【 伺服源自英文單詞“Servo”，顧名思義
，就是指係統跟隨外部指令進行人們所期望的運動，而其中的運動要素包括位置

、速度和力矩等物理量。回顧伺服係統的發展曆程，從最早的液壓、氣動到如今的電氣化
，由伺服電機
、反饋裝置與控製器組成的伺服係統已經走過了近50個年頭。】

　　伺服源自英文單詞“Servo”
，顧名思義

，就是指係統跟隨外部指令進行人們所期望的運動，而其中的運動要素包括位置

、速度和力矩等物理量。回顧伺服係統的發展曆程，從最早的液壓

、氣動到如今的電氣化
，由伺服電機、反饋裝置與控製器組成的伺服係統已經走過了近50個年頭。

　　如(ru)今(jin)，隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)成(cheng)熟(shu)，交(jiao)流(liu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)技(ji)術(shu)憑(ping)借(jie)其(qi)優(you)異(yi)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)
，逐(zhu)漸(jian)取(qu)代(dai)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)成(cheng)為(wei)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)的(de)主(zhu)導(dao)執(zhi)行(xing)電(dian)機(ji)。交(jiao)流(liu)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)技(ji)術(shu)的(de)成(cheng)熟(shu)也(ye)使(shi)得(de)市(shi)場(chang)呈(cheng)現(xian)出(chu)快(kuai)速(su)的(de)多(duo)元(yuan)化(hua)發(fa)展(zhan)
，並(bing)成(cheng)為(wei)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)支(zhi)撐(cheng)性(xing)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)。

　　南京工業大學運動控製研究所所長舒誌兵在采訪中用九個字描述了伺服係統的發展趨勢：即高精度、高速度、大da功gong率lv。他ta解jie釋shi說shuo，伺si服fu係xi統tong的de發fa展zhan要yao充chong分fen利li用yong電dian子zi和he計ji算suan機ji技ji術shu，采cai用yong數shu字zi式shi伺si服fu係xi統tong，利li用yong微wei機ji實shi現xian調tiao節jie控kong製zhi，增zeng強qiang軟ruan件jian控kong製zhi功gong能neng
，排pai除chu模mo擬ni電dian路lu的de非fei線xian性xing誤wu差cha和he調tiao整zheng誤wu差cha以yi及ji溫wen度du漂piao移yi等deng因yin素su的de影ying響xiang，這zhe可ke大da大da提ti高gao伺si服fu係xi統tong的de性xing能neng，並bing為wei實shi現xian最zui優you控kong製zhi
、自適應控製創造條件。同時，要開發高精度
、快速檢測元件與高性能的伺服電機（執行元件）。

　　如何提高交流伺服係統的性能指標

　　眾所周知
，伺服係統由伺服驅動裝置和驅動元件組成，高性能的伺服係統還有檢測裝置，用來反饋實際的輸出狀態。

　　舒所長介紹

，在交流伺服係統中，電動機的類型有永磁同步交流伺服電機（PMSM）和感應異步交流伺服電機（IM），其中永磁同步電機具備十分優良的低速性能，可以實現弱磁高速控製，具有調速範圍寬廣
、動態特性和效率高的優點，已經發展成為伺服係統的主流之選。而異步伺服電機雖然結構堅固、價格低廉，但在特性與效率上與永磁同步電機存在差距，隻在大功率場合得到重視。

　　隨著交流伺服係統的應用範圍逐漸拓寬，其性能的評價標準也得到廣泛關注。舒所長將性能指標大致分為調速範圍、定位精度
、穩速精度、動態響應和運行穩定性等方麵，同時他對這幾個指標分別做了詳細說明，他解釋道：“低檔的伺服係統調速範圍在1：1000以上，一般的在1：5000～1：10000，高性能的可以達到1：100000以上；定位精度一般都要達到±1個脈衝，尤其是低速下的穩速精度。比如給定1rpm時，一般的在±0.1rpm以內，高性能的可以達到±0.01rpm以內；動態響應方麵
，通常衡量的指標是係統最高響應頻率，即給定最高頻率的正弦速度指令，係統輸出速度波形的相位滯後不超過90度或者幅值不小於50％。進口三菱伺服電機MR－J3係列的響應頻率高達900Hz，而國內主流產品的頻率在200～500Hz；運行穩定性主要是指係統在電壓波動
、負載波動、電機參數變化、上位控製器輸出特性變化
、電磁幹擾，以及其他特殊運行條件下，維持穩定運行並保證一定的性能指標的能力。這方麵國產產品與世界先進產品相比差距較大。”

