隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域開始使用工業(yè)機(jī)器人代替人力。對(duì)于機(jī)器人制造商和機(jī)器人消費(fèi)者而言，選擇合適的伺服電機(jī)始終是一項(xiàng)艱難的任務(wù)。機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)離不開伺服系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人機(jī)械本體控制和伺服機(jī)構(gòu)控制的重要部分。因而要了解機(jī)器人的運(yùn)作過程，必然繞不過伺服系統(tǒng)。

伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是以變頻技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的產(chǎn)品，是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外，還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。

廣義的伺服系統(tǒng)是精確地跟蹤或復(fù)現(xiàn)某個(gè)給定過程的控制系統(tǒng)，也可稱作隨動(dòng)系統(tǒng)。

狹義伺服系統(tǒng)又稱位置隨動(dòng)系統(tǒng)，其被控制量（輸出量）是負(fù)載機(jī)械空間位置的線位移或角位移，當(dāng)位置給定量（輸入量）作任意變化時(shí)，系統(tǒng)的主要任務(wù)是使輸出量快速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)給定量的變化。

伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

機(jī)電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多，但從自動(dòng)控制理論的角度來分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。

伺服系統(tǒng)組成原理框圖

1、比較環(huán)節(jié)

比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號(hào)與系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號(hào)的環(huán)節(jié)，通常由專門的電路或計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

2、控制器

控制器通常是計(jì)算機(jī)或PID（比例、積分和微分）控制電路，其主要任務(wù)是對(duì)比較元件輸出的偏差信號(hào)進(jìn)行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動(dòng)作。

3、執(zhí)行環(huán)節(jié)

執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號(hào)的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象工作。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機(jī)或液壓、氣動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)等。

4、被控對(duì)象

被控對(duì)象指被控制的物件，例如一個(gè)機(jī)械手 臂，或是一個(gè)機(jī)械工作平臺(tái)。

5、檢測(cè)環(huán)節(jié)

檢測(cè)環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。

伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)和功用

伺服系統(tǒng)與一般機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有本質(zhì)上差別，它能根據(jù)指令信號(hào)精確地控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度與位置。伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成，具有以下特點(diǎn)：

必須具備高精度的傳感器，能準(zhǔn)確地給出輸出量的電信號(hào)。

功率放大器以及控制系統(tǒng)都必須是可逆的。

足夠大的調(diào)速范圍及足夠強(qiáng)的低速帶載性能。

快速的響應(yīng)能力和較強(qiáng)的抗干擾能力。

伺服系統(tǒng)的類型

按控制原理分：有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種形式

按被控制量性質(zhì)分：有位移、速度、力和力矩等伺服系統(tǒng)形式

按驅(qū)動(dòng)方式分：有電氣、液壓和氣壓等伺服驅(qū)動(dòng)形式

按執(zhí)行元件分：有步進(jìn)電機(jī)伺服、直流電機(jī)伺服和交流電機(jī)伺服形式