CN104714485A - 一种新型高精度微量进给伺服系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型高精度微量进给伺服系统及控制方法，提出了宏宏双驱动高精度微量进给伺服系统，实现超精密、高精度加工中的精确微小位移控制。本发明使“驱动丝杠”和“驱动螺母”的两个电机都避开因材质固有属性决定的易于产生“蠕动”爬行的低速工作区，而工作在两个转速几近相等、转向相同的两个较高的“宏动”转速区，通过新型的可逆驱动机构的运动叠加合成获得执行件的“微动”进给。克服了目前数控机床单元坐标轴因非线性爬行影响难以获取精确、均匀的微量进给弊端。同时具有大行程、高刚性、高精度、大载荷、易控制。本发明可构成单轴、多轴高精度运动控制平台，用于各行业、各类高精度加工、跟踪及检测场合的高端数控机电装备。

Description

一种新型高精度微量进给伺服系统及控制方法
技术领域
本发明涉及机械技术领域，属于高精度数控机床及高端机电装备高精度运动控制领域技术，涉及一种适用于大尺度、高精度数控机床的高分辨率微量进给系统及其控制实现方法；可构成单轴、多轴高精度运动控制平台，适用于各行业、各类高精度加工、定位、跟踪及检测场合的高端数控机电装备。
背景技术
高精度运动控制技术是实现现代高精度加工、定位、跟踪检测技术的基础。是现代国防陆海空尖端武器、微电子、光学、生物、医学及遗传工程等领域尖端技术产品开发中不可缺少的关键手段。然而，这种高精度运动控制的关键技术瓶颈之一是如何在加工过程中使工具或工件得到准确、稳定可靠地实现微纳级分辨率的微量进给控制。由于低速爬行现象的影响，常规的机电传动系统已经不再适用，当前实现微纳级分辨率的微量位移控制的策略主要是依据智能材料的物理属性，如磁致伸缩、电致伸缩、热致伸缩以及机械力微量变形等原理获得微纳级的微量位移的。而上述各种方式的根本缺陷在于都存在极强的非线性，且行程范围极小、刚性差，机构与控制复杂，成本高。本发明恰恰克服了这些诸多缺陷，且又实现了高分辨率下的微量进给控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型高精度微量进给伺服系统及其控制方法，并由此可构成单轴、多轴高精度运动控制平台，可广泛用于数控车床、数控铣床、数控磨床及各种加工中心等高端精密数控装备和高精度运动控制下的精确定位、跟踪及检测等场。
本发明采用的技术方案如下：
一种新型高精度微量进给伺服系统，包括两个伺服电机、滚珠丝杠螺母传动副、位移检测装置、位置反馈模块、CNC运动控制器；
其中一个伺服电机A驱动滚珠丝杠螺母传动副的丝杠的旋转，另一个伺服电机B驱动滚珠丝杠螺母传动副的滚珠螺母组件旋转，且两个伺服电机各自通过一套伺服驱动系统驱动；在所述的滚珠螺母组件上固定工作台，用于感应工作台位移的位移检测传感器一端与工作台相连，另一端和位置反馈模块相连，将测得的工作台位移信息反馈到所述位置反馈模块；所述的位置反馈模块将信号反馈到CNC运动控制器中；所述CNC运动控制器，根据工作台给定运动要求，按照一定的算法分配使两个电机宏观下运动的指令给两个伺服驱动系统，通过所述滚珠丝杠和滚珠螺母两个宏观的旋转运动的合成，实现工作台的微观的微量进给控制。故本发明的核心思想就是通过宏宏双驱动系统实现微动控制。
所述滚珠丝杠副螺旋传动机构是螺母驱动型结构，包括丝杠、滚珠、螺母组件；所述伺服电机有两个，一个通过联轴器或同步齿形带传动或一级齿轮传动和丝杠连接，带动丝杠旋转，称为丝杠电机，即伺服电机A；另一个通过所述同步齿形带或一级齿轮传动和螺母连接,或采用空心伺服电机和螺母直连，称为螺母电机，即伺服电机B。
