破的结果产生了交流数字驱动系统，应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上。由于电力
电子技术及控制理论、微处理器等微电子技术的快速发展，软件运算及处理能力的提高，
采用高速微处理器和专用数字信号处理器(DSP-Digital Signal Processor)的全数字化交流伺
服系统出现后，使系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。原来的硬件伺服控制变
为软件伺服控制，一些现代控制理论中的先进算法得到实现，进而大大地提高了伺服系
统的性能，例如 OSP-U10/U100 网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制
网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥
了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的突破，使伺服系统性能改善、可靠性提高、

 

调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。

    采用状态观察器和卡尔曼滤波器可以进行电动机参数的在线辨识；采用滑模变结构控
制可增强电动机控制系统的鲁棒性。如能将各种智能控制理论有机地结合起来，必将开创
交流伺服控制的新天地。如模糊控制和神经元网络控制都不需要精确的对象模型和参数，

 

使系统具有很强的鲁棒性。

    传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精
度。普遍采用的霍尔传感器具有小于 1μs 的响应时间。交流电动机调速系统一般选用无刷
旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器。随着它们的转速、
分辨率的不断提高，系统的动态响应、调速范围以及低速性能也相应提高。传统的具有
A、B(两相信号的编码器，由于它不能兼顾分辨率和高速度，且信号线太多，从而影响了
高精度、高速度的伺服系统的实现。而新型的编码器则克服了上述缺点，如日本 FANUC 公
司生产的脉冲编码器(绝对型)，由于它将来自正余弦信号的角度转化成数字量，使它具
有 4000r/min 的高速以及高达 1000000p/r 或 65536p/r 的分辨率。另外，伺服电动机本身也
在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了 60m/min 甚至 100m/min 的快速进给和
1g 的加速度。而在电动机磁路设计上也作了改进，使电动机旋转更加平滑，再配合高速
数字伺服软件，可使电动机即使在小于 1μm 转动时也显得平滑而无爬行。以 IGBT(绝缘栅
双极型晶体管)和 IPM(智能功率模块)等新型电力电子器件为基础的新一代高载波、低噪声
变频器的开发，以及新的控制软件的引入，把变频调速引入了一个全新的领域，使原来
仅用于开环控制的变频器演变成了既能用于开环控制,

“

也能用于闭环控制的称之为 通用

”

型驱动器 。以英国的 CT 公司的 Unidrive 产品和德国 AMK 公司的 AMKASYN 产品为代表，
使变频器登上了新的舞台。下面以 CT 公司的 Unidrive

 

产品为例，给予简单的介绍。

    CT 公司在 1996 年推出了通用型驱动器系列产品。它的控制板主要由 Intel80166CPU、快
闪存储器以及 3 片 CT 公司设计的专用芯片组成，硬件高度集成化，控制板芯片数量仅为
当前市场上通用变频器的 1/4。它按功率可分成 5 个等级，其中等级 1(输出功率为 0.75～
4kW)为基本单元，等级 5 额定功率为 120kW(它由基本单元加上扩展功率单元组成)，最
多可 8 台并联，组成 1000kW

 

功率输出。

    通用型驱动器配置有大量的参数和 20 个菜单功能，便于用户在不改变硬件配置的条件
下,方便地设置成 V/F 控制、无速度传感器开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交
流伺服电动机控制及再生单元等五种工作方式，适用于各种场合。通用型驱动器的出现，

 

将大大降低机床用进给系统和主轴系统的硬件成本。

    

 

机床大功率电主轴的高速化、一体化