伺服系统的相关知识了解一下

一个典型的伺服系统，包括电机、控制器、驱动器、反馈装置等设备。典型伺服系统组成:包括伺服控制器、伺服驱动器(放大器)、电机、编码器等。

伺服控制器又称运动控制器，可以看作是伺服系统的大脑。运动曲线，如加速度和速度，在这里产生。控制器向驱动器发送信号，使电机执行所需的运动。控制器在闭环系统中也起着重要的作用。它通过不断读取编码器的反馈和修改驱动器传输给电机的信号来修正实际值和期望值之间的误差。这些误差包括位置、速度、扭矩等误差。

伺服驱动器放大主控制器的信号，为电机提供足够的电流来产生速度和转矩。在旋转电机中，电流与转矩成正比，因此伺服驱动器直接控制电机产生的转矩。同样，在直线电机中，电流与力成正比，所以驱动器控制电机产生的力。

反馈通常由编码器或解析器(可视为传感器)提供。在需要非常准确定位的应用中，可以使用两个反馈装置，一个在电机上验证电机的性能，另一个在负载上验证负载的实际位置。双闭环控制常用于直线轴的准确定位。电机上有一个旋转编码器，线性轴上有一个来自ABB的线性编码器。

如上所述，在伺服电机中，需要控制的数量包括位置、速度和转矩或力。这些量可以由编码器或光栅尺、霍尔传感器、LVDT等传感器(需要电流传感器检测到扭矩)提供，然后由控制器计算并向驱动器发出控制命令，然后驱动器驱动电机按照设定的位移、速度或扭矩进行操作。音圈伺服电机的截面图及其控制电路原理图。在截面图中，线性编码器(线性刻度)作为反馈装置。

伺服电路：电流与旋转电机中的转矩或直线电机中的力成正比。电流传感器提供流经电机的电流信号，并将信号发回控制器，控制器从命令信号中减去信号，作用于电机。当伺服电机处于指令电流时，满足循环，直到电流降至指令电流以下，循环增加电流，直到达到指令电流。整个循环过程非常快，通常在次秒级更新。速度环以同样的方式运行，直流电动机电压与速度成正比。当速度低于命令速度时，速度环向电流环发送命令以增加电流，从而增加电压。交流电机可以通过编码器等传感器反馈速度和位置，并通过速度回路和位置回路改变电流来实现控制。三个回路以优化的方式同步工作，为伺服机构提供平滑和准确的控制。

闭环控制图：电流回路嵌套在速度回路中，速度回路嵌套在位置回路中。因此，一个电机是否可以看伺服电机，关键是看它是否用于闭环系统。反馈装置可以集成到电机中，也可以与电机单独组装在系统中。其实伺服电机的探索起源于1950年，当时美国致力于工厂自动化的升级。早期的自动化机械和工业机器人采用液压或气动来控制执行机构，但在精度、可靠性、管道油气泄漏等方面存在问题。

随着技术的进步，直流伺服电机在20世纪50年代和60年代发展起来，并开始安装在工业机器人中，以取代麻烦的液压和气动机构。与此同时，交流伺服电机在20世纪80年代出现。它们的优点包括使机器人更小、更轻、扭矩脉动更小。因此，现代工业机械中使用的伺服电机多为交流伺服电机。 ​