伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介及其分類

      伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床發(fā)展過程中有著非常重要的地位，是數(shù)控系統(tǒng)很大的組成部分，起著很大的作用。小編來給大家簡(jiǎn)單介紹一下什么是伺服系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的分類。

     對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制的反饋控制系統(tǒng) ，又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)泛指使輸出變量精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的控制系統(tǒng)。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量（系統(tǒng)的輸出量）是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械 位移（或轉(zhuǎn)角）準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角）。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋 控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。 

      伺服系統(tǒng)剛開始用于船舶的自動(dòng)駕駛、火炮控制和指揮儀中,后來逐漸推廣到很多領(lǐng)域,特別是自動(dòng)車床、天線位置控制、導(dǎo)彈和飛船的制導(dǎo)等。采用伺服系統(tǒng)主要是為了達(dá)到下面的幾個(gè)目的：①以小功率指令信號(hào)去控制大功率負(fù)載?；鹋诳刂坪痛婵刂凭褪堑湫偷睦?。②在沒有機(jī)械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠(yuǎn)處的輸出軸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距同步傳動(dòng)。③使輸出機(jī)械位移精確地跟蹤電信號(hào)，如記錄和指示儀表等。 

       衡量伺服系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)有頻帶寬度和精度 。頻帶寬度簡(jiǎn)稱帶寬，由系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性來規(guī)定，反映伺服系統(tǒng)的跟蹤的快速性。帶寬越大，快速性越好。圖中是伺服系統(tǒng)的典型頻率響應(yīng)特性。通常取頻率響應(yīng)特性的對(duì)數(shù)幅頻特性的值降到－3分貝時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率值ωb 為系統(tǒng)的帶寬（從坐標(biāo)原點(diǎn)ω=0算起）。伺服系統(tǒng)的帶寬主要受控制對(duì)象和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的慣性的限制。慣性越大，帶寬越窄。一般伺服系統(tǒng)的帶寬小于15赫，大型設(shè)備伺服系統(tǒng)的帶寬則在1～2赫以下。伺服系統(tǒng)的精度主要決定于所用的測(cè)量元件的精度。因此，在伺服系統(tǒng)中必須采用高精度的測(cè)量元件，如精密電位器 、自整角機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器 等。此外，也可采取附加措施來提高系統(tǒng)的精度，例如將測(cè)量元件（如自整角機(jī)）的測(cè)量軸通過減速器與轉(zhuǎn)軸相連，使轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角得到放大，來提高相對(duì)測(cè)量精度。采用這種方案的伺服系統(tǒng)稱為精測(cè)粗測(cè)系統(tǒng)或雙通道系統(tǒng)。通過減速器 與轉(zhuǎn)軸嚙合的測(cè)角線路稱精讀數(shù)通道，直接取自轉(zhuǎn)軸的測(cè)角線路稱粗讀數(shù)通道。 

       伺服系統(tǒng)按其驅(qū)動(dòng)元件劃分，有步進(jìn)式伺服系統(tǒng)、直流電動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱直流電機(jī)）伺服系統(tǒng)、交流電動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱交流電機(jī)）伺服系統(tǒng)：按控制方式劃分，有開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)等。實(shí)際上數(shù)控系統(tǒng)也分成開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種類型，就是與伺服系統(tǒng)這三種方式相關(guān)。

1 、開環(huán)系統(tǒng)

       開環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成主要由驅(qū)動(dòng)電路，執(zhí)行元件和被控對(duì)象三大部分組成。常用的執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)，通常稱以步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件的開環(huán)系統(tǒng)為步進(jìn)式伺服系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，如果是大功率驅(qū)動(dòng)時(shí)，用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件。驅(qū)動(dòng)電路的主要任務(wù)是將指令脈沖轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件所需的信號(hào)。

2 、閉環(huán)系統(tǒng)

       閉環(huán)系統(tǒng)主要由執(zhí)行元件、檢測(cè)單元、比較環(huán)節(jié)、驅(qū)動(dòng)電路和被控對(duì)象五部分組成。在閉環(huán)系統(tǒng)中，檢測(cè)元件將被控對(duì)象移動(dòng)部件的實(shí)際位置檢測(cè)出來并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)反饋給比較環(huán)節(jié)。常見的檢測(cè)元件有旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、磁柵和編碼器等。通常把安裝在電機(jī)軸端的檢測(cè)元件組成的伺服系統(tǒng)稱為半閉環(huán)系統(tǒng)；把安裝在被控對(duì)象上的檢測(cè)元件組成的伺服系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)。由于電機(jī)軸端和被控對(duì)象之間傳動(dòng)誤差的存在，半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度要比閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度低一些。

       比較環(huán)節(jié)的作用是將指令信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較，兩者的差值作為伺服系統(tǒng)的跟隨誤差，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路，控制執(zhí)行元件帶動(dòng)工作臺(tái)繼續(xù)移動(dòng)，直到跟隨誤差為零。根據(jù)進(jìn)入比較環(huán)節(jié)信號(hào)的形式以及反饋檢測(cè)方式，閉環(huán)（半閉環(huán)）系統(tǒng)可分為脈沖比較伺服系統(tǒng)、相位比較伺服系統(tǒng)和幅值比較伺服系統(tǒng)三種。

       由于比較環(huán)節(jié)輸出的信號(hào)比較微弱，不足以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，故需對(duì)其進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)電路正是為此而設(shè)置的。執(zhí)行元件的作用是根據(jù)控制信號(hào)，即來自比較環(huán)節(jié)的跟隨誤差信號(hào)，將表示位移量的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械位移。常用的執(zhí)行元件有直流寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)等。

3、直流伺服驅(qū)動(dòng)與交流伺服驅(qū)動(dòng)

         70年代和80年代初，數(shù)控機(jī)床多采用直流伺服驅(qū)動(dòng)。直流大慣量伺服電機(jī)具有良好的寬調(diào)速性能，輸出轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，而且，由于電機(jī)慣性與機(jī)床傳動(dòng)部件的慣量相當(dāng)，構(gòu)成閉環(huán)后易于調(diào)整。而直流中小慣量伺服電機(jī)及其大功率晶體管脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)裝置，比較適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對(duì)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)，以及快速定位、切削的要求。但直流電機(jī)一個(gè)zui大的特點(diǎn)是具有電刷和機(jī)械換向器，這限制了它向大容量、高電壓、高速度方向的發(fā)展，使其應(yīng)用受到限制。

        通過對(duì)伺服系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹，相信大家對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的伺服部分有了進(jìn)一步的了解，伺服系統(tǒng)的不斷發(fā)展也在不斷推動(dòng)著數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)步完善。上海楓逸電氣自動(dòng)化有限公司從事數(shù)控行業(yè)多年，積累了豐富的維修經(jīng)驗(yàn)，是一家專業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)維修廠家提供專業(yè)的技術(shù)維修服務(wù)，大家在數(shù)控系統(tǒng)上遇到問題可以隨時(shí)聯(lián)絡(luò)小編，上海楓逸地電氣自動(dòng)化有限公司提專業(yè)的技術(shù)檢測(cè)哦!