引言

數控機床是數字控制工作母機的總稱，是集現代精密機械設計與制造技術、計算機技術、通訊技術、自動控制技術、檢測技術、電力電子與微電子技術、電機與新材料技術、液壓氣動技術、光電技術等最新成就而構成的機電一體化的高級典型產品，作為加工制造業的工作母機，同時是兼備高精度、高柔性、高效率、高自動化特點于一身的現代化設備。數控機床是國防軍工、國民經濟中的重要基礎裝備，它的應用遍及社會經濟的各個領域，是機械、電子、汽車、石化、建筑等部門的支柱產業，也是能源、交通、材料、通訊等基礎產業現代化重要工具。

在國防、航天、航空、軍工裝備、艦船、空間技術、海洋等領域更是不可替代，甚至是成為必不可少的關鍵性設備。數控機床特別是高端數控機床體現了國家的經濟與科學技術綜合實力，具有戰略地位，在有些情況下，甚至影響了國家與民族的生存。因此，各國都給予極大的重視，我國也毫不例外，歷年都采取一系列措施，支持數控機床產業的發展。但由于種種原因，我國的技術水平發展還趕不上技術先進的發達國家。

80年代初，隨著計算機軟、硬件技術的發展，出現了能進行人機對話式自動編制程序的數控裝置；數控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機床上；數控機床的自動化程度進一步提高，具有自動監控刀具破損和自動檢測工件等功能。經過幾十年的發展，目前的數控機床已實現了計算機控制并在工業界得到廣泛應用，在模具制造行業的應用尤為普及。針對車削、銑削、磨削、鉆削和刨削等金屬切削加工工藝及電加工、激光加工等特種加工工藝的需求，開發了各種門類的數控加工機床。

1數控機床電液伺服控制系統簡介

電—液伺服系統又叫隨動系統。它的分類方法很多，可以從不同角度分類，如位置控制、速度控制、力控制等；閥控系統、泵控系統；大功率系統、小功率系統；開環控制系統、閉環控制系統等。根據輸入信號的形式不同，又可分為模擬伺服系統和數字伺服系統兩類。

在模擬伺服系統中，全部信號都是連續的模擬量，如圖1所示。在此系統中，模擬量可以是直流量，也可以是交流量。直流量和交流量相互轉換可以通過調制器或解調器完成。

圖1模擬伺服系統方框圖

模擬伺服系統重復精度高，但分辨能力較低(絕對精度低)。伺服系統的精度在很大程度上取決于檢測裝置的精度，而模擬式檢測裝置的精度一般低于數字式檢測裝置，所以模擬伺服系統分辨能力低于數字伺服系統。另外模擬伺服系統中微小信號容易受到噪聲和零漂的影響，因此當輸入信號接近或小于輸入端的噪聲和零漂時，就不能進行有效的控制了。

在數字伺服系統中，全部信號或部分信號是離散參量。因此數字伺服系統又分為數字伺服系統和數字—模擬伺服系統兩種。在全數字伺服系統中，動力元件必須能夠接收數字信號，可采用數字閥或電液步進馬達。數字模擬混合式伺服系統如2所示。數控裝置發出的指令脈沖與反饋脈沖相比較后產生數字偏差，經數模轉化器把信號變為模擬偏差電壓，后面的動力部分不變，仍是模擬元件。系統輸出通過數字檢測器(即模數轉換器)變為反饋脈沖信號。

圖2數字—模擬伺服系統方框圖

2控制系統元件數學模型建立

一般地說，數學模型可以描述為對現實世界的一個特定對象，為了一個特定目的，根據特有的內在規律，做出一些必要的簡化假設，運用適當的數學工具得到的一個數學結構。