　　同(tong)時(shi)，舒(shu)所(suo)長(chang)從(cong)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)方(fang)麵(mian)對(dui)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)進(jin)行(xing)了(le)進(jin)一(yi)步(bu)闡(chan)釋(shi)

，他(ta)介(jie)紹(shao)，基(ji)於(yu)電(dian)機(ji)穩(wen)態(tai)數(shu)學(xue)模(mo)型(xing)的(de)電(dian)壓(ya)頻(pin)率(lv)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)和(he)開(kai)環(huan)磁(ci)通(tong)軌(gui)跡(ji)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)都(dou)難(nan)以(yi)達(da)到(dao)良(liang)好(hao)的(de)伺(si)服(fu)特(te)性(xing)，目(mu)前(qian)普(pu)遍(bian)應(ying)用(yong)的(de)是(shi)基(ji)於(yu)永(yong)磁(ci)電(dian)機(ji)動(dong)態(tai)解(jie)耦(ou)數(shu)學(xue)模(mo)型(xing)的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)
，這(zhe)是(shi)現(xian)代(dai)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)的(de)核(he)心(xin)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)。他(ta)強(qiang)調(tiao)說(shuo)：“雖然人們為了進一步提高控製特性和穩定性，提出了反饋線性化控製、滑模變結構控製
、自適應控製等理論，還有不依賴數學模型的模糊控製和神經元網絡控製方法，但是大多在矢量控製的基礎上附加應用這些控製方法。”

　　什麼樣的伺服係統才是用戶最需要的

？

　　近年來，伺服係統的發展始終以穩定性、響(xiang)應(ying)性(xing)與(yu)精(jing)度(du)為(wei)發(fa)展(zhan)主(zhu)軸(zhou)，這(zhe)也(ye)是(shi)用(yong)戶(hu)在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)最(zui)為(wei)看(kan)重(zhong)的(de)幾(ji)大(da)因(yin)素(su)。穩(wen)定(ding)的(de)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)在(zai)給(gei)定(ding)輸(shu)入(ru)或(huo)外(wai)界(jie)幹(gan)擾(rao)作(zuo)用(yong)下(xia)，在(zai)短(duan)暫(zan)的(de)調(tiao)節(jie)後(hou)達(da)到(dao)新(xin)的(de)或(huo)者(zhe)恢(hui)複(fu)到(dao)原(yuan)有(you)的(de)平(ping)衡(heng)狀(zhuang)態(tai)；伺服係統的精度是指輸出量能跟隨輸入量的精確程度。以數控機床為例，允許的偏差一般都在0.01～0.00lmm之間；快速響應性是伺服係統動態品質的標誌之一，即要求跟蹤指令信號的響應要快，一方麵要求過渡過程時間短，一般在200ms以內
，甚至小於幾十毫秒。而另一方麵
，為了滿足超調要求，要求過渡過程的前沿陡
，即上升率要大。

　　舒(shu)所(suo)長(chang)還(hai)強(qiang)調(tiao)


