“伺服”即“跟随”，“随动”的意思。所谓伺服系统，就是被调量跟随指令值变化的闭 环调节系统。如果被调量是速度就称为速度伺服系统，如果被调量是位置则称为位置伺 服系统。因为绝大多数伺服系统是以速度作为被调量，例如 CNC 机床中使用的伺服系 统，所以一般“伺服系统”是指速度伺服系统，其他伺服系统要在伺服系统的前面冠以 被调量名称。

  伺服系统与调速系统都是以速度作为被调量的闭环调节系统，不同之处在于调速系统的 速度指令值是恒值（称为恒值调节系统），不要求对速度指令值的快速响应，但要求系 统对负载扰动有快速调节作用，即有较强的抗负载扰动能力；伺服系统的速度指令是变 化的，要求系统对速度指令快速响应，且有极强的抗负载扰动能力。

  （1）功率变化率：功率变化率就是从能量观点，希望伺服电机在指定信号的作用下尽 可能快的将输入电能转换为机械能，实现所期望的机械运动，实现快速响应。 功率变化率定义如下： Pr=dp/dt 其中：p=Tω Pr=d(Tω)/dt=Tdω/dt 其中：T=Jdω/dt，dω/dt=T/J 2 Pr = T / J 伺服电机的功率变化率与伺服电机的最高转速的峰值扭矩 T 和转子的转动惯量有 关。 Kollmorgen 公司的 GoldLine 系列直流无刷伺服电机的功率变化率比其它公司的 伺服电机高出 4—10 倍。这是因为 Kollmorgen 公司的转矩角控制专利技术使 Kollmogen 伺服电机的转矩-转速特性几乎为矩形， 而其它公司的伺服电机的转矩 -转速特性近乎三角形。 （2）单位电动机重量的功率（转矩）输出：这个指标反映伺服电机的磁极材料和铁心 材料磁性能的好坏，绕组的绝缘等级的高低，轴和壳体材料机械强度的大小。这 个指标对用于航天/航空领域的伺服电机很重要。Kollmorgen 伺服电机的主要 优势就在于单位电机重量的输出功率（转矩）大。与其它公司的伺服电机比，尺 寸小，重量轻。 （3）转矩/惯

  由于伺服系统服务对象很多，如计算机光盘驱动控制、雷达跟踪 系统、进给跟踪系统等，因而对伺服系统的要求也有所差别。工程上 对伺服系统的技术方面的要求很具体，可以归纳为以下几个方面：

  ⒈对系统稳态性能的要求； ⒉对伺服系统动态性能的要求； ⒊对系统工作环境条件的要求； ⒋对系统制造成本、运行的经济性、标准化程度、能源条件等 方面的要求。 虽然伺服系统因服务对象的运动部件、检测部件以及机械结构等 的不同而对伺服系统的要求也有差异，但所有伺服系统的共同点是带 动控制对象按照指定规律做机械运动。从自动控制理论的角度来分 析，伺服控制管理系统一般来说包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、 比较环节等五部分。伺服系统组成原理框图如图 1.1 所示。

  ㈠比较环节 比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号作比较，以获 得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实 现。

  伺服调整内容 1. 伺服系统的概要 2. 伺服系统的硬件构成 3. FANUC伺服系统的基本知识 4. 伺服系统的功能 5. 高速高精度加工功能 6. 伺服引导功能的使用(Servo Guide)

  1.1 伺服系统的概要 1.2 交流伺服电机的结构 1.2 位置反馈元件

  1. 伺服系统的概要 2. 伺服系统的硬件构成 3. FANUC伺服系统的基本知识 4. 伺服系统的功能 5. 高速高精度加工功能 6. 伺服引导功能的使用(Servo Guide)

