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伺服系统位置控制模式的关键参数“电子齿轮”是个性较强的技术术语，工程技术人员在应用中一般是套用公式。本文讨论伺服驱动器发出脉冲，控制电机位移量；数控技术使用户可以选择设定值，实现电子化“变速”的基本思路，及对“电子齿轮”的应用体会。 现代工业的发展，在机械加工，冶金制造、分切输送、机器人或机械手等领域，被控对象的动作越来越复杂化、多样化，它们都涉及到各自的位置定位，并且有着越来越高的控制要求。交流伺服系统是目前工业自动化传动技术的技术之一，它使得输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角），数控技术确保执行元件跟随设定的指令，进行人们期望的运动。它具备有位置、速度和力矩三种控制方式，主要用于的定位，可以满足各类复杂机械位移（或转角）变化定位要求。 ◆ 对“电子齿轮”的理解 伺服系统一般具备三大环节：伺服电机、伺服驱动器和实施控制的上位机，上位机大都用PLC或单片机。 伺服电机是这个系统的执行元件，伺服系统靠脉冲来定位，而位置控制的基本点是上位机依据被控对象的具体控制要求，编制程序；伺服驱动器执行上位机程序，输出脉冲。这样，带有特定程序规则的脉冲电源让伺服电机驱使机械部件实现位移或转角，完成工序作业任务。可见无论控制对象的要求千变万化，其准确的位置定位必然与脉冲的数量和每单位脉冲期间机械部件的移动量这样两个要素密切相关。 就机械构成而言，伺服电机输出轴与负载输入之间通常都有减速装置，它反映了伺服电机与负载输入之间转速的对应（倍率）关系，俗称速比。由于机械结构的特点，这样的机械传动系统一旦确立，那么减速装置的速比就是固定的，如果需要调整，就意味可能废除原有硬件，重新制作安装，显然不是很方便。能不能找到更方便且有效的途径，让机械系统的速度变化在一定的范围内可调整、设定呢？ 微电子技术和大功率电力电子技术的发展产生了伺服驱动器，它采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，实现比较复杂的控制算法，达到数字化、智能化；其功率器件采用以智能功率模块（IPM）为核心的驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程中的浪涌电流对驱动器的冲击。伺服驱动器的输出电源是对交流三相或单相电进行整流，得到相应的直流电，通过正弦脉宽调制(SPWM)电压型逆变器变频来驱动伺服电机。这样伺服电机接受来自驱动器输出的脉冲，在脉冲宽度的时间段内，电机实现位移，一串这样的脉冲就使得电机旋转起来，进而驱动机械负载。由于伺服驱动器输出电源采用了正弦脉宽调制技术，这种技术的特点是输出的脉冲串不等宽，它可以根据控制信号来产生脉宽。如此，伺服电机的移动量就可以随脉宽的可控特性来选择、设定，灵活调整而未必变更硬件。换句话说，即使相同频率的脉冲串，由于用户对电机在其对应的脉冲宽度内移动量的设定值不一样，电机速度乃至负载侧速度就会不一样，它所起的作用与机械变速齿轮相似，但是却不像机械变速齿轮那样有这样描述“电子齿轮”的作用：机械可以以任意倍率的输入脉冲进行移动。

机电一体化及其机床电气控制技术的发展概况 机电一体化技术是随着科学技术不断发展，生产工艺不断提出新要求而迅速发展的。在控制方法上主要是从手动到自动；在控制功能上，是从简单到复杂；在操作上，是由笨重到轻巧。随着新的控制理论和新型电器及电子器件的出现，又为电气控制技术的发展开拓了新途径。 传统机床电气控制是继电器接触式控制系统，由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，实现对机床的启动、停车、有极调速等控制。继电器接触式控制系统的优点是结构简单、维护方便、抗干扰强、价格低，因此广泛应用于各类机床和机械设备。目前，在我国继电器接触式控制仍然是机床和其他机械设备基本的电气控制形式之一。 在实际生产中，由于大量存在一些用开关量控制的简单的程序控制过程，而实际生产工艺和流程又是经常变化的，因而传统的继电器接触式控制系统常不能满足这种要求，因此曾出现了继电器接触控制和电子技术相结合的控制装置，叫做顺序控制器。它能根据生产需要改变控制程序，而又远比电子计算机结构简单，价格低廉，它是通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电器接触控制的。但它的装置体积大，功能也受到一定限制。随着大规模集成电路和微处理机技术的发展及应用，上述控制技术也发生了根本性的变化，在上世纪70年代出现了将计算机的存储技术引入顺序控制器，产生了新型工业控制器——可编程序控制器(PLC)，它兼备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前在已作为一种标准化通用装置普遍应用于工业控制。 为解决占机械总加工量80％左右的单件和小批量生产的自动化难题，50年代出现了数控机床。它综合应用了电子、计算机、检测、自动控制和机床结构设计等各个技术领域的新技术成就，它是典型的机电一体化产品。数控机床经过40年来的发展，品种日益增多，性能不断完善，其中以轮廓控制的数控机床和带有自动换刀装置和工作台能自动转位的数控加工中心发展更为迅速。数控机床由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成，其中伺服系统的性能是决定数控机床加工精度和生产率的主要因素之一。 二、伺服系统在数控加工中的作用及组成 在自动控制系统中，把输出量能以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为随动系统，亦称伺服系统。数控机床的伺服系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称为随动系统。 伺服系统由伺服驱动装置和驱动元件(或称执行元件伺服电机)组成，的伺服系统还有检测装置，反馈实际的输出状态。 数控机床伺服系统的作用在于接受来自数控装置的指令信号，驱动机床移动部件跟随指令脉冲运动，并动作的快速和准确，这就要求的速度和位置伺服。以上指的主要是进给伺服控制，另外还有对主运动的伺服控制，不过控制要求不如前者高。数控机床的精度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统。 三、伺服系统的基本要求和特点 1.对伺服系统的基本要求 (1)稳定性好：稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后到达新的或者回复到原有平衡状态。 (2)精度高：伺服系统的精度是指输出量能跟随输入量的程度。作为精密加工的数控机床，要求的定位精度或轮廓加工精度通常都比较高，允许的偏差一般都在0.01～0.00lmm之间。

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