伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（ServoSystem）簡(jiǎn)稱伺服系統(tǒng)，是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，例如數(shù)控機(jī)床等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（使用在機(jī)電系統(tǒng)中的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，為了能夠和絲杠等機(jī)械部件直接相連。伺服電機(jī)有一種專門的小慣量電機(jī)，為了得到極高的響應(yīng)速度。但這類電機(jī)的過(guò)載能力低，當(dāng)使用在進(jìn)給伺服系統(tǒng)中時(shí)，必須加減速裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量反映了系統(tǒng)的加速度特性，在選擇伺服電機(jī)時(shí)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不能大于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的3倍。）較大等特點(diǎn)，這類專用的電機(jī)稱為伺服電機(jī)。當(dāng)然，其基本工作原理和普通的交直流電機(jī)沒(méi)有什么不同。該類電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)單元稱為伺服驅(qū)動(dòng)單元，有時(shí)簡(jiǎn)稱為伺服，一般其內(nèi)部包括電流、速度和/或位置閉環(huán)。

伺服（Servo)是一個(gè)性能上的名詞，一般只要主令和控制結(jié)果的近似達(dá)到了一定高的程度就能稱為伺服，這和機(jī)器的結(jié)構(gòu)沒(méi)有直接的關(guān)系。例如伺服系統(tǒng)都沒(méi)有精確的慣量匹配的范圍，這是因?yàn)閼T量匹配的結(jié)果只要不影響控制對(duì)象對(duì)主令跟隨或影響不大就好了，跟具體是3還是3.5沒(méi)有關(guān)系。伺服系統(tǒng)也不一定是電機(jī)系統(tǒng)，有的氣動(dòng)系統(tǒng)就稱為氣動(dòng)伺服。

伺服系統(tǒng)本質(zhì)上是一種隨動(dòng)系統(tǒng)。只不過(guò)被控量是位移或是其對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。如果要問(wèn)什么是隨動(dòng)系統(tǒng)，就是一個(gè)系統(tǒng)的輸出盡可能以最快，最精確的方式復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)。其衡量的指標(biāo)有超調(diào)量、延遲。

伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便。

伺服電機(jī)工作原理:伺服電機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服電機(jī)是一個(gè)典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，減速齒輪組由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其終端（輸出端）帶動(dòng)一個(gè)線性的比例電位器作位置檢測(cè)，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號(hào)比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向或反向地轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達(dá)到使伺服電機(jī)精確定位的目的。伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。 

交流伺服電動(dòng)機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似.其定子上裝有兩個(gè)位置互差90°的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個(gè)是控制繞組L，聯(lián)接控制信號(hào)電壓Uc。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)。

交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動(dòng)機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機(jī)械特性，無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動(dòng)機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小這兩個(gè)特點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng)；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。

交流伺服電動(dòng)機(jī)在沒(méi)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。

下面就關(guān)于伺服電機(jī)的相關(guān)問(wèn)題作出了整理,希望在今后的工作中能帶來(lái)幫助.

1.伺服電機(jī)為什么不會(huì)丟步？

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收電機(jī)編碼器的反饋信號(hào)，并和指令脈沖進(jìn)行比較，從而構(gòu)成了一個(gè)位置的半閉環(huán)控制。所以伺服電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)丟步現(xiàn)象，每一個(gè)指令脈沖都可以得到可靠響應(yīng)。

2.對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行機(jī)械安裝時(shí)，應(yīng)特別注意什么？

由于每臺(tái)伺服電機(jī)后端部都安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，它是一個(gè)十分易碎的精密光學(xué)器件，過(guò)大的沖擊力肯定會(huì)使其損壞。

3.如何調(diào)節(jié)伺服電機(jī)，調(diào)節(jié)伺服電機(jī)有幾種方式？

答：使用圖像化軟件對(duì)電機(jī)的PID參數(shù)、電機(jī)參數(shù)、電子齒輪比等進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4.我們想用伺服電機(jī)替換產(chǎn)品中的步進(jìn)電機(jī)，應(yīng)注意哪些問(wèn)題？

A.為了保證控制系統(tǒng)改變不大，應(yīng)選用數(shù)字式伺服系統(tǒng)，仍可采用原來(lái)的脈沖控制方式；
B.由于伺服電機(jī)都有一定過(guò)載能力，所以在選擇伺服電機(jī)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)上可以按照所

使用的步進(jìn)電機(jī)輸出扭矩的1/3來(lái)參考確定伺服電機(jī)的額定扭矩；
C.伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速比步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要高的多，為了充分發(fā)揮伺服電機(jī)的性能，最好增加減速裝置，讓伺服電機(jī)工作在接近額定轉(zhuǎn)速下，這樣也可以選擇功率更小的電機(jī)，以降低成本。

5.用脈沖方式控制伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)?