  1.1 伺服系统的概要 1.2 交流伺服电机的结构 1.2 位置反馈元件

  伺服系统主要由三部分所组成：控制器，功率驱动装置，反馈装置和电动机。 伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个 过程的反馈控制管理系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟 随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制管理系统。它的主要任务是按控制命 令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度 和位置控制非常灵活方便。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出 量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位 移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角） ，其结构组成和别的形式的反馈 控制管理系统没有原则上的区别。 到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控 制驱动器多采用快速、 准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西 门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和

  伺服系统 2.1 什么是控制系统 通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，称为控制系统。 如室内温度、湿度控制，电机的转速控制，工业上的液位控制、压力控制等 手动控制（Manual Control） 自动控制（Automatic Control) 2.2 什么是自动控制系统 自动控制是在没有人的直接干预下， 利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控 制，使被控制的物理量按照预定的规律变化的过程。 通过控制装置执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合， 称为自 动控制系统。 2.3 自动控制系统的常用术语 在自动控制系统中，被控制的设备或过程称为被控对象（或对象） ；被控制的物理量称 为被控量（或输出量） ；决定被控量的物理量称为控制量或给定量；妨碍控制量对被控量进 行正常控制的所有因素称为扰动量。 给定量和扰动量都是自动控制系统的输入量。 扰动量按 其来源分内部扰动和外部扰动。 2.4 自动控制系统的两种外作用 1、有效输入信号（简称输入信号） 输入信号决定系统被控量的变化规律或代表期望值，并作用于系统的输入端。 2、有害干扰信号（

  伺服系统的分类 主轴驱动系统→主轴的旋转运动 进给驱动系统→进给轴直线运动 直流驱动系统 交流驱动系统

  伺服系统（组成） 伺服电机（M） 驱动信号控制转换电路 电力电子驱动放大模块 电流调解单元，速度调解单元 相信的检测装置

  数控机床的伺服系统是指以机床移动部件的位移和速度作为控制系统，它是执行 CNC 装置 所发出命令的执行机构。 因为电动机拖着一个重量很重的工作台，而且摩擦力随着季节、新旧程度、润滑状态等因素 而变化，控制了一个稳定速度，精确定位，可以想象其难度之大 位置环也称为外环，其输入信号是计算机给出的指令和位置检测器反馈的位置信号。这个反 馈是负反馈，也就是说与指令信号相位相反。指令信号是相位置环送去加数，而反馈信号是 送去减数。 位置环的输出就是速度环的输入 位置检测器可以是光电编码器、旋转变压器，也可能是光栅尺、感应同步器或磁栅尺等。但 是，它的作用就是检测位置的，有时可能是直接检测位置的，有时可能是直接检测位置，但 也有时是间接检测位置 机床进给伺服系统 高精度 快响应 宽调速范围 低速大转矩 对主轴

  一、相关概念 伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控 制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的 任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控 等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。 在机器人中，伺服驱动器控制电机的运转。驱动器采用速度环，位置环，电流环三环闭环 电路，内部还设有错误检出和保护电路。驱动器通过通信连接器，控制连接器，编码连接器跟 外部输入信号和输出信号相连。通信连接器主要用于跟电脑或控制器通信。控制连接器用于跟 伺服控制器联接，驱动器所需的输入信号、输出信号、控制信号和一些方式选择信号都通过该 控制连接器传输，它是驱动器最为关键的连接器。编码连接器跟电机编码器连接，用于接收编 码器闭环反馈信号，即速度反馈和换向信号。 伺服电机主要用于驱动机器人的关节。关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需要使 用的伺服电机的数量就越多。机器人对伺服电机的要求

  伺服电机可使控制速度， 位置精度非常准确， 可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动 控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执 行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成 电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当 信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 数控机床伺服系统的作用在于接受来自数控装置的指令信号， 驱动机床移动部件跟随指 令脉冲运动，并保证动作的快速和准确，这就要求高质量的速度和位置伺服。以上指的主要 是进给伺服控制，另外还有对主运动的伺服控制，不过控制要求不如前者高。数控机床的精 度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统。 伺服系统的分类 伺服系统按其驱动元件划分，有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统、交流电动机伺 服系统。按控制方式划分，有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等，实际上数 控系统也分成开环、闭环和半闭环

