伺服控制系统是一个整体，其主要组成元素包含了驱动、控制系统和保护系统还有电力的电子元件等，是从步进向直流进步，与数字脉宽调制技术、微电子技术等共同发展进步。同时，伺服控制技术又从直流发展到了交流，与特种电机材料技术和现代控制技术等同步发展。硬件服务控制系统为加工技术提供了推动力，实现了软件伺服控制系统的转变，提高了伺服系统运行的性能。同时，处理器和数字化伺服系统的协调发展，还提升了数控系统计算性能。
1．伺服控制系统
1.1开环伺服系统
开环伺服系统中并未设置检测反馈设备，因此也不存在运动反馈控制回路。一旦设备发出了脉冲指令，这时电动机便开始运行。虽然可能存在运动误差，但是不会做出任何信息错误反馈。期间，步进电动机在开环伺服中是最为关键的驱动部件。步进电机在步距角精度、机械传动精度等方面具有极大优势，直接关系到开环系统的精准度。通常，针对开环系统精准度没有过高要求。尽管步进电动机的转速不高，部件运行期间也存在限制，但其结构精简、可靠性高、制造成本低，所以为控制电路赋予了简单的特点。因此，开环控制系统内部没有对精度和速度提出严格要求的装置，一般会使用步进电动机。
1.2半闭环伺服系统
半闭环伺服系统，运行与调试步骤内容相对简捷，主要应用于对位置与速度的检测。测量位置无刷旋转变压器与测度的发电机构成半闭环伺服系统的两个主要部分。其中，脉冲编码器是无刷旋转变压器内部中最为重要的一个器件，抗干扰能力较强，不易受某些非线性因素影响，系统能够正常运行，实现对机械传动的控制。将系统内全部反馈信号装在电机轴中，能够有效对速度和位置两个重要信号量进行检测，并且为系统提供机械传动保障。在数控机床应用领域中半闭环伺服系统应用最广泛，由于机械传动装置精度与此系统定位精确度具有密切联系，所以即使机械传动装置精度不高，只需利用数控装置所具有的误差补偿与间隙补偿功能，也可以使其精确度有所提升。
1.3全闭环伺服系统
全闭环伺服系统是由各种装置组成，即：比较环节、伺服驱动放大器、机械传动装置、进给伺服电动机以及直线位移测量装置等。其中，全闭环伺服系统的驱动部件能够监测、反馈修正机床运动部件的移动量，即：直流伺服电动机或者交流伺服电动机。在测量机床部件时，能够构成一个较高精度的全闭环控制位置系统，可以直接利用安装在工作台的光棚或者感应同步器。在整个全闭环系统中，可以在移动的部件上，安装直线位移检测器，也就是说，这个位移检测器的精度和灵敏度就是移动部件测量精度、灵敏度，同样加工精度也相对地得到了提升。但机械传动装置之间的一些非线性因素，会影响整体的稳定性，如：摩擦阻尼、装置刚度以及反响间隙等。并且在整个全闭环伺服电机系统中，安装和调试全闭环伺服系统过程非常复杂。
2．伺服电控技术的应用
2.1低频特性中的应用
在实际低速运转过程中，步进电机常会出现低频振动现象，可见电机控制系统自身负载能力、驱动器性能好坏与低频振动有着密切关联。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般来说，电机空载起跳频率的一半就是振动频率，若是步进电机由于工作原理而产生低频振动问题，就会对运行带来阻碍，不能进行日常的工作；步进电机进入低速运转状态时，一般可以使用阻尼技术对低频振动问题加以控制。例如可以将阻尼器或驱动器中的一种，设置在电机中，通过细分技术进行控制。通过对比发现，交流伺服电机运转时稳定性更高，即使处于低速运转状态中，低频振动问题也不会出现。在交流伺服电机中，由于系统自带共振功能，能够弥补机械刚性中存在的不足进行问题，同时系统中还带有频率解析功能，可对机械共振点进行有效测量监视，及时发现问题，避免发生共振现象。
2.2在控制精准度的应用
全数字交流伺服是以2000线编码器为标准，控制交流伺服则更能体现控制精准度，将旋转编码器安装在交流伺服电机电机轴后方。驱动器的安装使用四倍频技术，脉冲量为0.045º。在数字化伺服电机系统中，如果使用17编码器其脉冲量可以换算为1.8的步距角，为0.0027466º，电动机旋转1圈接收一次131072个脉冲。两相混合式和五相混合式是步进电机的两种形式，两相混合式步进电机的脉冲量数据较小，脉冲量为1/655.相比之下。其中，两相混合式性能较高，步距角则主要以1.8º、0.9º为主经过细分之后，性能较高的二相混合式步进电机步距角更小，可以有效实现五相混合式、普通二相混合式步距角的兼容，五相混合式步距角是以0.72º、0.36º为主；诸如0.072º、0.18º、0.9º等二相混合式在设置步距角时，可以利用拨码开关的方式。
2.3过载能力方面应用
步进电机并没有过载性能，相反交流伺服电机则体现出极强的过载能力。例如，SANYO交流伺服电机本身就有非常高的速度过载能力和转矩过载能力。因为步进电机并不具备过载能力，因此在实践过程中为了克服启动时产生的惯性力矩，一般会选择大机型电机。但是，其中存在的问题在于，实际应用期间不需要过高的电机转矩，很容易导致力矩浪费。
3．伺服电机控制技术的发展前景
电机控制专用继承电路是企业设计伺服电机最普遍的形式，设计软件主要为复杂可编程逻辑器件和现场可编程逻辑阵列。并且在设计电机控制集成电路时，需要依据用户、电子系统要求。该电路能够实现操作边界的有效扫描，特点在于用户现场可操控编程。电机控制专用集成电路具有设计、生产时间短等特征，主要体现在制定用户要求、数量少等方面。与通用电路相比，集成电路电子技术和用户积淀系统生产出来的产品，重量轻、成本低、体积小、功耗低，质量高。并且在电机控制MCU设计、电机控制DSP设计等方面，伺服电机控制技术也有所体现。交流伺服电动机属于无刷结构，提升功率与转速快、维修几率少。20世纪80年代中，伺服电机控制技术已经融合催化加工技术，并且在今后的发展中也会获得很大的发展。如：在数控系统中，伺服电机驱动已经逐渐应用起来。如今，交流伺服系统主要替换了直流伺服系统，实现了家居、农业、工业、军事等诸多领域的应用。今后伺服电机控制技术的发展方向，就是在数控操作系统中全面实现直流伺服系统取缔工作，硬件设备控制能够替代软件中应用的控制。
结语
综上所述，伺服电机控制技术具有综合性特点，其中结合了通信技术、电力电子技术等，对于控制技术水平的提升和发展发挥了极大的推动作用。随着伺服电机控制技术的广泛应用，未来必将朝着可远程操控、智能化、信息化以及高精密等方向不断前进，从而设计、生产出质量更高的数控产品。
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论文作者:朱舒柏
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
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