图

2 数字化全闭环位置控制系统的组成

该系统采用光栅作为线位移检测装置直接获取机床工作台的位移信息，此信息经过前置处
理后得到相位差为

90‘的两路位移脉冲信号，其频率与工作台的移动速度成正比，其数量为

工作台实际位移量除以脉冲当量。位移脉冲被送人可逆计数器进行计数，该计数器中的计数
值即表示了工作台的当前实际位置。系统中位置控制器的作用是，根据位置给定值与位置反
馈之差，按预先设计的数字化控制规律控制整个系统的运行，以保证工作台位移严格跟随
指令值变化。数字化全闭环位置控制系统的动态结构图如图

3 所示。

 

图

3 数字化全闭环位置控制系统的动态结构图

为使闭环系统具有较快的动态性能并且跟踪斜坡输入无稳态误差，采用

PID 调节器作为位

置控制器，其实现算法为：

式 中 ：

Uk 为 第

k 采样周期控制器的输出；ek 为第 k 采样周期系统输入与输出之间的跟随误差；Kp 为比例
系数；

Ti 为积分时间常数；Td 为微分时间常数。 

实际调试时发现，系统动态过程的超调往往过大，有时甚至不能正常工作。为解决该问题，
对式（

1）中的积分作用进行分离控制。即当系统处于过渡过程，跟踪误差较大时，取消积

分控制，以保证稳定工作。当系统进入稳态跟踪过程时，加入积分控制，以保证跟踪斜坡输
入的稳态差为

0。由此得到的控制算法为：