伺服原理簡(jiǎn)述

伺服系統(tǒng)（servo system）亦稱隨動(dòng)系統(tǒng)，屬于自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一種，它用來控制被控對(duì)象的轉(zhuǎn)角（或位移），使其能自動(dòng)地、連續(xù)地、精確地復(fù)規(guī)輸入指令的變化規(guī)律。它通常是具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，有的場(chǎng)合也可以用開環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)其功能。在實(shí)際應(yīng)用中一般以機(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)慣量較大等特點(diǎn)，這類專用的電機(jī)稱為伺服電機(jī)。其基本工作原理和普通的交直流電機(jī)沒有什么不同。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)部包括轉(zhuǎn)矩（電流）、速度和/或位置閉環(huán)。其工作原理簡(jiǎn)單的說就是在開環(huán)控制的交直流電機(jī)的基礎(chǔ)上將速度和位置信號(hào)通過旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動(dòng)器做閉環(huán)負(fù)反饋的PID調(diào)節(jié)控制。再加上驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電流閉環(huán)，通過這3個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電機(jī)的輸出對(duì)設(shè)定值追隨的準(zhǔn)確性和時(shí)間響應(yīng)特性都提高很多。伺服系統(tǒng)是個(gè)動(dòng)態(tài)的隨動(dòng)系統(tǒng)，達(dá)到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動(dòng)態(tài)的平衡。

全數(shù)字伺服系統(tǒng)一般采用位置控制、速度控制和力矩控制的三環(huán)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)硬件大致由以下幾部分組成：電源單元；功率逆變和保護(hù)單元；檢測(cè)器單元；數(shù)字控制器單元；接口單元。相對(duì)應(yīng)伺服系統(tǒng)由外到內(nèi)的“位置”、“速度”、“轉(zhuǎn)矩”三個(gè)閉環(huán)，伺服系統(tǒng)一般分為三種控制方式。在使用位置控制方式時(shí)，伺服完成所有的三個(gè)閉環(huán)的控制。在使用速度控制方式時(shí)，伺服完成速度和扭矩（電流）兩個(gè)閉環(huán)的控制。一般來講，我們的需要位置控制的系統(tǒng)，既可以使用伺服的位置控制方式，也可以使用速度控制方式，只是上位機(jī)的處理不同。另外，有人認(rèn)為位置控制方式容易受到干擾。而扭矩控制方式是伺服系統(tǒng)只進(jìn)行扭矩的閉環(huán)控制，即電流控制，只需要發(fā)送給伺服單元一個(gè)目標(biāo)扭矩值，多用在單一的扭矩控制場(chǎng)合，比如在小角度裁斷機(jī)中，一個(gè)電機(jī)用速度或位置控制方式，用來向前傳送材料，另一個(gè)電機(jī)用作扭矩控制方式，用來形成恒定的張力。

伺服的原理簡(jiǎn)單說就幾句話：

1、變頻器是伺服的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

2、伺服是自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以物體的位置、方位、姿勢(shì)等為控制量，組成跟蹤目標(biāo)的任意控制系統(tǒng)；

3、變頻器執(zhí)行伺服的開、停、調(diào)速、制動(dòng)等命令；

4、伺服通過編碼器檢測(cè)反饋電機(jī)、工件的實(shí)際位移量，伺服通過上位機(jī)輸入目標(biāo)控制量，目標(biāo)控制量-實(shí)際位移量=伺服命令；

5、舉例說：

1）指令脈沖-反饋脈沖=指令脈沖＞＞0，啟動(dòng)、加速；

2）指令脈沖-反饋脈沖=指令脈沖≥0，減速、停車；

3）指令脈沖-反饋脈沖=反饋脈沖，反轉(zhuǎn)尋址；

6、伺服的“指令脈沖-反饋脈沖”所產(chǎn)生的啟動(dòng)、停車命令是準(zhǔn)確的，而變頻器控制的電機(jī)實(shí)際啟動(dòng)、停止的位置是否在給定位置，就控制不了了！

7、所以伺服實(shí)現(xiàn)了指令與檢測(cè)反饋的精確命令，而并沒有實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確控制；

8、步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的精確控制，每前進(jìn)一步走多少度是確定的；

9、如果用伺服的“指令脈沖-反饋脈沖”所產(chǎn)生的啟動(dòng)、停車命令，直接控制電機(jī)的步進(jìn)脈沖電流，就徹底改變了伺服不能精確控制電機(jī)的缺陷，就真正實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的精確控制！