伺服(fu)電(dian)機是在伺服(fu)系統中控(kong)(kong)(kong)制機械元件運(yun)轉(zhuan)的發動(dong)機，是一種補助馬(ma)達間接變速(su)裝置(zhi)。伺服(fu)電(dian)機可使控(kong)(kong)(kong)制速(su)度，位置(zhi)精度非常準確(que)，可以將電(dian)壓(ya)信號轉(zhuan)化為(wei)轉(zhuan)矩(ju)和轉(zhuan)速(su)以驅動(dong)控(kong)(kong)(kong)制對(dui)象(xiang)。一般我(wo)們通過位置(zhi)、速(su)度和力矩(ju)三(san)種方(fang)式對(dui)伺服(fu)馬(ma)達進行控(kong)(kong)(kong)制。
從控制(zhi)(zhi)的(de)角度(du)來看，速度(du)控制(zhi)(zhi)與(yu)轉矩(ju)控制(zhi)(zhi)兩者是(shi)獨(du)立控制(zhi)(zhi)功能(neng)。速度(du)控制(zhi)(zhi)的(de)目標物理量(liang)是(shi)電(dian)機(ji)(ji)的(de)轉速，力矩(ju)控制(zhi)(zhi)的(de)目標物理量(liang)是(shi)電(dian)機(ji)(ji)的(de)轉矩(ju)。不過，具體采用什么控制(zhi)(zhi)方式來實施(shi)，還是(shi)要根據客戶的(de)需求(qiu)。
如果用(yong)戶對電機的速度、位置(zhi)都沒有要求，只要輸出一(yi)個恒(heng)轉(zhuan)矩，那自然是用(yong)轉(zhuan)矩模式。
假如對位(wei)置(zhi)和速度(du)有一定的(de)(de)精度(du)要(yao)求，而對實時轉(zhuan)(zhuan)矩不(bu)是(shi)很(hen)在(zai)意，用(yong)轉(zhuan)(zhuan)矩模式(shi)又不(bu)太方便(bian)，那(nei)么用(yong)速度(du)或位(wei)置(zhi)模式(shi)可能相對會比較好(hao)(hao)。如果上位(wei)控(kong)制器(qi)有比較好(hao)(hao)的(de)(de)閉環控(kong)制功能，用(yong)速度(du)控(kong)制效果會好(hao)(hao)一點。就伺服驅(qu)動器(qi)的(de)(de)響應速度(du)來看，轉(zhuan)(zhuan)矩模式(shi)運(yun)算(suan)量(liang)小，驅(qu)動器(qi)對控(kong)制信(xin)號的(de)(de)響應快(kuai)；位(wei)置(zhi)模式(shi)運(yun)算(suan)量(liang)大(da)，驅(qu)動器(qi)對控(kong)制信(xin)號的(de)(de)響應慢(man)。
對(dui)于運動(dong)(dong)(dong)中的(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)態性能(neng)(neng)有比(bi)(bi)較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)要求時，需要實(shi)時對(dui)電機(ji)進(jin)行調整。那么(me)(me)如(ru)(ru)(ru)果控制(zhi)(zhi)器本身的(de)(de)(de)運算速度(du)(du)很慢(man)(比(bi)(bi)方說PLC，或(huo)低(di)端運動(dong)(dong)(dong)控制(zhi)(zhi)器)，就用位(wei)置(zhi)方式控制(zhi)(zhi)。如(ru)(ru)(ru)果控制(zhi)(zhi)器運算速度(du)(du)比(bi)(bi)較(jiao)(jiao)快，可以用速度(du)(du)方式，把位(wei)置(zhi)環從驅動(dong)(dong)(dong)器移(yi)到控制(zhi)(zhi)器上(shang)(shang)，減少驅動(dong)(dong)(dong)器的(de)(de)(de)工作量，提高(gao)效率(比(bi)(bi)如(ru)(ru)(ru)大部分中運動(dong)(dong)(dong)控制(zhi)(zhi)器)；如(ru)(ru)(ru)果有更好(hao)的(de)(de)(de)上(shang)(shang)位(wei)控制(zhi)(zhi)器，還(huan)可以用轉矩方式控制(zhi)(zhi)，把速度(du)(du)環也從驅動(dong)(dong)(dong)器上(shang)(shang)移(yi)開，這一般只是(shi)專用控制(zhi)(zhi)器才(cai)能(neng)(neng)這么(me)(me)干，而且(qie)，這時完(wan)全不(bu)需要使用伺服電機(ji)。