  伺 服 系 统 在 自 动 化 控 制 领 域 广 泛 应 用 ，它 能 够 以 一 定 的 准 确 度 响 应 输 入 的 控 制 信 号 ，按 控 制 命 令 的 要 求 ，对 功 率 进 行 放 大 、变 换 与 调 控 等 处 理 ，使 驱 动 装 置 输 出 的 力 距 、速 度 和 位 置 控 制 得 非 常 灵 活 方 便 。伺 服 系 统 大 家 耳 熟 能 详 ，但 是 伺 服 系 统 的 组 成 方 式 是 如 何 的 呢 ?它 有 哪 些 特 点 呢 ?不 了 解 这 些 的 朋 友 一 起 来 看 一 下吧! 伺服系统的构造与特点 根据伺服系统的组成方式，伺服系统可分为开环、半闭环、闭环控制系统。 具 有 反 馈 的 闭 环 自 动 控 制 系 统 由 位 置 检 测 部 分 、偏 差 放 大 部 分 、执 行 部 分 及 被 控 对象组成。 (1)开 环 驱 动 及 其 特 点 无 位 置 反 馈 装 置 的 伺 服 驱 动 系 统 称 为 开 环 驱 动 ，使 用 步 进 电 机 作 为 执 行 元 件 是开环伺服驱动最明显的特点。 在 开 环 伺 服 驱 动 中 ， 数 控 装 置 输 出 的 脉 冲 经 过 步 进 机 的 环 形 分

  伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控 制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的 任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控 等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。

  在机器人中，伺服驱动器控制电机的运转。驱动器采用速度环，位置环，电流环三环闭环 电路，内部还设有错误检出和保护电路。驱动器通过通信连接器，控制连接器，编码连接器跟 外部输入信号和输出信号相连。通信连接器主要用于跟电脑或控制器通信。控制连接器用于跟 伺服控制器联接，驱动器所需的输入信号、输出信号、控制信号和一些方式选择信号都通过该 控制连接器传输，它是驱动器最为关键的连接器。编码连接器跟电机编码器连接，用于接收编 码器闭环反馈信号，即速度反馈和换向信号。

  伺服系统是什么伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟 随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能 够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的 要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非 常灵活方便。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移 速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的 位移（或转角），其结构组成和其他形式的反馈控制系统没原则上的区别。伺服系统最 初用于国防军工，如火炮的控制，船舰、飞机的自动驾驶，导弹发射等，后来逐渐推广到 国民经济的许多部门，如自动机床、无线跟踪控制等。 伺服系统主要作用 1、以小功率指令信号去控制大功率负载； 2、在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动； 3、使输出机械位移精确地跟踪电信号，如记录和

  伺服来自英文单词 Servo，指系统跟随外部指令进行人们所期望的运动，运动要素包括 位置、速度和力矩。伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包 括伺服电机、反馈装置和控制器。在 20 世纪 60 年代，最早是直流电机作为主要执行部件， 在 70 年代以后，交流伺服电机的性价比不断提高，逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导 执行电机。 交流永磁同步伺服驱动系统（以下简称伺服系统） ，是基于国外高端伺服技术开发出适 合于国内环境的伺服驱动系统， 具有性能优异、 可靠性强， 广泛应用于数字控制机床、 织袜机械、 纺织机械、绣花机、雕刻机械等领域，在这些要求高精度高动态性能以及小体积的场合，应 用交流永磁同步电机（PMSM）的伺服系统具有明显的优势。其中，PMSM 具备十分优良的 低速性能、能轻松实现弱磁高速控制，调速范围宽广、动态特性和效率都很高。交流伺服系统 的性能指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度、动态响应和运行稳定性等方面来衡量。 伺服系统调速范围一般的在 1:5000～1:10000； 定位

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