伺服系統簡介及其分類

伺服系統簡介及其分類

      伺服系統在數控機床發展過程中有著非常重要的地位，是數控系統很大的組成部分，起著很大的作用。小編來給大家簡單介紹一下什么是伺服系統和伺服系統的分類。

     對機械運動進行控制的反饋控制系統 ，又稱隨動系統。伺服系統泛指使輸出變量精確地跟隨或復現某個過程的控制系統。在很多情況下，伺服系統專指被控制量（系統的輸出量）是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統，其作用是使輸出的機械 位移（或轉角）準確地跟蹤輸入的位移（或轉角）。伺服系統的結構組成和其他形式的反饋 控制系統沒有原則上的區別。 

      伺服系統剛開始用于船舶的自動駕駛、火炮控制和指揮儀中,后來逐漸推廣到很多領域,特別是自動車床、天線位置控制、導彈和飛船的制導等。采用伺服系統主要是為了達到下面的幾個目的：①以小功率指令信號去控制大功率負載?；鹋诳刂坪痛婵刂凭褪堑湫偷睦?。②在沒有機械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠處的輸出軸，實現遠距同步傳動。③使輸出機械位移精確地跟蹤電信號，如記錄和指示儀表等。 

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

       伺服系統按其驅動元件劃分，有步進式伺服系統、直流電動機（簡稱直流電機）伺服系統、交流電動機（簡稱交流電機）伺服系統：按控制方式劃分，有開環伺服系統、閉環伺服系統和半閉環伺服系統等。實際上數控系統也分成開環、閉環和半閉環三種類型，就是與伺服系統這三種方式相關。

1 、開環系統

       開環系統構成主要由驅動電路，執行元件和被控對象三大部分組成。常用的執行元件是步進電機，通常稱以步進電機作為執行元件的開環系統為步進式伺服系統，在這種系統中，如果是大功率驅動時，用步進電機作為執行元件。驅動電路的主要任務是將指令脈沖轉化為驅動執行元件所需的信號。

2 、閉環系統

       閉環系統主要由執行元件、檢測單元、比較環節、驅動電路和被控對象五部分組成。在閉環系統中，檢測元件將被控對象移動部件的實際位置檢測出來并轉換成電信號反饋給比較環節。常見的檢測元件有旋轉變壓器、感應同步器、光柵、磁柵和編碼器等。通常把安裝在電機軸端的檢測元件組成的伺服系統稱為半閉環系統；把安裝在被控對象上的檢測元件組成的伺服系統稱為閉環系統。由于電機軸端和被控對象之間傳動誤差的存在，半閉環伺服系統的精度要比閉環伺服系統的精度低一些。

       比較環節的作用是將指令信號和反饋信號進行比較，兩者的差值作為伺服系統的跟隨誤差，經驅動電路，控制執行元件帶動工作臺繼續移動，直到跟隨誤差為零。根據進入比較環節信號的形式以及反饋檢測方式，閉環（半閉環）系統可分為脈沖比較伺服系統、相位比較伺服系統和幅值比較伺服系統三種。

       由于比較環節輸出的信號比較微弱，不足以驅動執行元件，故需對其進行放大，驅動電路正是為此而設置的。執行元件的作用是根據控制信號，即來自比較環節的跟隨誤差信號，將表示位移量的電信號轉化為機械位移。常用的執行元件有直流寬調速電動機、交流電動機等。

3、直流伺服驅動與交流伺服驅動

         70年代和80年代初，數控機床多采用直流伺服驅動。直流大慣量伺服電機具有良好的寬調速性能，輸出轉矩大，過載能力強，而且，由于電機慣性與機床傳動部件的慣量相當，構成閉環后易于調整。而直流中小慣量伺服電機及其大功率晶體管脈寬調制驅動裝置，比較適應數控機床對頻繁啟動、制動，以及快速定位、切削的要求。但直流電機一個zui大的特點是具有電刷和機械換向器，這限制了它向大容量、高電壓、高速度方向的發展，使其應用受到限制。

        通過對伺服系統的簡單介紹，相信大家對數控系統的伺服部分有了進一步的了解，伺服系統的不斷發展也在不斷推動著數控系統的進步完善。上海楓逸電氣自動化有限公司從事數控行業多年，積累了豐富的維修經驗，是一家專業的數控系統維修廠家提供專業的技術維修服務，大家在數控系統上遇到問題可以隨時聯絡小編，上海楓逸地電氣自動化有限公司提專業的技術檢測哦!