什么是伺服驱动

一、什么是伺服驱动之简介
　　伺服驱动技术作为数控机床、工业机器人及其它产业机械控制的关键技术之一，在国内外普遍受到关注。微处理器(特别是数字信号处理器——DSP)技术、电力电子技术、网络技术、控制技术的发展为伺服驱动技术的进一步发展奠定了良好的基础。伺服驱动从交流伺服驱动技术取代直流伺服驱动技术，到伺服驱动系统实现全数字化、智能化、网络化。

 

图1 伺服驱动

二、什么是伺服驱动控制方式
　　伺服驱动控制 器按照其控制对象由外到内分为位置环、速度环和电流环，相应伺服驱动控制 器也就可以工作在位置控制模式、速度控制模式和力矩控制模式。
　　当伺服驱动控制 器工作在力矩控制模式时，其力矩给定值可以由三种方式给定：1、使用模拟量给定；2、参数设置的内部给定；3、通讯给定。
　　当伺服驱动控制 器工作在速度控制模式时，其速度给定值可以由三种方式给定：1、使用模拟量给定；2、参数设置的内部给定；3、通讯给定。
　　当伺服驱动控制 器工作在位置控制模式时，其位置给定值可以由三种方式给定：1、脉冲输入给定；2、参数设置的内部给定；3、通讯给定。
　　模拟量给定用于许多高精度高响应的场合，缺点是存在零漂，给调试带来困难。脉冲控制兼容常用信号方式：CW/CCW（正反向脉冲）、脉冲/方向、A/B相信号。缺点是响应慢，日系和国产多采用这种方式。通讯给定的方式，是欧系品牌常用的控制方式，优点是给定迅速，响应快，能合理进行运动规划，特别适合凸轮控制和flying定位方式，目前高档数控机床多采用这种方式。通讯给定常为总线通讯方式，也有点对点通讯方式和网络通讯方式。

 

图2伺服控制器

三、什么是伺服驱动之伺服驱动发展情况
　　1.无人化、规模化生产对加工设备提出了高速度、高精度、高效率的要求，交流伺服系统具有高响应、免维护(无碳刷、换向器等磨损元部件)、高可靠性等特点，正好适应了这一需求。
　　2.微电子制造工艺的日益完善，使得DSP运算速度呈几何数上升，达到了伺服环路高速实时控制的要求，一些运动控制芯片制造商还将电机控制所必需的外围电路(如A/D转换器、位置/速度检测倍频计数器、PWM发生器等)与DSP内核集成于一体，使得伺服控制回路采样时间达到100µs以内，由单一芯片实现自动加、减速控制，电子齿轮同步控制，位置、速度、电流三环的数字化补偿控制。一些新的控制算法如速度前馈、加速度前馈、低通滤波、凹陷滤波等得以实现。另一方面，电力电子技术的发展，使得伺服系统主电路功率元件的开关频率由2～5kHz提升到15～20kHz，IGBT(绝缘栅门双极性晶体管)及IPM(智能型功率模块)均是这一时代的产物，从而提高了系统的平稳性，降低了系统的噪音。以上两个方面不仅是交流伺服实现数字化的基础，而且使得交流伺服趋于小型化。目前一些工业发达国家的伺服系统生产厂家基本上均能够提供全数字交流伺服系统或者可以与自己的CNC系统相配套。
　　3.全数字交流伺服技术的飞速发展，使得用户根据负载状况(如惯量、间隙、摩擦力等)调整参数更为方便，也省去了一些模拟回路所产生的漂移等不稳定因素。
　　4.数字驱动接口国际标准，即SERCOS(SerialReal-timeCommunicationSystem串行实时通信系统)接口作为高性能运动控制系统闭环数据串行实时通信接口。SERCOS成为控制器与数字伺服驱动系统接口的国际标准并作为IEC61491标准获得通过，开发了相应的ASIC芯片、SERCON816，传输速度为2/4/8/16Mbit/s，SERCOS与其它串行现场总线相比，有效数据传输率高。SERCOS接口初终是为CNC与数字伺服接口而开发，迄今已被广泛应用于通用运动控制器与数字伺服之间的接口。目前已能满足在2ms内，使一台控制器与多达32个伺服系统实现数据通信。SERCOS为数字伺服网络化铺就了一条宽阔大道，可以预见，在不远的将来，带有SERCOS接口的伺服系统将会进入家庭、办公室、工厂车间乃至各个与伺服应用相关的领域。


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