出旋轉(zhuǎn)變壓器的激磁信號(hào)。 

整形線路：將旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出變成與脈沖調(diào)相器的輸出同形式的信號(hào)。 

（2)以直線感應(yīng)同步器為測(cè)量元件的閉環(huán)伺服系統(tǒng)：基本同上；但感應(yīng)同步器是直接安裝在機(jī)床的工作臺(tái)上，位置反饋信號(hào)直接代表了工作臺(tái)的實(shí)際位移，構(gòu)成了閉環(huán)系統(tǒng)，因而精度高，但調(diào)試比半閉環(huán)系統(tǒng)難。

（3)以光柵為測(cè)量元件的數(shù)字相位比較伺服系統(tǒng)

光柵的輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理線路即鑒向倍頻線路之后，進(jìn)入它的數(shù)字相位變換器，把代表工作臺(tái)實(shí)際位移的數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成與基準(zhǔn)信號(hào)成一相位差的方波信號(hào)。

進(jìn)給脈沖經(jīng)它的脈沖調(diào)相器即數(shù)字相位變換器之后，變成另一與基準(zhǔn)信號(hào)成一相位差的方波信號(hào)。

上述兩路方波信號(hào)共同進(jìn)入鑒相器，在鑒相器中進(jìn)行比較，其差值以電壓信號(hào)的形式輸出。

3.鑒相式伺服系統(tǒng)的主要控制線路

（1)脈沖調(diào)相器

（2）鑒相器