伺服電機是一種常用的機械設備，它可以根據(jù)控制信號來移動或轉(zhuǎn)動。伺服電機主要由伺服驅(qū)動器、電動機和其他相關(guān)部件組成。伺服馬達用來提供動力，而伺服控制器則負責調(diào)整輸出速度和位置，并將其轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送給執(zhí)行機構(gòu)。伺服電動機通常由兩部分組成：一組感應電動機，另一組是被稱為轉(zhuǎn)子的飛輪。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生電磁場，帶動另一個被稱為馬達的小型機械零件工作。轉(zhuǎn)子上有兩個不同的線圈，它們與吸盤連接在一起。吸盤會把轉(zhuǎn)子上面的線纏繞起來，使整個馬達看起來像一把劍。齒輪裝置使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)順暢，同時也限制了噪音。
伺服電機的工作原理涉及到了編碼器、控制器和驅(qū)動器這三個重要部分。下面我們分別來講解下。
編碼器：編碼器是伺服電機中一個非常重要的部分，它可以將電機的運動姿態(tài)(即位置和速度)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，從而進行精細的控制。通常，編碼器會通過兩個輸出通道，即A相和B相，來對伺服電機進行精細控制。A相和B相之間會存在一定的相角偏移差，它們之間可以判斷伺服電機的轉(zhuǎn)向(順時針或逆時針)。
控制器：控制器可以說是伺服電機的“大腦”，負責接收編碼器傳來的信號，并將驅(qū)動器發(fā)出的控制信號轉(zhuǎn)化為電機運動指令。主要控制通過PWM(脈沖寬度調(diào)制)技術(shù)調(diào)整電機的功率和方向。控制器中發(fā)出的信號通?；诜答佇畔⒑驮O定值，將驅(qū)動信號進行精細調(diào)整，以達到精確控制的效果。
驅(qū)動器：驅(qū)動器是伺服電機中最終的動力輸出部分，負責將電能轉(zhuǎn)化為機械能，推動電機運動。在某些情況下，如果電機在停止時需要保持轉(zhuǎn)動姿態(tài)，驅(qū)動器還會自動控制電梯的抱閘，以防止電機因重力影響產(chǎn)生滑動現(xiàn)象。
伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達到0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護不方便，產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝碗s，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。
伺服系統(tǒng)目前有三種分類方式，分別是按照 系統(tǒng)功率大小、按照液壓元件 和 按控制原理分類。(1)按照功率大小，可分為小型伺服、中型伺服和大型伺服系統(tǒng)。大型伺服是指系統(tǒng)功率大于5KW，主要用于驅(qū)動重型機械設備;中型伺服是指功率介于1KW和5KW之間，在OEM市場得到廣泛應用;小型伺服是指系統(tǒng)功率小于1KW，主要應在在中低端OEM市場。(2)按照液壓元件，伺服系統(tǒng)可分為液壓伺服系統(tǒng)、電氣伺服系統(tǒng)和氣動伺服系統(tǒng);(3)按控制原理分類，伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)控制伺服系統(tǒng)、閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)。
開環(huán)伺服系統(tǒng) 即無位置反饋的系統(tǒng)，其驅(qū)動元件主要是功率步進電機或液壓脈沖馬達。這兩種驅(qū)動元件的工作原理的實質(zhì)是數(shù)字脈沖到角度位移的變換，它不用位置檢測元件實現(xiàn)定位，而是靠驅(qū)動裝置本身，轉(zhuǎn)過的角度正比與指令脈沖的個數(shù);運動速度由進給脈沖的頻率決定。開環(huán)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，但精度差，低速不平穩(wěn)，高速扭矩小。一般用于輕載負載變化不大或經(jīng)濟型數(shù)控機床上。
閉環(huán)伺服系統(tǒng) 是誤差控制隨動隨動系統(tǒng)。數(shù)控機床進給系統(tǒng)的誤差，是CNC輸出的位置指令和機床工作臺(或刀架)實際位置的差值。閉環(huán)系統(tǒng)運動執(zhí)行元件不能反映運動的位置，因此需要有位置檢測裝置。該裝置測出實際位移量或者實際所處的位置，并將測量值反饋給CNC裝置，與指令進行比較，求得誤差，依次構(gòu)成閉環(huán)位置控制。由于閉環(huán)伺服系統(tǒng)是反饋控制，反饋測量裝置精度很高，所以系統(tǒng)傳動鏈的誤差，環(huán)內(nèi)各元件的誤差以及運動中造成的誤差都可以得到補償，從而大大提高了跟隨精度和定位精度。
半閉環(huán)系統(tǒng) 是位置檢測元件不直接安裝在進給坐標的最終運動部件上，而是中間經(jīng)過機械傳動部件的位置轉(zhuǎn)換，稱為間接測量。亦即坐標運動的傳動鏈有一部分在位置閉環(huán)以外，在環(huán)外的傳動誤差沒有得到系統(tǒng)的補償，因而這種伺服系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)。半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)是一致的，不同點只是閉環(huán)系統(tǒng)環(huán)內(nèi)包括較多的機械傳動部件，傳動誤差均可被補償。理論上精度可以達到很高。但由于受機械變形、溫度變化、振動以及其它因素的影響，系統(tǒng)穩(wěn)定性難以調(diào)整。
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