一、伺(si)服電機是一個(ge)典型閉環反饋系統(tong)

減速齒(chi)輪(lun)組(zu)由電(dian)機(ji)驅動，其終(zhong)端（輸出端）帶動一個線(xian)性的比(bi)例電(dian)位器作位置(zhi)檢測，該電(dian)位器把轉(zhuan)角坐(zuo)標轉(zhuan)換為(wei)一比(bi)例電(dian)壓反(fan)饋給控(kong)制線(xian)路板，控(kong)制線(xian)路板將(jiang)其與輸入的控(kong)制脈(mo)(mo)沖(chong)信號比(bi)較(jiao)，產(chan)生糾正脈(mo)(mo)沖(chong)，并驅動電(dian)機(ji)正向或反(fan)向地(di)轉(zhuan)動，使齒(chi)輪(lun)組(zu)的輸出位置(zhi)與期望值相符，令糾正脈(mo)(mo)沖(chong)趨于為(wei)0，從(cong)而達到使伺服電(dian)機(ji)定位的目的。 

伺服電(dian)機(ji)內部(bu)的(de)(de)轉(zhuan)子(zi)是永磁鐵，驅動器(qi)控制的(de)(de)U/V/W三相電(dian)形(xing)成電(dian)磁場(chang)，轉(zhuan)子(zi)在此磁場(chang)的(de)(de)作用下轉(zhuan)動，同時電(dian)機(ji)自帶的(de)(de)編碼器(qi)反(fan)饋信號(hao)給(gei)驅動器(qi)，驅動器(qi)根據反(fan)饋值與目標值進行(xing)比較，調整轉(zhuan)子(zi)轉(zhuan)動的(de)(de)角度。伺服電(dian)機(ji)的(de)(de)精(jing)度決(jue)定于編碼器(qi)的(de)(de)精(jing)度（分辨率）。

1、 直流(liu)伺服電機：

輸入或輸出為直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)能的旋轉電(dian)(dian)(dian)機。它的模擬(ni)調速(su)系(xi)統(tong)一(yi)般是(shi)由2個閉(bi)環(huan)(huan)構成的，既(ji)速(su)度(du)閉(bi)環(huan)(huan)和(he)電(dian)(dian)(dian)流(liu)閉(bi)環(huan)(huan)，為使二(er)者能夠(gou)相互協調、發揮作用(yong)，在(zai)系(xi)統(tong)中(zhong)設置(zhi)了2個調節器，分別調節轉速(su)和(he)電(dian)(dian)(dian)流(liu)。2個反饋閉(bi)環(huan)(huan)在(zai)結構上采用(yong)一(yi)環(huan)(huan)套一(yi)環(huan)(huan)的嵌套結構，這就(jiu)是(shi)所謂的雙閉(bi)環(huan)(huan)調速(su)系(xi)統(tong)，它具(ju)有動態響應快、抗干擾能力強等優點，因而得到(dao)廣泛地(di)應用(yong)。

直流(liu)伺服電機(ji)可(ke)應用在火(huo)花機(ji)，機(ji)器(qi)手(shou)，的機(ji)器(qi)等，同時可(ke)加配(pei)減速箱，令機(ji)器(qi)設備帶來可(ke)靠的準確性及高扭力。

2、交流伺服電機：

輸(shu)入或輸(shu)出為交流電能的(de)旋(xuan)轉電機(ji)。 交流伺服電機(ji)分為同步(bu)和異步(bu)電機(ji)。

同(tong)(tong)步電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)主要運(yun)行(xing)方式(shi)(shi)有三種，即作為發電(dian)(dian)(dian)機(ji)、電(dian)(dian)(dian)動機(ji)和(he)補償機(ji)運(yun)行(xing)。作為發電(dian)(dian)(dian)機(ji)運(yun)行(xing)是(shi)同(tong)(tong)步電(dian)(dian)(dian)機(ji)zui主要的(de)運(yun)行(xing)方式(shi)(shi)，作為電(dian)(dian)(dian)動機(ji)運(yun)行(xing)是(shi)同(tong)(tong)步電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)另一種重要的(de)運(yun)行(xing)方式(shi)(shi)。同(tong)(tong)步電(dian)(dian)(dian)動機(ji)的(de)功(gong)率因數可以調節，在(zai)不(bu)要求調速的(de)場(chang)合(he)，應用(yong)大型同(tong)(tong)步電(dian)(dian)(dian)動機(ji)可以提高運(yun)行(xing)效率。

