摘要：查阅国内外相关文献，了解数控机床伺服控制系统种类、优缺点等，阐述数控机 床伺服控制系统设计的相关研究现状，伺服系统设计的设计要求，以某数控机床为研 究对象，确定其电流环、速度环、位置环结构、伺服控制类型等。

在设计阶段，应通过多种方案比较，选择综合性能较优的设计方案。对其机床伺 服控制系统进行设计，实现机床伺服系统控制。对该数控机床伺服控制系统进行动态 性能分析，建立基于 Simulink 的数控机床伺服系统动态性能分析仿真模型给出模型 动态响应的仿真结果，得到伺服控制频响函数曲线、速度响应曲线和位置响应曲线等 结果。在上述基础上，基于优化算法，结合伺服控制系统建立数学模型，对其伺服参 数进行优化。最后确定最优的伺服控制参数。

关键词: 数控系统，伺服系统设计，三环控制，参数优化

Abstract：This paper discusses the research status of servo control system design of CNC machine tools and the design requirements of servo system design. Taking a numerical control machine tool as the research object, the current loop is determined, and the current loop, Speed loop, position loop structure, servo control type and so on.

In the design phase, through a variety of programs to compare, select the overall performance of the better design. The machine servo control system is designed to realize the control of the machine servo system. The dynamic performance analysis of the NC machine tool servo control system is carried out. The simulation results of the dynamic performance analysis of the CNC machine tool servo system based on Simulink are given. The simulation results of the dynamic response of the model are given, and the servo response frequency response curve, velocity response curve and position response curve

are obtained. result. On the basis of the above, the mathematical model is established based on the optimization algorithm and the servo control system to optimize the servo parameters. Finally, the optimal servo control parameters are determined.

Key words: numerical control system, servo system, dynamic performance simulation, parameter optimization

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状及存在的问题 2

1.3 设计伺服系统的基本要求 3

1.4 主要研究内容 4

1.5 本章小结 5

第二章 伺服驱动系统的基本组成和工作原理 5

2.1 伺服驱动系统的基本结构 5

2.2 伺服系统的组成 5

2.3 数控机床伺服系统的分类 6

2.4 伺服方案的选择 6

2.4.1 步进电机 8

2.4.2 永磁式三相交流同步电机伺服系统 8

2.5 电机选定 10

2.5.1 永磁同步电机 11

2.5.2 建立数学模型 11

2.6 SIMULINK 简介 13

2.7 本章小结 14

第三章 数控机床伺服控制系统设计 15

3.1 进给传动系统的结构设计