所述伺服驱动系统包含丝杠电机伺服系统和螺母电机伺服系统，用于根据接收到的所述运动控制器的控制信号、所述位置反馈模块或速度/位置/电流检测器的实时位置反馈信号，采用PID控制算法或其他控制算法产生驱动信号以驱动所述伺服电机；所述运动控制器内置于计算机中，用于控制、协调所述两个伺服电机的运动，并通过各自机械传动部件分别带动丝杠和螺母的旋转运动,进而通过滚珠丝杠螺旋传动副的“差动”或“和动”合成，实现工作台极低速下的高分辨率的微量进给控制或高于常规单机伺服速度下的倍速快进控制。
滚珠丝杠螺旋传动副,其螺母组件是由滚珠螺母、复合轴承、法兰套构成，且滚珠螺母、复合轴承与法兰套设计成一体化的结构部件；所述滚珠螺母内表面加工有滚珠螺旋滚道，外表面加工有复合轴承滚道，并作为复合轴承的内环，同时所述滚珠螺母外表面或端面上又有钢球滚珠循环的循环器结构(内循环或端面外循环),实现滚珠的循环滚动和利用。所述滚珠螺母一端设计有固连传动齿轮或同步带轮的结构；所述法兰套设计有和工作台连接的端部法兰连接紧固机构，同时内孔表面又兼为复合轴承的外环；所述复合轴承由滚珠螺母(内环)、轴承滚珠及法兰套(外环)组成，既可承受一定的轴向力又可承受一定的径向力。所述的滚珠丝杠螺旋传动副这一不同于常规滚珠丝杠螺母副的设计结构，可以使滚珠丝杠副螺旋传动具有多种驱动工作方式，且使得“旋转+直移”的“复合运动”载体都集中在滚珠螺母组件上。
所述两个伺服电机各自包含一个速度/位置/电流检测器和一三相交流异步电机。
所述速度/位置/电流检测器可以同时检测速度/位置/电流，与所述三相交流异步电机连接，用于感知电机的旋转速度/位置/电流信息，并反馈给所述各自的伺服驱动系统。
所述伺服驱动系统包括：丝杠电机伺服驱动系统和螺母电机伺服驱动系统、差动位置比较器和位置反馈模块。两个电机伺服驱动系统中均包含速度控制电路、位置控制电路、电流控制电路、第一比较器、第二比较器和第三比较器；所述CNC运动控制器有两个输出端，各自连接所述两个伺服系统的第一比较器同相输入端，同时两个输出端又和所述差动比较器一个同相输入端和一个反相输入端相连。
在所述丝杠电机伺服驱动系统中，其第一比较器同相输入端与所述CNC运动控制器一端输出相连接，第一比较器反相输入端与所述速度/位置/电流检测器反相输入端连接，所述第一比较器的输出端与位置控制电路连接，所述第一比较器把输入的位置信息和丝杠电机反馈的位置信息比较求差后输出到所述位置控制电路；所述速度/位置/电流检测器与所述第二比较器的反相输入端连接，所述位置控制电路输出与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第二比较器把输入的速度信息和反馈回来的速度信息通过比较求差后反馈到所述速度控制电路；所述速度/位置/电流检测器与所述第三比较器的反相输入端连接，所述速度控制电路与所述第三比较器的同相输入端连接，所述第三比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第三比较器把输入的电流信息与反馈的电流信息进行比较求差后输出到所述电流控制电路，所述电流控制电路把驱动信号传输给丝杠电机装置，用于控制所述滚珠丝杠的运动。
在所述螺母电机伺服驱动系统中，其所述第一比较器同相输入端与所述CNC运动控制器相连接，所述第一比较器的反相输入端与差动位置比较器的输出端相连接，所述第一比较器把输入的位置信息和差动位置比较器的输出信息比较求差后输出到所述位置控制电路；所述速度/位置/电流检测器与所述第二比较器的反相输入端连接，所述位置控制电路输出与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器把输入的速度信息和反馈回来的速度信息通过比较求差后反馈到所述速度控制电路；所述速度/位置/电流检测器与所述第三比较器的反相输入端连接，所述速度控制电路与所述第三比较器的同相输入端连接，所述第三比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第三比较器把输入的电流信息与反馈的电流信息进行比较求差后输出到所述电流控制电路，所述电流控制电路把驱动信号传输给螺母电机装置，用于控制所述滚珠螺母的运动。
