伺服系統的特點、分類及發展方向

一、伺服體系的基本要求和特點
1.對伺服體系的基本要求
（1）穩定性好：穩定是指體系在給定輸入或外界攪擾效果下，能在短暫的調理進程后抵達新的或者回復到原有平衡狀況。
（2）精度高：伺服體系的精度是指輸出量能跟從輸入量的準確程度。作為精密加工的數控機床，要求的定位精度或概括加工精度一般都比較高，答應的偏差一般都在0.01～0.00lmm之間。
（3）快速響應性好：快速響應性是伺服體系動態品質的標志之一，即要求盯梢指令信號的響應要快，一方面要求過渡進程時間短，一般在200ms以內，乃至小于幾十毫秒；另一方面，為滿足超調要求，要求過渡進程的前沿陡，即上升率要大。
2、伺服體系的主要特點
（1）準確的檢測設備：以組成速度和方位閉環操控。
（2）有多種反應比較原理與辦法：依據檢測設備完成信息反應的原理不同，伺服體系反應比較的辦法也不相同?，F在常用的有脈沖比較、相位比較和幅值比較3種。
（3）高功能的伺服電動機（簡稱伺服電機）：用于高效和雜亂型面加工的數控機床，伺服體系將常常處于頻繁的發動和制動進程中。要求電機的輸出力矩與轉動慣量的比值大，以產生足夠大的加速或制動力矩。要求伺服電機在低速時有足夠大的輸出力矩且運轉平穩，以便在與機械運動部分連接中盡量削減中間環節。
（4）寬調速范圍的速度調理體系，即速度伺服體系：從體系的操控結構看，數控機床的方位閉環體系可看作是方位調理為外環、速度調理為內環的雙閉環自動操控體系，其內部的實踐作業進程是把方位操控輸入轉換成相應的速度給定信號后，再經過調速體系驅動伺服電機，完成實踐位移。數控機床的主運動要求調速功能也比較高，因此要求伺服體系為高功能的寬調速體系。
二、伺服體系的分類
伺服體系按其驅動元件區分，有步進式伺服體系、直流電動機（簡稱直流電機）伺服體系、溝通電動機（簡稱溝通電機）伺服體系。按操控方法區分，有開環伺服體系、閉環伺服體系和半閉環伺服體系等，實踐上數控體系也分紅開環、閉環和半閉環3種類型，便是與伺服體系這3種方法相關。
1、開環體系
開環體系，它主要由驅動電路，履行元件和機床3大部分組成。常用的履行元件是步進電機，一般稱以步進電機作為履行元件的開環體系為步進式伺服體系，在這種體系中，如果是大功率驅動時，用步進電機作為履行元件。驅動電路的主要任務是將指令脈沖轉化為驅動履行元件所需的信號。
2、閉環體系
閉環體系主要由履行元件、檢測單元、比較環節、驅動電路和機床5部分組成。其構成框圖如圖2所示。在閉環體系中，檢測元件將機床移動部件的實踐方位檢測出來并轉換成電信號反應給比較環節。常見的檢測元件有旋轉變壓器、感應同步器、光柵、磁柵和編碼盤等。一般把安裝在絲杠上的檢測元件組成的伺服體系稱為半閉環體系；把安裝在作業臺上的檢測元件組成的伺服體系稱為閉環體系。因為絲杠和作業臺之間傳動差錯的存在，半閉環伺服體系的精度要比閉環伺服體系的精度低一些。
比較環節的效果是將指令信號和反應信號進行比較，兩者的差值作為伺服體系的跟從差錯，經驅動電路，操控履行元件帶動作業臺繼續移動，直到跟從差錯為零。依據進入比較環節信號的形式以及反應檢測方法，閉環（半閉環）體系可分為脈沖比較伺服體系、相位比較伺服體系和幅值比較伺服體系3種。
因為比較環節輸出的信號比較弱小，不足以驅動履行元件，故需對其進行擴大，驅動電路正是為此而設置的。
履行元件的效果是依據操控信號，即來自比較環節的跟從差錯信號，將表示位移量的電信號轉化為機械位移。常用的履行元件有直流寬調速電動機、溝通電動機等。履行元件是伺服體系中必不可少的一部分，驅動電路是隨履行元件的不同而不同的。
可廣泛應用于數碼雕琢，包裝機械，模具生產等工業生產應用場合，更適用于高等學校機電一體化，電子電器，電氣自動化專業學生（研究生）生產實習，課程設計等課程的實驗研究。
三、伺服體系的開展方向
跟著生產力不斷開展，要求伺服體系向高精度、高速度、大功率方向開展。
（1）充分利用迅速開展的電子和計算機技術，采用數字式伺服體系，利用微機完成調理操控，增強軟件操控功能，排除模擬電路的非線性差錯和調整差錯以及溫度漂移等要素的影響，這可大大提高伺服體系的功能，并為完成最優操控、自適應操控創造條件。
（2）開發高精度、快速檢測元件。
（3）開發高功能的伺服電機（履行元件）?，F在溝通伺服電機的變速比已達1∶10000，運用日益增多。無刷電機因無電刷和換向片零部件，加速功能要比直流伺服電機高兩倍，維護也較方便，常用于高速數控機床。