異(yi)步電(dian)(dian)機(ji)負載時的(de)(de)轉速(su)與(yu)所(suo)接(jie)電(dian)(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)頻率(lv)(lv)之比不是(shi)恒(heng)定關系。異(yi)步電(dian)(dian)機(ji)有較高的(de)(de)運行效率(lv)(lv)和較好的(de)(de)工作特性，從空載到(dao)滿載范圍內接(jie)近恒(heng)速(su)運行，能滿足大多數工農(nong)業生產(chan)機(ji)械的(de)(de)傳動(dong)要求。缺點是(shi)異(yi)步電(dian)(dian)機(ji)運行時，必須從電(dian)(dian)網(wang)(wang)吸取無(wu)功勵磁功率(lv)(lv)，使電(dian)(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)功率(lv)(lv)因數變壞。

因此，對(dui)驅動球磨機(ji)(ji)(ji)、壓縮機(ji)(ji)(ji)等(deng)(deng)大功率(lv)、低(di)轉(zhuan)速(su)(su)的(de)機(ji)(ji)(ji)械設(she)備，常采(cai)用(yong)同步電(dian)機(ji)(ji)(ji)。由于異步電(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)(su)與其(qi)旋(xuan)轉(zhuan)磁場轉(zhuan)速(su)(su)有(you)一定的(de)轉(zhuan)差(cha)關系，其(qi)調速(su)(su)性(xing)能較(jiao)差(cha)(交流(liu)換向器電(dian)動機(ji)(ji)(ji)除外)，適用(yong)于驅動無特殊性(xing)能要(yao)求的(de)各種(zhong)機(ji)(ji)(ji)械設(she)備。對(dui)要(yao)求較(jiao)寬廣(guang)和平滑調速(su)(su)范圍的(de)交通運輸機(ji)(ji)(ji)械、軋(ya)機(ji)(ji)(ji)、大型機(ji)(ji)(ji)床、印染(ran)及(ji)造紙機(ji)(ji)(ji)械等(deng)(deng)，采(cai)用(yong)直流(liu)電(dian)機(ji)(ji)(ji)較(jiao)經濟(ji)、方便。

 二(er)、交流伺服系(xi)統已成為當代(dai)高性能伺服系(xi)統的(de)主要發展方向

運動控(kong)制系統中大多采用(yong)全數字式(shi)交流伺(si)服(fu)電機(ji)(ji)作(zuo)為執(zhi)行電動機(ji)(ji)。在(zai)控(kong)制方式(shi)上用(yong)脈沖串和方向信號實現。

一般伺服都(dou)有(you)三種控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)(fang)(fang)式：速度控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)(fang)(fang)式、轉矩控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)(fang)(fang)式、位置(zhi)控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)(fang)(fang)式 。

速度控(kong)制和轉矩控(kong)制都是(shi)用(yong)模擬量來(lai)控(kong)制的。位置控(kong)制是(shi)通過發(fa)脈沖來(lai)控(kong)制的。 

如(ru)果控(kong)制(zhi)(zhi)器本(ben)身的運(yun)(yun)(yun)算速度(du)很慢（比如(ru)PLC，或(huo)低(di)端運(yun)(yun)(yun)動控(kong)制(zhi)(zhi)器），就用位置方(fang)式控(kong)制(zhi)(zhi)。如(ru)果控(kong)制(zhi)(zhi)器運(yun)(yun)(yun)算速度(du)比較快(kuai)，可以用速度(du)方(fang)式，把(ba)位置環(huan)從(cong)驅動器移到控(kong)制(zhi)(zhi)器上，減少驅動器的工作量(liang)，提率（比如(ru)大部分中(zhong)運(yun)(yun)(yun)動控(kong)制(zhi)(zhi)器）。

1、轉(zhuan)矩(ju)控制：

轉(zhuan)矩(ju)控制方式，是通過(guo)外(wai)部模擬量(liang)的(de)(de)(de)輸(shu)入或直接的(de)(de)(de)地(di)址的(de)(de)(de)賦值，來設(she)(she)(she)定(ding)(ding)電(dian)(dian)機(ji)(ji)軸(zhou)對(dui)外(wai)的(de)(de)(de)輸(shu)出轉(zhuan)矩(ju)的(de)(de)(de)大小(xiao)，具(ju)體表現(xian)為例(li)如：10V對(dui)應5Nm的(de)(de)(de)話，當外(wai)部模擬量(liang)設(she)(she)(she)定(ding)(ding)為5V時(shi)(shi)電(dian)(dian)機(ji)(ji)軸(zhou)輸(shu)出為2.5Nm:如果電(dian)(dian)機(ji)(ji)軸(zhou)負載低于(yu)2.5Nm時(shi)(shi)電(dian)(dian)機(ji)(ji)正轉(zhuan)，外(wai)部負載等于(yu)2.5Nm時(shi)(shi)電(dian)(dian)機(ji)(ji)不轉(zhuan)，大于(yu)2.5Nm時(shi)(shi)電(dian)(dian)機(ji)(ji)反轉(zhuan)（通常在有重力(li)(li)負載情況下產生）。可(ke)以(yi)通過(guo)即(ji)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)改變模擬量(liang)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)定(ding)(ding)來改變設(she)(she)(she)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)力(li)(li)矩(ju)大小(xiao)，也(ye)可(ke)通過(guo)通訊方式改變對(dui)應的(de)(de)(de)地(di)址的(de)(de)(de)數值來實(shi)現(xian)。應用主要(yao)在對(dui)材質的(de)(de)(de)受(shou)力(li)(li)有嚴格要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)纏(chan)繞和放(fang)卷(juan)的(de)(de)(de)裝置中，例(li)如饒線裝置或拉(la)光纖(xian)設(she)(she)(she)備，轉(zhuan)矩(ju)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)定(ding)(ding)要(yao)根據(ju)纏(chan)繞的(de)(de)(de)半徑的(de)(de)(de)變化隨時(shi)(shi)更改以(yi)確保材質的(de)(de)(de)受(shou)力(li)(li)不會隨著纏(chan)繞半徑的(de)(de)(de)變化而(er)改變。

