BOB电子竞技:伺服系统简介-前言

伺服系统是指以位置、速度、转矩为控制量,能够动态跟踪目标变化以此来实现自动化控制的系统。伺服系统集材料、电子、控制、通讯等技术于一体,是实现工业自动化精密制造和柔性制造的核心技术。随着电子、控制理论、计算机等技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步的提升,伺服系统近年来获得加快速度进行发展,大范围的应用于机床、包装、纺织、电子、塑料、医疗、印刷、橡胶、食品等行业。 伺服系统的发展经历了由液压、气动到电气的过程,电气伺服系统根据所驱动的电机类型分为直流和交流伺服系统。20 世纪50



  伺服系统是指以位置、速度、转矩为控制量,能够动态跟踪目标变化以此来实现自动化控制的系统。伺服系统集材料、电子、控制、通讯等技术于一体,是实现工业自动化精密制造和柔性制造的核心技术。随着电子、控制理论、计算机等技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步的提升,伺服系统近年来获得加快速度进行发展,大范围的应用于机床、包装、纺织、电子、塑料、医疗、印刷、橡胶、食品等行业。

  伺服系统的发展经历了由液压、气动到电气的过程,电气伺服系统根据所驱动的电机类型分为直流和交流伺服系统。20 世纪50 年代,直流伺服电机实现了产品化并开始应用,但直流伺服电机存在机械结构较为复杂、维护工作量大等缺点。从20 世纪70 年代后期到80 年代初期,集成电路、交流可变速驱动技术的发展使得交流伺服系统慢慢的变成为主流产品。20 世纪80 年代以来,由于电机永磁材料制造工艺的发展以及其性价比的日益提高,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展。随着计算机和数字技术的加快速度进行发展,交流伺服系统性能得到不断提升。

  伺服系统是高端装备、智能制造装备实现自动控制的核心功能部件,伺服系统的应用不仅仅可以显著提升设备的加工速度和精度,更重要的是,伺服系统能赋予生产设备灵活性更好的生产能力。经过控制指令的改变和参数的设置,伺服系统能通过改变设备正常运行的速度和位置来满足生产不一样规格产品的需求,无需人工调整生产设备就可以实现生产订单的切换,降低人工操作调整带来的不确定性和不稳定性。因此,伺服系统目前广泛地应用于各种装备制造行业。

  20 世纪70 年代开始,国外伺服系统技术发展迅速,产生了德国西门子、法国施耐德、日本松下、日本三菱电机、日本安川、台达等国际有名的公司。其中,日本品牌以良好的性价比和较高的可靠性占据了我国较大的市场占有率,在中低端设备市场中具有优势,而欧美品牌凭借较高的产品性能在高端设备中占据优势。

  我国伺服系统的自主研发起步较晚,目前该领域主要的自主研发生产企业起步于2000 年以后。通过引进、消化吸收国际先进的技术等举措,国内企业自主研发的伺服系统开始步入快速发展阶段,国产伺服系统产品质量和技术水准不断提升,并逐渐在国内市场中取得一定的份额;但与国际知名企业相比,在整体性能、可靠性、易用性、编码器等维度上仍存在一定差距。

  国内伺服系统市场分为日系、欧美系、台湾系、国产品牌四个阵营。2018 年度,日系品牌代表松下、安川、三菱、三洋的市场份额约为47.30%,欧美系品牌主要把握高端市场,部分欧美品牌推出中端产品,西门子、施耐德、贝加莱市场份额约为9.8%,台湾品牌台达的市场份额约为12.90%;目前国产品牌市场份额尚不足20%,其中汇川技术和埃斯顿分别占据10.30%和2.10%的市场份额。

  近年来,国内中低端伺服系统市场的大幅增长,一方面吸引了外资品牌厂商调整产品战略,加剧了国内伺服系统市场的竞争;另一方面,内资品牌利用中低端市场规模的增长也逐步发展壮大,在部分细分市场上表现出明显的竞争优势,原有由外资品牌主导的国内伺服系统市场格局逐步发生改变,随着本土厂商在产品技术及市场推广上的提升,内资品牌在伺服系统的崛起之势愈发明显。汇川技术、禾川股份、埃斯顿、雷赛智能等内资品牌则利用上述市场机遇以快于行业增长速度增长,在国产替代进口的趋势之下将迎来新的窗口发展期。

  伺服系统主要应用于对定位精度和运转速度控制要求较高的制造领域,在精密制造和柔性制造中有着不可替代的作用,目前已广泛应用于机床、包装、纺织、电子、塑料、医疗、印刷、橡胶、食品等行业,并逐步在风电、新能源汽车等新兴行业得到推广,应用领域的不断拓展将进一步推动伺服系统市场的增长。受益于国家大力发展高端装备制造业的产业政策,随着《中国制造2025》行动纲领的逐步推进、人口红利的逐步消失、工业自动化水平的不断的提高,智能制造的领域逐步扩大,我国伺服系统行业发展前景广阔。根据《2019 年中国通用运动控制市场研究报告》,2018 年我国伺服系统市场规模为105 亿元,与2017年相比上涨了2.9%;未来3 年伺服系统市场需求将保持稳定增长,2021 年市场规模将达到132 亿元。

  伺服系统随着新型功率半导体器件、高性能数字信号处理器及伺服专用模块的广泛采用,伺服驱动软件算法慢慢的提升,高速度、高精度、高性能、高效率、一体化、网络化、模块化设计等成为伺服系统的技术发展方向。

  电机、编码器、结构、电磁、算法、软件架构、芯片、功率器件,可玩的地方非常多。

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