所述差动位置比较器具有一个同相输入端、两个反相输入端和一个输出端。其中一个同相输入端和一个反相输入端均和所述CNC运动控制器的两个位控信息输出端相连，并依据微量进给运动要求由CNC运动控制器分配各自位控指令，所述位置反馈模块的输出和所述差动位置比较器的另一反相输入端相连，所述差动位置比较器把将CNC运动控制器分配的两个位置信息求和(倍速进给时)或求差(微量进给时)再同位置反馈模块的输出位置信息比较求差后输出，作为所述螺母电机伺服系统中第一比较器的反相输入。
所述的新型高精度微量进给伺服系统微量进给的控制方法，包括如下步骤：
步骤1依据所述宏宏双驱动伺服系统具体结构及固有属性，合理构建丝杠驱动和螺母驱动系统闭环控制的数学模型；
步骤2依据构建的数学模型进行伺服驱动仿真，调节并整定获取位置、速度、电流各环节PID参数：
步骤3依据整定后的PID参数，丝杠伺服驱动系统和螺母伺服驱动系统各自采用S曲线或梯形曲线加减速方式控制丝杠和螺母的旋转运动；
步骤4依据所述CNC运动控制器对滚珠丝杠电机和滚珠螺母电机的各自位控指令插补分配，通过CNC运动控制器各参数设置，分别向伺服电机A和伺服电机B的伺服系统发送插补分配指令，并在相同的加减速时间常数下使滚珠丝杠和滚珠螺母二者达到各自独立地驱动工作台的直线位移速度V1、V2；根据微量进给要求及反馈，运动控制器在线实时调整参数，使整个控制系统速度和加减速度变化曲线连续精确。这样，通过滚珠丝杠螺旋传动副机械的运动合成，工作台便可获得高分辨率的微量进给。
所述CNC运动控制器对滚珠丝杠电机和滚珠螺母电机的各自位控指令的分配，分配获取的V1、V2，确保丝杠和螺母旋转运行于大于其不可回避的、非线性回转爬行速度；且V1、V2的差越小，分辨率越高。
所述的CNC控制器的控制下,具有多种工作方式，即具有丝杠单独驱动、螺母单独驱动、丝杠螺母“差动”双驱动、丝杠螺母“和动”双驱动或“单动+双动”伺服驱动，且不同驱动工作方式具有不同的工作性能，满足不同场合的工作需求。
所述新型高精度微量进给伺服系统，通过所述不同于常规的滚珠丝杠螺母副螺旋传动和所述CNC运动控制器的控制，可实现多种驱动工作方式，即常规的单一的丝杠电机或螺母电机的单电机伺服运动控制、以及双电机同向旋转的“和动”高速进给驱动控制以及“差动”微量进给驱动控制等多种驱动工作方式。由于具有两个伺服驱动源，工作时可以进行任意有效驱动组合，既可各自单独工作，也可以联合驱动工作，最终实现常规传动难以实现的极低速和倍速运动控制，并获得常规伺服系统不具有的高精、高效等加工性能。且结构简单紧凑，控制方便，具有很好的应用前景。
本发明的有益效果如下：
为了克服这些弊端且又能获得极高分辨率的微量进给运动控制，本发明恰恰解决了这一问题，满足大行程、高精度下的微量进给运动需求。本发明用于实现高精度的加工、定位、跟踪、检测等各行业尖端机电装备和现代数控机床，可使其整体性能指标得到一个大幅提升。
本发明使“驱动丝杠”和“驱动螺母”的两个电机都避开因材质固有属性决定的易于产生“蠕动”爬行的低速工作区，而工作在两个转速几近相等、转向相同的两个较高的“宏动”转速区，通过新型的可逆驱动机构的运动叠加合成获得执行件的“微动”进给。从而克服了目前数控机床单元坐标轴因非线性爬行影响难以获取精确、均匀的微量进给弊端。本发明和目前常用的基于压电效应、电(磁)致效应、热弹性效等方法获得微量进给的机构比较，具有大行程、高刚性、高精度、大载荷、易控制等优点。同时本发明专利可构成单轴、多轴高精度运动控制平台，可广泛用于各行业、各类高精度加工、定位、跟踪及检测场合的高端数控机电装备。
