伺服控制系統(tǒng)是以變頻技術為基礎發(fā)展起來的產品，是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)。它的性能優(yōu)劣直接決定與影響著自動控制系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和精確性，機、電、液的組合成為目前工業(yè)自動化的主要技術基礎。下面小編為您介紹伺服控制系統(tǒng)的工作原理、組成及控制方式。
伺服控制系統(tǒng)的工作原理:
伺服控制系統(tǒng)實際上是一種對機械工作過程實現精細化控制的反饋控制系統(tǒng)，多用于對機械的運動矢量進行控制。伺服控制系統(tǒng)按所用驅動元件的類型可分為液壓伺服系統(tǒng)、氣動伺服系統(tǒng)和機電伺服系統(tǒng)。前兩者特色明顯，但應用范圍有一定的限制。而機電伺服系統(tǒng)的能源是可以用最方便最靈活的方式加以利用的電能，其驅動元件是可按各種特定需求設計和選用的電動機，可以達到最為優(yōu)異的系統(tǒng)性能，因此成為應用最為廣泛的伺服系統(tǒng)。
機電伺服控制系統(tǒng)以電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機構，在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)控制電動機的轉矩、轉速和轉角，將電能轉換為機械能，實現機械的運動要求。根據電機帶動負載的不同，伺服系統(tǒng)可以應用在國防、工業(yè)、民用等眾多場合，如：國防領域的雷達掃描器、光電跟蹤隨動器、火控系統(tǒng)、測控系統(tǒng)及用于半實物仿真的高精度轉臺、舵機負載模擬器等；工業(yè)領域的自動化產線、機床、機械臂、監(jiān)控設備轉臺等。
伺服控制系統(tǒng)組成:
控制器：PLC，變頻器，運動控制卡等其他控制設備，也稱為上位機。控制器按照數控系統(tǒng)的給定值和通過反饋裝置檢測的實際運行值的差，調節(jié)控制量。
伺服驅動器：溝通上位機和伺服電機，作用類似于變頻器作用于普通交流馬達。作為系統(tǒng)的主回路，一方面按控制量的大小將電網中的電能作用到電動機上，調節(jié)電動機轉矩的大小；另一方面按電動機的要求把恒壓恒頻的電網供電轉換為電動機所需的交流電或直流電。
伺服電動機：執(zhí)行設備，接受來自驅動器的控制信號。
機械設備：將伺服電機的圓周運動或直線電機的直線運動轉換成所需要的運動形式。
各類傳感器和繼電器：檢測工業(yè)控制環(huán)境下的各種信號送給上位機或驅動器做為某些動作的判斷標準。
伺服控制系統(tǒng)的控制方式
三種控制方式：速度控制方式，轉矩控制方式，位置控制方式。
1、轉矩控制——電流環(huán)控制
轉矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設定電機軸對外的輸出轉矩的大小，主要應用于需要嚴格控制轉矩的場合。可以通過即時的改變模擬量的設定來改變設定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對應的地址的數值來實現。
應用主要在對材質的受力有嚴格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線裝置或拉光纖設備，轉矩的設定要根據纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。
2、位置控制
位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉動速度的大小，通過脈沖的個數來確定轉動的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴格的控制，所以一般應用于定位裝置。應用領域如數控機床、印刷機械等等。
位置模式也支持直接負載外環(huán)檢測位置信號，此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉速，位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個系統(tǒng)的定位精度。
3、速度控制——速度環(huán)控制
通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉動速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時速度模式也可以進行定位，但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。
一般而言，速度控制和轉矩控制都是用模擬量來控制的，位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。就伺服驅動器的響應速度來看，轉矩模式運算量最小，驅動器對控制信號的響應最快；位置模式運算量最大，驅動器對控制信號的響應最慢。三種控制方式的選擇：
1、如果對電機的速度、位置都沒有要求，只要輸出一個恒轉矩，當然是用轉矩模式。
2、如果對位置和速度有一定的精度要求，而對實時轉矩不是很關心，用速度或位置模式比較好。
3、如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，用速度控制效果會好一點。
4、如果本身要求不是很高，或者基本沒有實時性的要求，用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。
5、如果控制器本身的運算速度很慢，就用位置方式控制。
6、如果控制器運算速度比較快，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅動器移到控制器上，減少驅動器的工作量，提高效率。
7、如果有更好的上位控制器，還可以用轉矩方式控制，把速度環(huán)也從驅動器上移開，這一般只是高端專用控制器才能這么做。
伺服系統(tǒng)除了可以進行速度與轉矩控制外，還可以進行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。目前，伺服控制系統(tǒng)不僅在工農業(yè)生產以及日常生活中得到了廣泛的應用，而且在許多高科技領域，如激光加工、機器人、數控機床等領域中。希望通過上文的介紹能給您帶來幫助。
