改善精密机床伺服系统低速性能的研究
干摩擦的影响
执行轴上的干摩擦是影响机床伺服系统低速特性的另一个不良因素。当系统在中高速运行时，摩擦力保持恒定; 在低速运行时，摩擦是电机角速度的函数，图2给出了低速时摩擦力矩与电机角速度的对应关系。
低速运行时，当电机运行速度大于ωc，摩擦力矩恒定，系统的运动是平稳的; 当电机速度变化到小于ωc大于ωb范围时，摩擦力矩变小，小于Mc，输出转矩大于负载，电机角速度增加直到ωc，力矩重新平衡，但加速度一直变化; 如果转速小于ωb摩擦力矩大于输出力矩，电机不断减速直到下一个电流采样周期。这样就导致伺服系统进行跳动式跟踪，实际系统的情况要更加复杂。
改善数控机床伺服系统低速性能的方法
对于前面所述的定子电流及齿槽效应对伺服系统低速性能的影响，目前有很多改善方法，如对定子电流的影响，可采取改善电机空间磁场的分布，提高电流检测精度，减小电流检测的漂移，对电流控制滞后进行实时补偿等方法；对于齿槽效应的影响，可采取增大速度环比例增益，应用特制鲁棒调节器，应用转矩观测器实时对转矩扰动进行补偿等方法。
本文系统中采用变速度环调节器参数的方法来克服低速时的转速波动，实验证明该方法简单可行，效果良好。
若考虑转速波动，假设电机角速度转速为：
ω=ω0+Δω （3）
其中ω0为平均角速度，Δω为角速度波动。由运动系统的动力学方程可知:
令ΔT=jDΔω/dt，则考虑ΔT时交流伺服系统简化后如图3所示。
图3 考虑△T时交流伺服系统简化框图
根据图3，力矩扰动引起的转速变化如式（5）所示，其中Kp为速度调节器比例系数，Ti为速度调节器积分时间常数。增加Kp和减小Ti就可以抑制转速扰动，提高系统稳态运行时的性能，但在实际系统中Kp的增加和Ti的减小程度都是由限度的。过大的增加比例和积分作用会引起系统震荡，使系统不稳定。