附图说明
图1为本发明提供的高精度微量进给伺服系统及控制方法原理图
图2为本发明提供的单轴双驱动微量进给伺服系统结构图；
图3为本发明提供的螺母旋转型滚珠丝杠副结构图；
图4为本发明提供的丝杠单驱动装置结构图；
图5为本发明提供的螺母单驱动装置结构图。
图中：1-底座、2-机架、3-伺服电机B、4-螺母座、5-螺母电机安装座、6-滚动导轨副、7-同步带、8-丝杠电机传动座、9-伺服电机A、10-联轴器、11-轴承座、12-丝杠、13-从同步带轮、14-螺母组件、15-主同步带轮、16-工作台、17-丝杠支撑座、18-滑块、19-轴承滚珠、20-轴承滚珠保持器、21-法兰套、22-循环器、23-滚珠螺母、100-伺服驱动系统A、101-机械传动系统、102-伺服驱动系统B、103-差动位置比较器、104-速度/位置/电流检测器、105-位置反馈模块、106-高精度位移检测传感器、107-位置控制电路B、108-速度控制电路B、109-电流控制电路B、110-电流控制电路A、111-速度控制电路A、112-位置控制电路A、113-第一比较器A、114-第二比较器A、115-第三比较器A、116-第一比较器B、117-第二比较器B、118-第三比较器B、120-CNC运动控制器。
具体实施方式
为使本发明更加清晰明白，给出了一个单轴宏宏双驱动微量进给工作台系统结构具体实施例，如附图1～5所示，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明和解释，但并不用于限定本发明。
如图1所示，所述新型宏宏双驱动高精度微量进给伺服系统及控制方法原理图，包括伺服驱动系统A100、伺服驱动系统B102、机械传动系统101、伺服电机A9、伺服电机B3、联轴器10、高精度位移检测传感器106、位置反馈模块105、差动位置比较器103、CNC运动控制器120；
如图2～5所示，给出了一个单轴宏宏双驱动微量进给伺服系统的具体实施例；
与上述实施例相结合，所述机械传动系统101包括滚珠丝杠传动副螺旋传动和同步齿形带传动7。所述滚珠丝杠传动副螺旋传动不同于常规滚珠丝杠螺母副，由滚珠丝杠12及滚珠螺母组件14构成，详细结构如图3所示；所述伺服电机具有两个，分别包括至少一个速度/位置/电流检测器和至少一个三相异步交流电机。
其中一个是伺服电机A9,即丝杠电机，通过联轴器10和丝杠12连接，另一个是螺母电机3，电机轴上安装有同步齿形带轮15，通过同步齿形带7及固连在滚珠螺母23上的从同步带轮13，带动滚珠螺母旋转，同时在滚珠螺母副的作用下，螺母组件连同工作台也一起作直线运动。
与上述实施例相结合，所述高精度位移检测传感器106一端与执行件工作台16相连，用于感应工作台的位移，另一端和位置反馈模块105相连，将测得的工作台位移信息反馈到所述位置控制模块105；
与上述实施例相结合，所述伺服驱动系统包括丝杠电机伺服驱动系统100和螺母电机伺服驱动系统102，用于根据各自接收的控制信号和各自反馈信号，采用PID算法产生驱动信号分别驱动伺服电机A9和伺服电机B3，并通过各自传动系统驱动滚珠丝杠12和滚珠螺母21旋转，再由所述滚珠丝杠螺母副运动叠加合成，带动工作台运动；
与上述实施例相结合，所述CNC运动控制器120，根据工作台给定运动要求，按照一定的算法分配伺服电机A9和伺服电机B3的宏动指令，来协调、控制丝杠和螺母的各自旋转运动，最终控制工作台的进给运动。
