第１８期 孙宏昌等：基于编码器的伺服主轴误差产生机理研究与实验分析 ・３・ 定位精度外，还严重影响电动机运行时的平稳度和噪 声。图４展示了两种转速下，细分误差对控制环的影 响。按照由细分误差造成的位置误差的大小，速度控 的作用。对于编码器的误差分析，需要以影响控制 精度的误差作为主要考虑对象，以实验结果作为重 要的检测依据，这样才能使主轴伺服系统满足控制 要求。 制环不断调整电动机电流来使电动机加速或减速。进 给速度较低时，进给驱动系统跟随细分误差（区域 Ｉ）。随着转速的提高，周期性细分误差的频率也随 之提高。但是，进给驱动系统只能在其控制环带宽． 之内跟随细分误差的变化。超出控制带宽后，细分误 差对电动机轴运动的影响变小（区域１／）。与此相 反，细分误差对电动机电流的影响却不断增大，这在 系统增益较高和反馈元件信号质量较差时，会导致驱 动系统的异常噪声（区域Ⅱ和Ⅲ）。 Ｔ ＴＴ ＩｌＴ 臣＿ 位精度 兽 断增加 越 、， 天； 忽略， 断减小 图４细分误差对控制环的影响 如果继续提高转速，细分误差的谐波部分有可能 达到或超过控制环处理频率的一半。此时，控制器会 在较低的频率下跟随细分误差的谐波部分。在某些特 定的转速区间内，细分误差的谐波可能再次进入到控 制器带宽的区域Ｉ范围内，并可能再次造成明显的定 位误差。对于进给驱动系统的最高可实现精度而言， 测量误差的幅值和周期都起决定性作用。驱动系统只 在区域Ｉ范围内才会跟随周期性测量误差的谐波部 分，而区域Ｉ的界限则取决于控制带宽。实验中以配 备了２０４８线编码器、控制带宽为１００ Ｈｚ的驱动系统 为例，电动机在０～８ ｒ／ｍｉｎ的范围内跟随细分误差 的基波。因为子采样因素，细分误差的频率在２９０～ ２９６ ｒ／ｒａｉｎ、５８３—５８９ ｒ／ｒａｉｎ等转速区问内再次进入到 了控制带宽内，电动机处在这些转速区间中时，位置 误差的典型值在一４－３０×１０ ｒａｄ内。 对旋转变压器而言，周期长短不同的谐波影响电 动机运转的平稳性。测量误差基波的周期为一转。沿 用表１中所列的数值，在控制带宽为１００ Ｈｚ时，直 到电动机转速为６ ０００ ｒ／ｍｉｎ时，驱动电机都会跟随 细分误差的基波运动。这意味着，基本上旋转变压器 会在电动机的整个转速范围中造成转速的不正常波 动。 ３ 总结 高精度的伺服主轴驱动系统应该配以合适的编 码器以适应不同精度的加工应用，正确选择编码器 对于减少主轴定位误差及控制误差，起到至关重要 参考文献： 【１】董莉莉，熊经武，万秋华．光电轴角编码器的发展动态 ［Ｊ］．光学精密工程，２０００，８（２）：１９８—２０４． 【２】袁宏，郭淑芳．数控机床用新型位置和速度传感器［ｊ］． 沈阳工业大学学报，２００４，１６（１）：５６—６３． 【３】王国辉．绝对式轴编码器应用于运动机械方面的优越性 ［Ｊ］．光机电信息，１９９９，１６（１２）：１２—１３． 【４】曲家骐，王季佚．伺服控制系统中的传感器［Ｍ］．北京： 机械工业出版社，２００６． 【５】李为民，姜漫．基于光电编码器的速度反馈与控制技术 ［Ｊ］．现代电子技术，２００４，２７（２３）：８４—８６． ２０１０年我国轴承行业发展 仍将保持增长态势 在国家拉动内需各项的带动下，在轴承各企 业的共同努力下，我国轴承行业较好地完成了各项经 济指标，据预计，随着国内外经济形势的好转，我国 轴承行业２０１０年以及今后的发展仍将保持增长态势。 ２０１０年是“十一五”的最后一年，三大因素会 带动轴承行业国内市场的发展：一是国家拉动内需政 策不变，国内经济还将持续增长；二是轴承行业各企 业随着国家经济的发展和经济转型，各企业必将进一 步加速科研投入，加速技术改造步伐，向质量技术效 益型企业转变，加大替代进口速度，从而带动企业发 展；三是国家实施“重大装备制造业振兴调整规划” 和“汽车产业振兴调整规划”，必将为轴承行业带来 强大动力。 在轴承出口方面，受国际主流国家经济逐步复苏 的影响，并考虑到２００９年受全球金融危机的影响， 各项指标基数较低的原因，２０１０年轴承出口也有超 过１０％的增长。综合国内外市场和行业企业的发展， 预计２０１０年轴承行业主营业务收入会超过１０００亿 元，轴承产量会达到１２０亿套，出口创汇会达到２２ 亿美元，单位增加值能耗会降低１０％。 几年来，各行各业变得越来越关注绿色环保问 题，轴承工业也不例外。走绿色环保道路，还包括确 保机械和设备能尽可能有效运行。以此为目标，轴承 行业正引发一场绿色，不断朝着以下几方面发 展：运行速度更高产生更少的摩擦，从而降低工作温 度，减少能量损耗；承受更重负荷；使用环保型润滑 油；寿命更长；使用期间花费更少。 （据中国机经网报道）
