伺服系統的結構組成

　　機電一體化的伺服控制系統的結構類型繁多，就從自動控制理論的角度來進行分析，伺服控制系統一般包括控制器、被控對象、檢測環節、比較環節、執行環節等五部分。

　　1、控制器

　　控制器通常是PID控制電路或計算機， 控制器主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理，用來控制執行元件按要求動作。

　　2、被控對象

　　被控對象多指一些機械參數量，例如：位移、加速度、力、速度和力矩等。

　　3、執行環節

　　執行環節的作用是按控制信號的規則，將輸入的各形式能量轉化成機械能，驅動被控對象工作。

　　4、檢測環節

　　檢測環節是指能夠對輸出進行測量并轉換成比較環節所需要量綱的裝置，一般包括傳感器（編碼器）和轉換電路。

　　5、比較環節

　　比較環節是將輸入的指令信號與系統的反饋信號進行比較，以獲得輸出與輸入之間的偏差信號。這個環節通常由專門的電路或計算機來實現。

　　伺服系統的現狀

　　1、伺服驅動產品

　　1.1伺服電機

　　按容量將其分為大容量、中容量、小容量、超小容量（MINI型）四種類型。其中，功率在22―55KW之間為大容量型，功率在300W―15KW之間為中容量型，功率在30―750W之間為小容量型，功率在10―20W之間為超小容量型。

　　1.2編碼器

　　現在以信號線數量是5根的新型的位置編碼器居多，分為絕對值型和增量型兩種，具有62.5μs的通信周期，12位的數據長度，4 M/s的通信速率，高達20 bit/rev編碼器分辨率，也就是說每轉生成100萬個脈沖，有高達6000 r/min的轉速，且僅用16μA電流。

　　除了光電編碼器之外，磁編碼器值得關注。磁編碼器的重量和體積都比光電編碼器小幾十倍，溫度范圍更寬，幾乎不怕沖擊和振動。其工作原理非常簡單，磁編碼器的定子是一顆內嵌霍爾磁敏元件和DSP的芯片，體積可以小到MSOP-24封裝，它的轉子是一顆兩極磁鋼。它的分辨率是16位，精度是12位。

　　1.3伺服控制單元

　　伺服控制單元也叫伺服控制器或是伺服驅動器。雖有較低成本、較快的相應速度、連續性較好的特點，但傳統模擬控制會因為溫度升高發生漂移，調試系統不易掌握，柔性化設計實現難，無法完成復雜的計算，對現代控制理論指導下的控制算法無法實現等。

　　1.4上位控制

　　從上面的CNC控制器、運動控制器及可編程控制器（PLC），能連接到底端的CNC控制器、通用輸入/輸出（I/O）控制單元。可控制單軸，在高達44軸的模式下也可控制，從模擬到網絡不同類型的信號可通過控制器進行連接。

　　2、比較直流與交流伺服系統

　　液壓的伺服系統現在已經發展成為電氣伺服系統，存在直流（DC）和交流（AC）兩種類型之分。

　　直流伺服電機流行于20世紀70年代，但在70年代末至80年代初，其逐漸被交流伺服驅動技術取代，且當時工業領域實現自動化的基礎技術就包括交流伺服驅動技術。

　　由于電機本身有一定缺陷，所以直流伺服驅動技術發展受到了影響。因直流伺服電機結構復雜、轉子在運行過程中溫度逐漸升高，使其無法精準確地連接其他機械設備，而且在大容量和高速的情況很難派上用場。因此，直流伺服驅動技術機械轉向器的發展瓶頸就產生了。

　　負荷特性和低慣性是交流伺服電機兩大特點。這個就體現了交流伺服電機的比較優勢。因為直流伺服電機換向器、電刷等部件所造成的各種問題在交流伺服電機中都被避免了，因此，包括工廠自動化（FA）在內的許多領域都廣泛使用交流伺服系統。

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