与上述实施例相结合，工作台在伺服电机A9单独驱动下沿X轴的直线运动，位移、速度分别用Xs、V1表示；在伺服电机B3单独驱动下，工作台同样会沿X轴做直线运动，位移、速度分别用Xn、V2表示。最后，在双电机驱动下工作台轴向位移应是分别二者单驱动下轴向位移的叠加，即工作台的直线位移为：X工作台＝|Xs±Xn|。其中，当丝杠、螺母旋转方向相反时，取“+”，工作台获得快移运动，当丝杠、螺母旋转方向相同、速度接近相等时，取“-”，工作台便可获得常规伺服系统驱动难以获得的高分辨率的微量进给运动。
与上述实施例相结合,所述滚珠丝杠螺母副螺旋传动，其特征在于：如图2所示，丝杠12采用“固定—自由”的支承安装方式，即：丝杠12一端由轴承座11“固定”，所述轴承座11内装有一对角接触球轴承，对丝杠进行径向、轴向约束定位；所述伺服电机A9固定于电机法兰座8上，并保证所述丝杠电机轴线与丝杠轴向重合，电机法兰座8通过所述联轴器10与所述丝杠连接；所述丝杠的远离伺服电机A9的一端由丝杠支撑座17进行“自由”支撑，即：在丝杠支撑座17内装有向心球轴承，只进行径向约束定位，而轴向自由。这样，伺服电机直接驱动丝杠旋转，减少了传动环节，能够保证更高的传动精度。
与上述实施例相结合,所述滚珠螺母组件，其特征在于：包括滚珠螺母23、轴承滚珠19、轴承滚珠保持器20、法兰套14。
所述滚珠螺母23内表面加工有螺旋滚道，通过钢球滚珠介质和丝杠滚道构成丝杠螺母螺旋传动副，外表面加工有2副轴承滚道。作为轴承的内环，端部设计成法兰21结构形式，端面具有4-6个均布螺孔，用于将从同步带轮13固连在滚珠螺母23上；
所述螺母组件中的法兰套14，作为轴承外环，内表面设有2副轴承滚道，和轴承滚珠19、滚珠保持器20、滚珠螺母23(轴承内环)共同构成复合轴承，可承受较大的轴向力和一定的径向力。法兰套(轴承外环)14的端面同样设计成法兰结构，均布6-8个螺孔，用于和工作台支撑座4匹配固联，工作台支撑座4和工作台16固联，并由滚动导轨副支撑；
所述螺母电机3则通过电机安装座5固定在工作台支撑座4上，在机架2的两个侧面上固装有直线滚动导轨副(6、18)和高精度位移传感器，通过同步带传动和螺母旋转驱动型丝杠副，由螺母电机3驱动工作台16运动。
与上述实施例相结合,所述两个电机伺服驱动系统中均包含位置控制电路、速度控制电路108、111、电流控制电路109、110、第一比较器116、113、第二比较器117、114和第三比较器118、115；
所述CNC运动控制器120有两个输出端，各自连接所述两个伺服系统的第一比较器同相输入端，同时两个输出端又和所述差动比较器103一个同相输入端和一个反相输入端相连。
与上述实施例相结合，所述丝杠电机9的伺服驱动系统100，其第一比较器113同相输入端与所述CNC运动控制器120一端输出相连接，第一比较器113反相输入端与所述速度/位置/电流检测器104反相输入端连接，所述第一比较器113的输出端与位置控制电路112连接，所述第一比较器113把输入的位置信息和丝杠电机反馈的位置信息比较求差后输出到所述位置控制电路112；
所述速度/位置/电流检测器104与所述第二比较器114的反相输入端连接，所述位置控制电路112输出与所述第二比较器114的同相输入端连接，所述第二比较器114的输出端与所述速度控制电路111连接，所述第二比较器114把输入的速度信息和反馈回来的速度信息通过比较求差后反馈到所述速度控制电路111；
所述速度/位置/电流检测器104与所述第三比较器115的反相输入端连接，所述速度控制电路111与所述第三比较器115的同相输入端连接，所述第三比较器115的输出端与所述电流控制电路110连接，所述第三比较器115把输入的电流信息与反馈的电流信息进行比较求差后输出到所述电流控制电路110，所述电流控制电路110把驱动信号传输给丝杠电机装置9，用于控制所述滚珠丝杠的旋转运动。
