步进化伺服系统输入信号的设计
常东来 苏彦民（西安交通大学710049）
摘 要 在基于步进化伺服系统输入信号的实际需求，结合传统伺服系统输入形式，采用曲线拟合的方法，提出一种既便于计算机实现，又可灵活调整的输入信号设计方法，并给出相关的证明。
叙 词 伺服系统输入信号曲线拟合
1 引 言
为了提高系统的运行效率，当伺服电机带动负载从某一点运行到另一点，作位移控制方式运行时，为保证运动部件的平稳和准确定位，在起动、停止时需要进行加减速控制，即找出使行程时间最短的控制规律，亦即****的升／降频规律[1]。
伺服电机的运行性能不仅依赖于电机本身的参数，而且与电机的驱动部分、所带负载以及控制脉冲密切相关。对于步进化伺服系统，在设备条件固定的情况下，缩短行程时间，主要取决于控制脉冲的输入方式。
2 伺服系统的加减速控制
加减速控制的具体方法有很多，但比较常用的方法主要有两种：指数规律加减速算法和直线规律加减速算法。这里先假设每隔一个固定的加减速周期t，计算一次进给频率f，用△si表示在该加速减速周期内合成速度方向上的进给量，用fe衷示稳定时的进给频率，用△si表示稳定后每个加减周期内的进给量.
2.1指数规律加减速算法
指数规律加减速控制将起动和停止时的速度突变变成随时间按指数规律加速或减速，如图1所示。
指数曲线的一般关系是：
起动时有：
进给速度变化规律为：
匀速时有：
指数加减速控制有较强的跟踪能力，但当速度变化较大时，平稳性较差，指数加减速一般适应在跟踪响应要求较高的场合中。
2.2直线规律加减速算法
直线规律加减速控制在起动和停止时，按一定的加速度匀加速、匀减速，如图2所示。
表示在一个加减速周期内进给频率变化量，用△sm表示一个加减速周期内的脉冲数，它们与设定的加速度有关。假定加速度为am (m/sz)，脉冲当量为8(m)，加速度周期为t(s)。
直线加减速平稳性能较好，适用在速度变化范围较大的快速定位方式中。
3简单的步进化伺服系统输入信号设计
在进行步进化伺服系统的研究时，为了配合系统性能的调试需要，对输入信号发生器提出的要求为：
(1)所产生的信号为一频率方波脉冲列信号，满足数字伺服系统输入需要。
(2)信号的频率可以根据设定改变，而且有升降频过程，以保证系统平稳运行。
(3)信号输入的变化率为可调整的，以适应系统运行的实际需要。
(4)信号输入脉冲数对应系统位移量，****频率对应系统行****速度。
(5)能产生一些相应的控制信号，如旋转方向切换，通常或快移切换等。
在这里，本文采用了一种较为简便的方法来实现这些目标。针对伺服电机的特点，在加速过程中采用了三级曲线拟合方法，即根据用户设定的拐点频率、****频率和起始频率，由软件来分三段按指数规律 |
