伺服系統(tǒng)原理及分類

伺服系統(tǒng)主要由伺服控制器、驅(qū)動電路、伺服電動機(jī)及相應(yīng)反饋檢測器件組成。

1.伺服系統(tǒng)原理

當(dāng)人為的給定控制信號并被伺服控制系統(tǒng)接收時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就會按照控制信號的指令進(jìn)行一系列的運(yùn)動和動作；如果不再出現(xiàn)信號，被控傳動裝置停止動作直到控制信號的來臨。

2.伺服系統(tǒng)分類

（1）根據(jù)其作用對象的不同，可分為位置伺服系統(tǒng)和速度伺服系統(tǒng)兩大類。

1）位置伺服系統(tǒng)

是指能夠?qū)δ繕?biāo)指令位置進(jìn)行精確的跟蹤和定位的伺服系統(tǒng)。根據(jù)有無反饋，位置伺服系統(tǒng)分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。

開環(huán)位置伺服系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是不具有位置、速度反饋功能，其位置控制精度依賴于步進(jìn)電機(jī)的步距角和傳動機(jī)構(gòu)的精度。

閉環(huán)控制分為全閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制。全閉環(huán)控制下，檢測元件直接檢測被控對象在工作臺上的位移，并把該位移反饋給控制器，以構(gòu)成全閉環(huán)控制。由于控制器可以根據(jù)被控對象的實(shí)際位移進(jìn)行控制，因此全閉環(huán)控制具有很高的定位精度，可以消除從電機(jī)到機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)再到被控對象，整個過程的誤差。然而，閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，難以實(shí)現(xiàn)。

2）速度伺服系統(tǒng)

通常被驅(qū)動機(jī)具的負(fù)載力矩是經(jīng)常變化的,供電電源的電壓和頻率也是經(jīng)常變化的,那么,被驅(qū)動對象的運(yùn)行速度通常也是變化的。因此,速度伺服系統(tǒng)主要任務(wù)是保持被驅(qū)動的機(jī)具 (或稱負(fù)載) 在所需要的精確的速度 (絕不是1種速度)下穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）按照其執(zhí)行電動機(jī)的不同又可分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。

1）直流伺服系統(tǒng)

直流伺服系統(tǒng)指的就是伺服電機(jī)是采用直流電機(jī)的伺服系統(tǒng)。

2）交流伺服系統(tǒng)

交流伺服系統(tǒng)主要由交流伺服驅(qū)動器（或稱控制器）和交流伺服電動機(jī)組成，系統(tǒng)以驅(qū)動器為核心，驅(qū)動控制交流伺服電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩、速度或位置的閉環(huán)控制使系統(tǒng)動態(tài)性能和靜態(tài)性能優(yōu)異。工業(yè)機(jī)器人有4大組成部分，分別為本體、伺服、減速器和控制器。而其中，工業(yè)機(jī)器人電動伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為三個閉環(huán)控制，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。一般情況下，對于交流伺服驅(qū)動器，可通過對其內(nèi)部功能參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)定而實(shí)現(xiàn)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。

伺服系統(tǒng)（servomechanism）又稱隨動系統(tǒng)，是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)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)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。

伺服系統(tǒng)是以變頻技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的產(chǎn)品，是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外，還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。

廣義的伺服系統(tǒng)是精確地跟蹤或復(fù)現(xiàn)某個給定過程的控制系統(tǒng)，也可稱作隨動系統(tǒng)。

狹義伺服系統(tǒng)又稱位置隨動系統(tǒng)，其被控制量(輸出量)是負(fù)載機(jī)械空間位置的線位移或角位移，當(dāng)位置給定量(輸入量)作任意變化時，系統(tǒng)的主要任務(wù)是使輸出量快速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)給定量的變化。