与上述实施例相结合，所述螺母电机3的伺服驱动系统102中，其第一比较器116同相输入端与所述CNC运动控制器120相连接，所述第一比较器116的反相输入端与差动位置比较器103的输出端相连接，所述第一比较器116把输入的位置信息和差动位置比较器103的输出信息比较求差后输出到所述位置控制电路107；
所述速度/位置/电流检测器104与所述第二比较器117的反相输入端连接，所述位置控制电路107输出与所述第二比较器117的同相输入端连接，所述第二比较器117把输入的速度信息和反馈回来的速度信息通过比较求差后反馈到所述速度控制电路108；
所述速度/位置/电流检测器104与所述第三比较器118的反相输入端连接，所述速度控制电路108与所述第三比较器118的同相输入端连接，所述第三比较器118的输出端与所述电流控制电路109连接，所述第三比较器把输入的电流信息与反馈的电流信息进行比较求差后输出到所述电流控制电路109，所述电流控制电路109把驱动信号传输给螺母电机装置3，用于控制所述滚珠螺母的旋转运动。
与上述实施例相结合，所述差动位置比较器103具有一个同相输入端、两个反相输入端和一个输出端。其中一个同相输入端和一个反相输入端和所述CNC运动控制器的两个输出端相连相连，用来对所述CNC运动控制器分配的位控指令信息求差；所述位置反馈模块105的输出和所述差动位置比较器103的另一反相输入端相连，所述差动位置比较器103把将CNC运动控制器120分配的两个位置信息求和(倍速进给时)或求差(微量进给时)再同位置反馈模块105的输出位置信息比较求差后输出，作为所述螺母电机3伺服系统中第一比较器116的反相输入。
如图1所示，所述的新型高精度微量进给伺服系统微量进给的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)依据所述宏宏双驱动伺服系统具体结构及固有属性，合理构建所述两个宏动----丝杠驱动和螺母驱动系统的闭环控制数学模型；
2)依据构建的数学模型进行伺服驱动仿真，调节并整定获取位置、速度、电流各环节PID参数：
3)依据整定后的PID参数，所述丝杠伺服驱动系统100和螺母伺服驱动系统102各自采用S曲线或梯形曲线加减速方式控制所述丝杠12和所述螺母14的旋转运动；
4)依据所述CNC运动控制器120对滚珠丝杠电机9和滚珠螺母电机3的各自位控指令插补分配，通过CNC运动控制器120各参数设置，分别向丝杠电机9和螺母电机3伺服系统发送插补分配指令，并在相同的加减速时间常数下使滚珠丝杠12和滚珠螺母21二者达到各自独立地驱动工作台的直线位移速度V1、V2。根据进给要求及反馈信息，CNC运动控制器120闭环控制在线实时调整，使速度和加减速度变化曲线连续精确。这样，通过所述滚珠丝杠螺母副机械的运动合成，执行机构--工作台便可精确地获得进给运动:X工作台＝|Xs±Xn|。其中，当丝杠、螺母旋转方向相反时，取“+”，工作台获得快移运动，当丝杠、螺母旋转方向相同时，取“-”。尤其是、当速度V1、V2大小几近相等、方向相同时，工作台便可精确的获得常规伺服系统驱动条件下难以获得的高分辨率的微量进给运动。
宏宏双驱动伺服系统,在CNC控制器的控制下,具有多种工作方式。不仅可双伺服“差动”驱动，实现高精度微纳级的微量进给控制，而且还可以通过双伺服“和动”驱动，实现高速快进控制，同时还可以丝杠电机或螺母电机各自单驱动及其组合进给控制。即具有丝杠单独驱动、螺母单独驱动、丝杠螺母“差动”双驱动、丝杠螺母“和动”双驱动以及“单动+双动”伺服驱动等多种工作方式，且不同驱动工作方式具有不同的工作性能，可满足不同场合的工作需求。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种新型高精度微量进给伺服系统，其特征在于，包括两个伺服电机、滚珠丝杠螺母传动副、位移检测装置、位置反馈模块、CNC运动控制器；