一可靠性高，不易發(fā)生飛車事故。用模擬電壓方式控制伺服電機(jī)時(shí)，如果出現(xiàn)接線接錯(cuò)或使用中元件損壞等問(wèn)題時(shí)，有可能使控制電壓升至正的最大值。這種情況是很危險(xiǎn)的。如果用脈沖作為控制信號(hào)就不會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題。
二 信號(hào)抗干擾性能好。數(shù)字電路抗干擾性能是模擬電路難以比擬的。
當(dāng)然目前由于伺服驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器的限制，用脈沖方式控制伺服電機(jī)也有一些性能方面的弱點(diǎn)。一是伺服驅(qū)動(dòng)器的脈沖工作方式脫離不了位置工作方式，二是運(yùn)動(dòng)控制器和驅(qū)動(dòng)器如何用足夠高的脈沖信號(hào)傳遞信息。
這兩個(gè)根本的弱點(diǎn)使脈沖控制伺服電機(jī)有很大限制。
(1)控制的靈活性大大下降。這是因?yàn)樗欧?qū)動(dòng)器工作在位置方式下，位置環(huán)在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部。這樣系統(tǒng)的PID參數(shù)修改起來(lái)很不方便。當(dāng)用戶要求比較高的控制性能時(shí)實(shí)現(xiàn)起來(lái)會(huì)很困難。從控制的角度來(lái)看，這只是一種很低級(jí)的控制策略。如果控制程序不利用編碼器反饋信號(hào)，事實(shí)上成了一種開(kāi)環(huán)控制。如果利用反饋控制，整個(gè)系統(tǒng)存在兩個(gè)位置環(huán)，控制器很難設(shè)計(jì)。在實(shí)際中，常常不用反饋控制，但不定時(shí)的讀取反饋進(jìn)行參考。這樣的一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，如果運(yùn)動(dòng)控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器之間的信號(hào)通道上產(chǎn)生干擾，系統(tǒng)是不能克服的。
(2)控制的快速性速度不高。

6.如何根據(jù)客戶的要求為客戶選配伺服電機(jī)和減速機(jī)，所選的方案應(yīng)為最佳。

答：根據(jù)功率選取減速機(jī)，選出合適的減速機(jī)尺寸，在根據(jù)減速機(jī)選擇合適的伺服電機(jī)，一定要注意速度的選取。

7.伺服電機(jī)通電以前應(yīng)做哪些檢查工作？

答：檢查電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的連線，連線不能虛連，線不能接錯(cuò)。

8.控制伺服時(shí)，給信號(hào)時(shí)，伺服電機(jī)不轉(zhuǎn)，振動(dòng)?

答：U，V，W三相接錯(cuò)。

伺服，顧名思義，就是伺候服務(wù)，別人叫干什么就干什么，干的越好就伺服水平就越高，在控制領(lǐng)域也一樣，執(zhí)行輸入信號(hào)越快越真實(shí)，其伺服控制系統(tǒng)的水平也越高。

建筑資質(zhì)代辦咨詢熱線：13198516101

標(biāo)簽：伺服、伺服系統(tǒng)、工作原理

版權(quán)聲明：本文采用知識(shí)共享 署名4.0國(guó)際許可協(xié)議 [BY-NC-SA] 進(jìn)行授權(quán)

文章名稱：《伺服系統(tǒng)的工作原理及常見(jiàn)問(wèn)題解答概述》

文章鏈接：http://www.fjemb.com/7384.html

該作品系作者結(jié)合建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政府官網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識(shí)整合。如若侵權(quán)請(qǐng)通過(guò)投訴通道提交信息，我們將按照規(guī)定及時(shí)處理。