伺服系統的分類與發展方向

伺服系(xi)統 按(an)(an)其(qi)驅(qu)動(dong)元件(jian)劃分，有步進(jin)式(shi)伺服(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)、直流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)(簡稱(cheng)直流(liu)電(dian)機(ji))伺服(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)、交流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)(簡稱(cheng)交流(liu)電(dian)機(ji))伺服(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)。按(an)(an)控制方式(shi)劃分，有開環伺服(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)、閉環伺服(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)和(he)半閉環伺服(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)等(deng)；

伺服系統的分類： 實際上(shang)數(shu)控系統也分成開(kai)環、閉環和(he)半(ban)閉環3種(zhong)類型，就是與伺(si)服系統這3種(zhong)方式相(xiang)關。

1.開環系(xi)統

圖(tu)1是開環(huan)系統(tong)(tong)構成(cheng)圖(tu)，它主要由驅動(dong)電路，執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)元(yuan)件(jian)和機床3大(da)部(bu)分(fen)組成(cheng)。常(chang)用(yong)的執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)元(yuan)件(jian)是步(bu)進電機，通(tong)常(chang)稱以步(bu)進電機作為(wei)執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)元(yuan)件(jian)的開環(huan)系統(tong)(tong)為(wei)步(bu)進式伺(si)服系統(tong)(tong)，在這種系統(tong)(tong)中，如果是大(da)功率驅動(dong)時，用(yong)步(bu)進電機作為(wei)執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)元(yuan)件(jian)。驅動(dong)電路的主要任務是將(jiang)指令脈沖轉化為(wei)驅動(dong)執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)元(yuan)件(jian)所需的信號(hao)。

2.閉環與(yu)半閉環系統

閉(bi)環系(xi)(xi)統(tong)(tong)主要由(you)執行元(yuan)件(jian)、檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)單元(yuan)、比(bi)較(jiao)環節(jie)、驅動(dong)電路和(he)機(ji)(ji)床5部分(fen)組成。其構成框(kuang)圖如圖2所示。在閉(bi)環系(xi)(xi)統(tong)(tong)中，檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)元(yuan)件(jian)將機(ji)(ji)床移動(dong)部件(jian)的(de)(de)實(shi)際位置(zhi)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)出(chu)來并轉換(huan)成電信號反(fan)饋給比(bi)較(jiao)環節(jie)。常見的(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)元(yuan)件(jian)有旋(xuan)轉變壓器(qi)、感應同步器(qi)、光柵、磁(ci)柵和(he)編碼盤等。通常把(ba)安裝在絲杠上(shang)(shang)的(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)元(yuan)件(jian)組成的(de)(de)伺服(fu)(fu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)稱為(wei)半閉(bi)環系(xi)(xi)統(tong)(tong)；把(ba)安裝在工(gong)作臺(tai)上(shang)(shang)的(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)元(yuan)件(jian)組成的(de)(de)伺服(fu)(fu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)稱為(wei)閉(bi)環系(xi)(xi)統(tong)(tong)。由(you)于絲杠和(he)工(gong)作臺(tai)之間傳動(dong)誤(wu)差(cha)的(de)(de)存在，半閉(bi)環伺服(fu)(fu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)精(jing)度要比(bi)閉(bi)環伺服(fu)(fu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)精(jing)度低一些。

比(bi)較(jiao)環(huan)節(jie)的(de)(de)作用是將指令信(xin)號和反饋信(xin)號進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)，兩者(zhe)的(de)(de)差(cha)值作為(wei)伺服(fu)系統(tong)的(de)(de)跟(gen)隨誤差(cha)，經驅(qu)動電(dian)路(lu)，控(kong)制執行(xing)元件帶動工作臺(tai)繼續移動，直(zhi)到跟(gen)隨誤差(cha)為(wei)零。根據(ju)進(jin)入比(bi)較(jiao)環(huan)節(jie)信(xin)號的(de)(de)形式以及反饋檢測方式，閉(bi)環(huan)(半閉(bi)環(huan))系統(tong)可分(fen)為(wei)脈沖比(bi)較(jiao)伺服(fu)系統(tong)、相位比(bi)較(jiao)伺服(fu)系統(tong)和幅(fu)值比(bi)較(jiao)伺服(fu)系統(tong)3種。

由于比較環(huan)節輸出的(de)信(xin)號比較微(wei)弱(ruo)，不足以驅(qu)動執行元件，故需對其進行放大，驅(qu)動電路正是為此而設(she)置的(de)。執(zhi)行(xing)元件(jian)的(de)作用是根(gen)據控(kong)制信(xin)號，即來(lai)自比較環(huan)節(jie)的(de)跟隨誤差信(xin)號，將表示位(wei)移量的(de)電(dian)(dian)信(xin)號轉化為機械位(wei)移。常用的(de)執(zhi)行(xing)元件(jian)有直流寬(kuan)調速電(dian)(dian)動(dong)機、交流電(dian)(dian)動(dong)機等。執(zhi)行(xing)元件(jian)是伺服系統中必(bi)不可少的(de)一(yi)部分，驅動(dong)電(dian)(dian)路(lu)是隨執(zhi)行(xing)元件(jian)的(de)不同而不同的(de) 。

伺服系統的發展方向：

隨著生產力不斷發展，要求伺服系統 向高精度、高速度、大功率方向發展。

(1)充分(fen)利(li)用迅速發展的(de)電子和(he)計算機技術，采用數(shu)字式伺服系統，利(li)用微機實(shi)現調(diao)節控制，增強軟件控制功能(neng)，排除模擬(ni)電路的(de)非線(xian)性(xing)誤(wu)差和(he)調(diao)整誤(wu)差以及溫度漂移(yi)等因素(su)的(de)影響，這可大(da)大(da)提高伺服系統的(de)性(xing)能(neng)，并為實(shi)現最優控制、自適應控制創(chuang)造(zao)條(tiao)件。

(2)開發(fa)高精(jing)度、快速檢測元件(jian)。

(3)開發高性(xing)能的伺(si)服(fu)(fu)電(dian)(dian)(dian)機(執行元件)。目前(qian)交流伺(si)服(fu)(fu)電(dian)(dian)(dian)機的變速比已達1∶10000，使用(yong)日(ri)益(yi)增多。無(wu)刷電(dian)(dian)(dian)機因無(wu)電(dian)(dian)(dian)刷和換向片零部件，加速性(xing)能要比直流伺(si)服(fu)(fu)電(dian)(dian)(dian)機高兩倍，維護(hu)也(ye)較方便，常用(yong)于高速數控機床、激光切割機、機器人機械(xie)設備等。

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