總體來說，驅動(dong)器控制的(de)(de)(de)好不(bu)好，每個廠家都會認為自己做(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)很好，但是現在有(you)個比較(jiao)(jiao)直觀的(de)(de)(de)比較(jiao)(jiao)方式，叫做(zuo)(zuo)響應(ying)帶寬。當轉(zhuan)矩控制或者速度控制時，通過脈沖發生(sheng)器給(gei)他一(yi)(yi)個方波信號，使(shi)電(dian)機不(bu)斷的(de)(de)(de)正轉(zhuan)、反轉(zhuan)，不(bu)斷的(de)(de)(de)調高頻(pin)(pin)(pin)率，示(shi)(shi)(shi)波器上(shang)顯示(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)是個掃頻(pin)(pin)(pin)信號，當包絡線的(de)(de)(de)頂(ding)點(dian)到達高值的(de)(de)(de)70.7%時，表示(shi)(shi)(shi)已經失步，此(ci)時的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率的(de)(de)(de)高低(di)，就(jiu)能顯示(shi)(shi)(shi)出誰的(de)(de)(de)產品(pin)牛(niu)了，一(yi)(yi)般的(de)(de)(de)電(dian)流(liu)環(huan)能作到1000赫茲以上(shang)，而速度環(huan)只能作到幾(ji)十赫茲。
另一種比較專業(ye)的說法(fa)是：
1、轉(zhuan)矩(ju)(ju)控制(zhi)：轉(zhuan)矩(ju)(ju)控制(zhi)方式是通過外部(bu)模(mo)擬量的(de)(de)(de)(de)輸(shu)入或(huo)直接(jie)的(de)(de)(de)(de)地(di)(di)址(zhi)的(de)(de)(de)(de)賦(fu)值來(lai)(lai)設(she)定(ding)(ding)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)軸對外的(de)(de)(de)(de)輸(shu)出轉(zhuan)矩(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)大(da)小，具(ju)體表現(xian)為(wei)例如10V對應(ying)5Nm的(de)(de)(de)(de)話，當外部(bu)模(mo)擬量設(she)定(ding)(ding)為(wei)5V時(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)軸輸(shu)出為(wei)2.5Nm:如果(guo)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)軸負(fu)載低(di)于2.5Nm時(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)正轉(zhuan)，外部(bu)負(fu)載等于2.5Nm時(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)不轉(zhuan)，大(da)于2.5Nm時(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)反轉(zhuan)(通常(chang)在有(you)重力(li)(li)負(fu)載情況下產生)。可以通過即時(shi)的(de)(de)(de)(de)改(gai)(gai)變(bian)模(mo)擬量的(de)(de)(de)(de)設(she)定(ding)(ding)來(lai)(lai)改(gai)(gai)變(bian)設(she)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)矩(ju)(ju)大(da)小，也可通過通訊方式改(gai)(gai)變(bian)對應(ying)的(de)(de)(de)(de)地(di)(di)址(zhi)的(de)(de)(de)(de)數值來(lai)(lai)實現(xian)。
應用主要在對材質(zhi)(zhi)的受(shou)力(li)有嚴格(ge)要求(qiu)的纏(chan)(chan)繞(rao)和放卷的裝置中，例如(ru)饒(rao)線裝置或拉光纖設(she)(she)備，轉(zhuan)矩的設(she)(she)定(ding)要根據纏(chan)(chan)繞(rao)的半(ban)徑的變(bian)(bian)化(hua)隨時更改(gai)以確保材質(zhi)(zhi)的受(shou)力(li)不會隨著纏(chan)(chan)繞(rao)半(ban)徑的變(bian)(bian)化(hua)而(er)改(gai)變(bian)(bian)。
2、位(wei)置控(kong)制：位(wei)置控(kong)制模式(shi)一(yi)般是通(tong)過外部輸入的(de)(de)脈沖的(de)(de)頻(pin)率(lv)來(lai)確(que)定(ding)轉(zhuan)動速(su)度的(de)(de)大(da)小，通(tong)過脈沖的(de)(de)個數來(lai)確(que)定(ding)轉(zhuan)動的(de)(de)角度，也有些伺服(fu)可以(yi)通(tong)過通(tong)訊(xun)方式(shi)直接對速(su)度和位(wei)移(yi)進行(xing)賦值。由于位(wei)置模式(shi)可以(yi)對速(su)度和位(wei)置都有很嚴格(ge)的(de)(de)控(kong)制，所以(yi)一(yi)般應用(yong)于定(ding)位(wei)裝置。
應用(yong)領域像數(shu)控機床、印刷(shua)機械等等。