其中一个伺服电机A驱动滚珠丝杠螺母传动副的丝杠的旋转，另一个伺服电机B驱动滚珠丝杠螺母传动副的滚珠螺母组件旋转，且两个伺服电机各自通过一套伺服驱动系统驱动；在所述的滚珠螺母组件上固定工作台，用于感应工作台位移的位移检测传感器一端与工作台相连，另一端和位置反馈模块相连，将测得的工作台位移信息反馈到所述位置反馈模块；所述的位置反馈模块将信号反馈到CNC运动控制器中；所述CNC运动控制器，根据工作台给定运动要求，按照设定的算法分配宏动指令给两个伺服驱动系统，两个伺服驱动系统控制丝杠和螺母的各自旋转运动，以控制工作台的微量进给运动。
2. 如权利要求1所述的新型高精度微量进给伺服系统，其特征在于，所述的滚珠丝杠螺母传动副包括一个丝杠和其相配套的滚珠螺母组件；所述的滚珠螺母组件中的滚珠螺母外端面设有法兰结构，并固连有从同步带轮，与固连在伺服电机B轴上的主同步带轮构成同步带传动传递运动。
3. 如权利要求2所述的新型高精度微量进给伺服系统，其特征在于，所述滚珠螺母内表面加工有螺旋滚道，通过钢球滚珠介质和丝杠滚道构成丝杠螺母螺旋传动副，外表面加工有2副轴承滚道，兼作轴承的内环，滚珠螺母的端面设有用于将带轮固连在滚珠螺母上的均布的螺孔。
4. 如权利要求2所述的新型高精度微量进给伺服系统，其特征在于，所述螺母组件还包括法兰套，其内表面设有2副轴承滚道，兼作轴承外环，和滚珠、滚珠保持器、滚珠螺母共同构成复合轴承，用于承受轴向力和径向力；法兰套的端面均布设有用于和工作台支承座相配固联工作台的螺孔，所述伺服电机B固联在所述工作台支承座上，通过所述同步带传动和所述滚珠丝杠螺母副螺旋传动，实现所述工作台的直线移动。
5. 如权利要求2所述的新型高精度微量进给伺服系统，其特征在于，所述丝杠采用“固定—支承”的安装方式，靠近伺服电机A的一端由丝杠固定座约束定位，丝杠固定座内装有一对用来径向、轴向双向定位的角接触球轴承；远离伺服电机A的一端的支承座内装有用来径向定位，而轴向自由的向心球轴承。
6.根据权利要求1所述的新型高精度微量进给伺服系统，其特征在于：通过所述高精度微量进给伺服驱动系统结构能构建单轴的微纳分辨率的高精度伺服工作台、x-y双轴联动高精度伺服工作台以及多轴联动的高精度伺服工作台。
7.根据权利要求1所述的新型高精度微量进给伺服系统，其特征在于：所述伺服驱动系统包括丝杠电机伺服驱动系统、螺母电机伺服驱动系统、差动位置比较器和位置反馈模块；所述两个电机伺服驱动系统中均包含速度控制电路、位置控制电路、电流控制电路、第一比较器、第二比较器和第三比较器；
所述CNC运动控制器有两个输出端，各自连接所述两个伺服系统的第一比较器同相输入端，同时两个输出端又和所述差动比较器一个同相输入端和一个反相输入端相连；
所述丝杠电机伺服驱动系统中，其第一比较器同相输入端与所述CNC运动控制器一端输出相连接，第一比较器反相输入端与所述速度/位置/电流检测器反相输入端连接，所述第一比较器的输出端与位置控制电路连接，所述第一比较器把输入的位置信息和丝杠电机反馈的位置信息比较求差后输出到所述位置控制电路；
所述速度/位置/电流检测器与所述第二比较器的反相输入端连接，所述位置控制电路输出与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第二比较器把输入的速度信息和反馈回来的速度信息通过比较求差后反馈到所述速度控制电路；