，由(you)於(yu)用(yong)戶(hu)在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)經(jing)常(chang)會(hui)遇(yu)到(dao)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)頻(pin)繁(fan)的(de)啟(qi)動(dong)和(he)製(zhi)動(dong)過(guo)程(cheng)，這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)具(ju)有(you)高(gao)性(xing)能(neng)，即(ji)電(dian)機(ji)的(de)輸(shu)出(chu)力(li)矩(ju)與(yu)轉(zhuan)動(dong)慣(guan)量(liang)的(de)比(bi)值(zhi)大(da)，以(yi)產(chan)生(sheng)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)加(jia)速(su)或(huo)製(zhi)動(dong)力(li)矩(ju)。要(yao)求(qiu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)在(zai)低(di)速(su)時(shi)有(you)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)輸(shu)出(chu)力(li)矩(ju)且(qie)運(yun)轉(zhuan)平(ping)穩(wen)
，以(yi)便(bian)在(zai)與(yu)機(ji)械(xie)運(yun)動(dong)部(bu)分(fen)連(lian)接(jie)中(zhong)盡(jin)量(liang)減(jian)少(shao)中(zhong)間(jian)環(huan)節(jie)；同(tong)時(shi)，寬(kuan)調(tiao)速(su)範(fan)圍(wei)的(de)速(su)度(du)調(tiao)節(jie)係(xi)統(tong)也(ye)是(shi)用(yong)戶(hu)較(jiao)為(wei)關(guan)注(zhu)的(de)熱(re)點(dian)。以(yi)機(ji)床(chuang)行(xing)業(ye)為(wei)例(li)，從(cong)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)結(jie)構(gou)看(kan)，數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)位(wei)置(zhi)閉(bi)環(huan)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)看(kan)作(zuo)是(shi)位(wei)置(zhi)調(tiao)節(jie)為(wei)外(wai)環(huan)
、速(su)度(du)調(tiao)節(jie)為(wei)內(nei)環(huan)的(de)雙(shuang)閉(bi)環(huan)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，其(qi)內(nei)部(bu)的(de)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)是(shi)把(ba)位(wei)置(zhi)控(kong)製(zhi)輸(shu)入(ru)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)相(xiang)應(ying)的(de)速(su)度(du)給(gei)定(ding)信(xin)號(hao)後(hou)
，再(zai)通(tong)過(guo)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)驅(qu)動(dong)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)
，實(shi)現(xian)實(shi)際(ji)位(wei)移(yi)。數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)主(zhu)運(yun)動(dong)要(yao)求(qiu)調(tiao)速(su)性(xing)能(neng)也(ye)比(bi)較(jiao)高(gao)，因(yin)此(ci)要(yao)求(qiu)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)為(wei)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)寬(kuan)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)。

　　目前，伺服係統的應用行業逐漸增多，行業用戶的需求也在完善著伺服係統的功能與性能。舒所長介紹說：“近jin幾ji年nian


，隨sui著zhe國guo內nei外wai公gong司si應ying用yong伺si服fu產chan品pin的de成cheng功gong案an例li增zeng多duo，以yi及ji在zai國guo外wai展zhan會hui上shang關guan於yu運yun動dong控kong製zhi新xin技ji術shu的de見jian聞wen
，我wo大da致zhi地di總zong結jie了le一yi些xie伺si服fu驅qu動dong係xi統tong、運動控製和相關軟件的發展趨勢：首先就是產品的模塊化設計，同時在產品中融入機器安全的概念；同時
，在適合運動控製的工業協議方麵，我們注意到包括倍福
、貝加萊
、丹納赫


、西(xi)門(men)子(zi)等(deng)公(gong)司(si)都(dou)推(tui)出(chu)了(le)自(zi)己(ji)的(de)通(tong)訊(xun)協(xie)議(yi)。這(zhe)些(xie)通(tong)訊(xun)協(xie)議(yi)都(dou)為(wei)多(duo)軸(zhou)實(shi)時(shi)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)提(ti)供(gong)了(le)可(ke)能(neng)性(xing)，也(ye)被(bei)一(yi)些(xie)高(gao)端(duan)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)集(ji)成(cheng)進(jin)去(qu)。目(mu)前(qian)，國(guo)內(nei)的(de)相(xiang)關(guan)企(qi)業(ye)與(yu)研(yan)究(jiu)所(suo)已(yi)經(jing)進(jin)行(xing)了(le)研(yan)發(fa)實(shi)踐(jian)
，這(zhe)一(yi)方(fang)麵(mian)消(xiao)化(hua)了(le)國(guo)外(wai)的(de)先(xian)進(jin)技(ji)術(shu)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)也(ye)為(wei)自(zi)己(ji)的(de)總(zong)線(xian)標(biao)準(zhun)的(de)製(zhi)定(ding)做(zuo)出(chu)了(le)有(you)益(yi)的(de)嚐(chang)試(shi)。”

運動控製產品競爭的新特性

獨立驅動技術提高用戶收益