3、速度模(mo)式：通過模(mo)擬量的(de)(de)輸入或(huo)脈沖的(de)(de)頻率都可(ke)以進行轉動速度的(de)(de)控制(zhi)(zhi)，在有上位(wei)(wei)(wei)(wei)控制(zhi)(zhi)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)外環PID控制(zhi)(zhi)時速度模(mo)式也可(ke)以進行定位(wei)(wei)(wei)(wei)，但必須把(ba)電(dian)機(ji)的(de)(de)位(wei)(wei)(wei)(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)信號或(huo)直接(jie)負載(zai)的(de)(de)位(wei)(wei)(wei)(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)信號給上位(wei)(wei)(wei)(wei)反饋以做運(yun)算用。位(wei)(wei)(wei)(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)模(mo)式也支持直接(jie)負載(zai)外環檢(jian)測位(wei)(wei)(wei)(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)信號，此時的(de)(de)電(dian)機(ji)軸端(duan)(duan)的(de)(de)編碼器(qi)只(zhi)檢(jian)測電(dian)機(ji)轉速，位(wei)(wei)(wei)(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)信號就由直接(jie)的(de)(de)終(zhong)負載(zai)端(duan)(duan)的(de)(de)檢(jian)測裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)來提供了，這樣的(de)(de)優(you)點在于可(ke)以減少中(zhong)間傳動過程中(zhong)的(de)(de)誤差，增(zeng)加了整個系統(tong)的(de)(de)定位(wei)(wei)(wei)(wei)精(jing)度。
4、談談3環(huan)，伺服一般為三個環(huan)控制，所(suo)謂三環(huan)就(jiu)(jiu)是3個閉(bi)環(huan)負(fu)(fu)反饋PID調節系統。內的(de)PID環(huan)就(jiu)(jiu)是電流(liu)(liu)(liu)環(huan)，此環(huan)完全在伺服驅(qu)動器內部進(jin)行(xing)，通過霍爾(er)裝置檢測驅(qu)動器給電機(ji)的(de)各(ge)相的(de)輸出電流(liu)(liu)(liu)，負(fu)(fu)反饋給電流(liu)(liu)(liu)的(de)設(she)定進(jin)行(xing)PID調節，從而達到輸出電流(liu)(liu)(liu)盡(jin)量(liang)接近等于設(she)定電流(liu)(liu)(liu)，電流(liu)(liu)(liu)環(huan)就(jiu)(jiu)是控制電機(ji)轉(zhuan)矩(ju)的(de)，所(suo)以在轉(zhuan)矩(ju)模式下驅(qu)動器的(de)運算小(xiao)，動態響應快。
第2環(huan)是速(su)(su)度(du)環(huan)，通(tong)過檢測(ce)的(de)(de)電機編碼器的(de)(de)信號來(lai)進行負反饋(kui)PID調節，它的(de)(de)環(huan)內PID輸(shu)出直接(jie)就(jiu)是電流(liu)環(huan)的(de)(de)設定，所以(yi)速(su)(su)度(du)環(huan)控(kong)制時(shi)就(jiu)包含了(le)速(su)(su)度(du)環(huan)和電流(liu)環(huan)，換(huan)句話說任何(he)模(mo)式都必須使用電流(liu)環(huan)，電流(liu)環(huan)是控(kong)制的(de)(de)根本，在(zai)速(su)(su)度(du)和位置(zhi)控(kong)制的(de)(de)同時(shi)系統(tong)實(shi)際(ji)也在(zai)進行電流(liu)(轉矩)的(de)(de)控(kong)制以(yi)達到(dao)對(dui)速(su)(su)度(du)和位置(zhi)的(de)(de)相(xiang)應(ying)控(kong)制。
第3環(huan)(huan)是(shi)位置環(huan)(huan)，它(ta)是(shi)外(wai)環(huan)(huan)，可以在(zai)驅動器和電機編碼器間構(gou)建也可以在(zai)外(wai)部(bu)控制(zhi)器和電機編碼器或終負(fu)載間構(gou)建，要視實際情況來定。由(you)于位置控制(zhi)環(huan)(huan)內(nei)部(bu)輸(shu)出就是(shi)速(su)度(du)環(huan)(huan)的設定，位置控制(zhi)模式下系統進行了所有(you)3個環(huan)(huan)的運算(suan)，此時的系統運算(suan)量大，動態響應(ying)速(su)度(du)也慢。