所述速度/位置/电流检测器与所述第三比较器的反相输入端连接，所述速度控制电路与所述第三比较器的同相输入端连接，所述第三比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第三比较器把输入的电流信息与反馈的电流信息进行比较求差后输出到所述电流控制电路，所述电流控制电路把驱动信号传输给丝杠电机装置，用于控制所述滚珠丝杠的运动；
所述螺母电机伺服驱动系统中，其第一比较器同相输入端与所述CNC运动控制器相连接，所述第一比较器的反相输入端与差动位置比较器的输出端相连接，所述第一比较器把输入的位置信息和差动位置比较器的输出信息比较求差后输出到所述位置控制电路；
所述速度/位置/电流检测器与所述第二比较器的反相输入端连接，所述位置控制电路输出与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器把输入的速度信息和反馈回来的速度信息通过比较求差后反馈到所述速度控制电路；
所述速度/位置/电流检测器与所述第三比较器的反相输入端连接，所述速度控制电路与所述第三比较器的同相输入端连接，所述第三比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第三比较器把输入的电流信息与反馈的电流信息进行比较求差后输出到所述电流控制电路，所述电流控制电路把驱动信号传输给螺母电机装置，用于控制所述滚珠螺母的运动；
所述差动位置比较器具有一个同相输入端、两个反相输入端和一个输出端；其中一个同相输入端和一个反相输入端均和所述CNC运动控制器的两个位控信息输出端相连，并依据微量进给运动要求由所述CNC运动控制器分配各自位控指令，所述位置反馈模块的输出和所述差动位置比较器的另一反相输入端相连，所述差动位置比较器把将CNC运动控制器分配的两个位置信息求和或求差再同位置反馈模块的输出位置信息比较求差后输出，作为所述螺母电机伺服系统中第一比较器的反相输入。
8.根据权利要求1-7任意所述的新型高精度微量进给伺服系统的控制方法,其特征在于，包括如下步骤：
步骤1依据所述宏宏双驱动伺服系统具体结构及固有属性，构建丝杠驱动和螺母驱动系统闭环控制的数学模型；
步骤2依据构建的数学模型进行伺服驱动仿真，调节并整定获取位置、速度、电流各环节PID参数：
步骤3依据整定后的PID参数，丝杠伺服驱动系统和螺母伺服驱动系统各自采用S曲线或梯形曲线加减速方式控制丝杠和螺母的旋转运动；
步骤4依据所述CNC运动控制器对滚珠丝杠电机和滚珠螺母电机的各自位控指令插补分配，通过CNC运动控制器各参数设置，分别向伺服电机A和伺服电机B的伺服系统发送插补分配指令，并在相同的加减速时间常数下使滚珠丝杠和滚珠螺母二者达到各自独立地驱动工作台的直线位移速度V1、V2；根据微量进给要求及反馈，CNC运动控制器在线实时调整参数，使整个控制系统速度和加减速度变化曲线连续精确；通过滚珠丝杠螺旋传动副机械的运动合成，工作台便获得高分辨率的微量进给。
9. 根据权利要求8所述的新型高精度微量进给伺服系统的控制方法，其特征在于，所述CNC运动控制器对滚珠丝杠电机和滚珠螺母电机的各自位控指令的分配，分配获取的V1、V2，确保丝杠和螺母旋转运行于大于其不可回避的、非线性回转爬行速度；且V1、V2的差越小，分辨率越高。
10. 根据权利要求9所述的新型高精度微量进给伺服系统的控制方法，其特征在于，在CNC控制器的控制下,具有多种工作方式，即具有丝杠单独驱动、螺母单独驱动、丝杠螺母“差动”双驱动、丝杠螺母“和动”双驱动或“单动+双动”伺服驱动，且不同驱动工作方式具有不同的工作性能，满足不同场合的工作需求。
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