伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

　　機電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(tǒng)一般包括控制器、被控對象、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)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(wù)是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理，用來控制執(zhí)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(shù)量，例如：位移、加速度、力、速度和力矩等。

　　3、執(zhí)行環(huán)節(jié)

　　執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號的規(guī)則，將輸入的各形式能量轉(zhuǎn)化成機械能，驅(qū)動被控對象工作。

　　4、檢測環(huán)節(jié)

　　檢測環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M行測量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要量綱的裝置，一般包括傳感器（編碼器）和轉(zhuǎn)換電路。

　　5、比較環(huán)節(jié)

　　比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)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(huán)節(jié)通常由專門的電路或計算機來實現(xiàn)。

　　伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀

　　1、伺服驅(qū)動產(chǎn)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(xiàn)在以信號線數(shù)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(shù)據(jù)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(zhuǎn)生成100萬個脈沖，有高達6000 r/min的轉(zhuǎn)速，且僅用16μA電流。

　　除了光電編碼器之外，磁編碼器值得關(guān)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(nèi)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(zhuǎn)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(qū)動器。雖有較低成本、較快的相應(yīng)速度、連續(xù)性較好的特點，但傳統(tǒng)模擬控制會因為溫度升高發(fā)生漂移，調(diào)試系統(tǒng)不易掌握，柔性化設(shè)計實現(xiàn)難，無法完成復(fù)雜的計算，對現(xiàn)代控制理論指導(dǎo)下的控制算法無法實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)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(tǒng)

　　液壓的伺服系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為電氣伺服系統(tǒng)，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(jì)70年代，但在70年代末至80年代初，其逐漸被交流伺服驅(qū)動技術(shù)取代，且當(dāng)時工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動化的基礎(chǔ)技術(shù)就包括交流伺服驅(qū)動技術(shù)。

　　由于電機本身有一定缺陷，所以直流伺服驅(qū)動技術(shù)發(fā)展受到了影響。因直流伺服電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)子在運行過程中溫度逐漸升高，使其無法精準(zhǔn)確地連接其他機械設(shè)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(qū)動技術(shù)機械轉(zhuǎn)向器的發(fā)展瓶頸就產(chǎn)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(xiàn)了交流伺服電機的比較優(yōu)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(nèi)的許多領(lǐng)域都廣泛使用交流伺服系統(tǒng)。

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