2、位置控(kong)制：

位置(zhi)控(kong)制模式(shi)，一般(ban)是通(tong)過外部輸入的(de)(de)脈(mo)沖的(de)(de)頻率，來(lai)確(que)定轉動速度(du)的(de)(de)大小，通(tong)過脈(mo)沖的(de)(de)個數(shu)來(lai)確(que)定轉動的(de)(de)角度(du)，也(ye)有些(xie)伺(si)服可以通(tong)過通(tong)訊(xun)方式(shi)直接(jie)對(dui)速度(du)和(he)位移進行賦值(zhi)。由于位置(zhi)模式(shi)可以對(dui)速度(du)和(he)位置(zhi)都有很嚴格的(de)(de)控(kong)制，所以一般(ban)應(ying)用于定位裝(zhuang)置(zhi)。應(ying)用領域如數(shu)控(kong)機(ji)床、印刷機(ji)械等等。

3、速度模式：

通過模擬量的(de)輸入或脈(mo)沖的(de)頻率，都可(ke)以(yi)(yi)進(jin)行轉(zhuan)動速度的(de)控(kong)制，在有上位控(kong)制裝置(zhi)(zhi)的(de)外(wai)環(huan)PID控(kong)制時(shi)速度模式(shi)也可(ke)以(yi)(yi)進(jin)行定位，但必須把(ba)電(dian)機的(de)位置(zhi)(zhi)信(xin)號或直(zhi)接(jie)負(fu)載(zai)的(de)位置(zhi)(zhi)信(xin)號給上位反饋(kui)以(yi)(yi)做運(yun)算用。位置(zhi)(zhi)模式(shi)也支持(chi)直(zhi)接(jie)負(fu)載(zai)外(wai)環(huan)檢測(ce)位置(zhi)(zhi)信(xin)號，此(ci)時(shi)的(de)電(dian)機軸端的(de)編碼器(qi)只檢測(ce)電(dian)機轉(zhuan)速，位置(zhi)(zhi)信(xin)號就由直(zhi)接(jie)的(de)zui終負(fu)載(zai)端的(de)檢測(ce)裝置(zhi)(zhi)來提供了，這樣的(de)優(you)點在于可(ke)以(yi)(yi)減(jian)少(shao)中間傳動過程(cheng)中的(de)誤差，增(zeng)加(jia)了整個系(xi)統的(de)定位精度。

三、應用 

 由于變頻器和伺(si)服在性能(neng)和功能(neng)上的不(bu)同(tong)，所(suo)以應(ying)用(yong)也不(bu)大相同(tong)： 

1、在速度控(kong)制(zhi)和力矩控(kong)制(zhi)的(de)場合(he)要求不是很高的(de)一般用變頻(pin)器，也有在上位加位置反饋(kui)信(xin)號構成閉(bi)環用變頻(pin)進行位置控(kong)    制(zhi)的(de)，精度和響(xiang)應都不高。 

2、在有嚴格位(wei)置控(kong)制(zhi)要求(qiu)的場(chang)合(he)中只能(neng)用(yong)伺(si)(si)服來實現，還有就是(shi)(shi)伺(si)(si)服的響應(ying)速度遠(yuan)遠(yuan)大(da)(da)于變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)，有些對度的精度和響應(ying)    要求(qiu)高的場(chang)合(he)也(ye)用(yong)伺(si)(si)服控(kong)制(zhi)，能(neng)用(yong)變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)控(kong)制(zhi)的運動的場(chang)合(he)幾乎(hu)都能(neng)用(yong)伺(si)(si)服取代，關鍵是(shi)(shi)兩點：一是(shi)(shi)價(jia)格伺(si)(si)服遠(yuan)遠(yuan)高于    變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)，二是(shi)(shi)功率的原因：變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)zui大(da)(da)的能(neng)做到幾百KW，甚至更高，而伺(si)(si)服zui大(da)(da)就幾十(shi)KW。

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